RADIOFUN.RU

сайт для радиолюбителей

  • Increase font size
  • Default font size
  • Decrease font size

Устройство энергосберегающих ламп

 

Энергосберегающая лампа

Энергосберегающая лампа является обычной люминесцентной лампой и имеет тот же принцип работы. Внутри стеклянной трубки находится аргон (инертный газ) и ничтожное количество ртути, а на концах трубки имеются нагревательные спирали, которые одновременно выполняют функцию электродов лампы. Трубка свернута в спираль (или зигзагом) для компактности.
При включении лампы спирали раскаляются, и начинают испускать электроны, ионизирующие атомы ртути. Ионизированный газ становится проводником электричества. Ток начинает протекать через лампу, вызывая дальнейшую ионизацию газа. Параллельно идет обратный процесс рекомбинации ионов и электронов, пока не достигается равновесие. При рекомбинации испускается УФ-излучение, которое люминофор трубки преобразует в видимый свет. Оттенок этого света (белый, желтоватый, синеватый) зависит от добавок в люминофор. После включения лампы основной ток проходит через саму трубку, спирали выполняют функцию электродов лампы и нагреваются слабо.
Питание лампы возможно как постоянным, так и переменным током, однако на практике используют только переменный, т.к. при постоянном токе происходит катафорез и лампа быстро деградирует.
Мощность наиболее распространенных бытовых ламп от 7 до 30-40 Вт, хотя есть лампы и на 120Вт.

Схема энергосберегающей лампы.
Схема энергосберегающей лампы
.
Схема лампы включает:
1)цепь питания (элементы: дроссель L2, предохранитель F1 (или разрывной резистор), диодный мост D1-D4 и конденсатор C4);
2)схему запуска (элементы: D1, C2, R6 и симметричный динистор или DIAC)
3)генератор (элементы: транзисторы Q1, Q2 и транформатор ТR1)
4) резонансный контур, образованный самой лампой, дросселем L1 и конденсаторами С3, С6
Вспомогательные элементы: диоды D2, D3 защищают транзисторы от имульсов самоиндукции, резисторы R1 и R3 ограничивают ток через транзисторы, R2 и R5 определяют режим транзисторов.
.
Устройство энергосберегающей лампы
Устройство энергосберегающей лампы
.
Как работает эта схема
При включении лампы напряжение сети выпрямляется диодным мостом и пульсации сглаживаются конденсатором C4 емкостью 2-10мкФ. Постоянное напряжение подается на схему. Далее, цепочка R6C2 и динистор (напряжение срабатывания 30-45V) выдают импульс на базу транзистора Q2, открывающий его. После запуска генерации эта часть схемы блокируется диодом D1.
Напряжение через транзистор Q2 подается на обмотку 1-4 трансформатора TR1. Сам трансформатор - обычное ферритое кольцо с тремя обмотками по несколько витков. Обмотка трасформатора соединена с резонансным контуром, состоящим из L1, TR1, C3 и C6. Емкость конденсаторов подбирается в примерном соотношении С6=10С3
Вначале резонансная частота определяется конденсатором C3, поскольку C6 и C3 соединены последовательно. Напряжение на конденсаторе C3 достигает 600В и выше (поэтому его следует брать с запасом, минимум на 1.5kV). Высокое напряжение ионизирует газ, его сопротивление резко снижается и C3 шунтируется. Частота понижается, т.к. емкость C6, в 10-15 раз больше, соответственно и напряжение на лампе снижается до номинального.
Когда лампа зажигается, открывается транзистор Q1, и так как его база подключена к обмотке 5-6, обратная связь приводит к закрытию этого транзистора. Затем открывается транзистор Q2, поскольку его база подключена к обмотке 7-8 в противофазе. Далее процесс переключения тразисторов повторяется с частотой в сотни kHz.

Неисправности энергосберегающих ламп
Самая частая неисправность - это перегорание одной спирали в самой трубке. В этом случае лампу можно выбросить, но если электронная часть исправна, то плату стоит вынуть из лампы, т.к. детали могут пригодиться для ремонта электронной части других ламп. Как правило, одна спираль сгорает в старой лампе, которую уже не жалко. Если это прозошло в момент работы лампы, а не при включении, то электронная плата при этом остается целой. Однако чаще всего лампа перегорает именно в момент включения :-(
Перегорание предохранителя (или разрывного резистора) также возможно, однако при этом часто повреждаются и транзисторы Q1, Q2, и резисторы R1, R3.
Обычно в схеме используются высоковольтные транзисторы MJE13001-MJE13009. Чем больше последняя цифра, тем больше мощность; чаще всего встречаются MJE13003, но могут быть и транзисторы других производителей. Даташиты на транзисторы можно скачать здесь.
Можно пользоваться следующей таблицей:
MJE13001 (мощность лампы до 7 Вт)
MJE13002 (до 10 Вт)
MJE13003 (до 15 Вт)
MJE13004 (до 20 Вт)
MJE13005 (до 40 Вт)
MJE13006 (до 75 Вт)
MJE13007 (до 100 Вт)
MJE13008 (до 120 Вт)
MJE13009 (до 150 Вт)
Транзисторы могут также сгореть из-за перегрева или превышения пикового тока в момент включения лампы. Ремонт в принципе возможен, если есть транзисторы с исправной платы. Следует заметить, что попадаются китайские лампы вообще без предохранителя, что небезопасно!
Конденсатор C3 также нередко выходит из строя. Напряжение в момент зажигания лампы достигает 600V и выше, поэтому конденсатор следует ставить с 2.5-кратным запасом по напряжению, т.е. на 1.5kV. Дешевые китайские конденсаторы на 1200V часто пробиваются и лампа перестает включаться.
Электролитический конденсатор С4 (емкость 2-10мкФ) может также вздуться из-за перегрева, в этом случае его надо заменить. В цоколе лампы можно сделать дополнительные отверстия для отвода тепла (если их там нет).
Симметричный динистор или DIAC с напряжением срабатывания 30-45V также может выйти из строя, но это происходит очень редко. Можно заменить на любой из исправной схемы.

Режим включения ламп бывает двух типов. Описанный выше - это холодный старт, когда спирали лампы не успевают достаточно нагреться для эмиссии электронов. Мягкий старт реализуется с использованием позистора. Позистор - это резистор с положительным температурным коэффициентом сопротивления (ТКС). При низкой температуре его сопротивление мало, и ток проходит через спирали лампы, разогревая их (в течение 1-3сек), затем позистор нагревается, его сопротивление резко возрастает и он практически не влияет на работу схемы. Зажигание лампы происходит при меньшем напряжении, и первоначальный бросок тока через транзисторы также меньше, что положительно влияет на срок службы всего устройства.
Однако лампа получается "тормозная", не сразу реагирует на включение, что не всем нравится.
Позистор также может перегореть, в этом случае лампа скорее всего включаться не будет. Следует заменить позистор. В дешевых китайских лампах позистор обычно не ставят.
.
Схемы других энергосберегающих ламп очень похожи.
Схема энергосберегающей лампы Osram
.
Схема энергосберегающей лампы Philips
Схема энергосберегающей лампы
Схема энергосберегающей лампы с позистором
.
Схема энергосберегающей лампы
Еще одна схема энергосберегающей лампы лампы с позистором

 

 

Поиск по сайту