Электрическая схема люминесцентного светильника

Содержание

Самое понятное пояснение принципа зажигания газоразрядной люминисцентной лампы #энерголикбез
Устройство энергосберегающей лампы. Схема и ремонт.
Схема и ремонт люминесцентных энергосберегающих ламп
схема люминесцентного светильника с 1 лампой
- Восстановление работоспособности ламп с электронным балластом.
Как отремонтировать светильник с люминесцентной лампой своими руками
Принцип работы
Подключение двух люминесцентных ламп через один дроссель.
Причины неисправностей
- Мигание лампы
Ремонтные работы
- Электромагнитный балласт
- Электронный балласт
Люминесцентная лампа: устройство, принцип действия и схема подключения в сеть
- Ремонт электронного балласта
Запуск при сгоревшем светильнике
- Бездроссельное включение
- Бесстартерное включение
Продление эксплуатационного срока лампочки
- Похожие статьи

Самое понятное пояснение принципа зажигания газоразрядной люминисцентной лампы #энерголикбез

Второй шаг. Свободные контакты подсоединяются к электросети. При этом соединение выполняется последовательно, посредством дросселя.

Устройство энергосберегающей лампы. Схема и ремонт.

Электрическая схема люминесцентного светильника

Схема и ремонт люминесцентных энергосберегающих ламп

В настоящее время всё большее распространение получают так называемые люминесцентные энергосберегающие лампы. В отличие от обычных люминесцентных ламп с электромагнитным балластом, в энергосберегающих лампах с электронным балластом используется специальная схема.

Благодаря этому такие лампы легко установить в патрон взамен обычной лампочки накаливания со стандартным цоколем E27 и E14. Именно о бытовых люминесцентных лампах с электронным балластом далее и пойдёт речь.

Отличительные особенности люминесцентных ламп от обычных ламп накаливания.

Люминесцентные лампы не зря называют энергосберегающими, так как их применение позволяет снизить энергопотребление на 20 – 25 % . Их спектр излучения более соответствует естественному дневному свету. В зависимости от состава применяемого люминофора можно изготавливать лампы с разным оттенком свечения, как более тёплых тонов, так и холодных. Следует отметить, что люминесцентные лампы более долговечны, чем лампы накаливания. Конечно, многое зависит от качества конструкции и технологии изготовления.

Устройство компактной люминесцентной лампы (КЛЛ).

Компактная люминесцентная лампа с электронным балластом (сокращённо КЛЛ) состоит из колбы, электронной платы и цоколя E27 (E14), с помощью которого она устанавливается в стандартном патроне.

Внутри корпуса размещается круглая печатная плата, на которой собран высокочастотный преобразователь. Преобразователь при номинальной нагрузке имеет частоту 40 – 60 кГц . В результате того, что используется довольно высокая частота преобразования, устраняется “моргание”, свойственное люминесцентным лампам с электромагнитным балластом (на основе дросселя), которые работают на частоте электросети 50 Гц. Принципиальная схема КЛЛ показана на рисунке.

По данной принципиальной схеме собираются в основном достаточно дешёвые модели, к примеру, выпускаемые под брендом Navigator и ERA. Если вы используете компактные люминесцентные лампы, то, скорее всего они собраны по приведённой схеме. Разброс указанных на схеме значений параметров резисторов и конденсаторов реально существует. Это связано с тем, что для ламп разной мощности применяются элементы с разными параметрами.

В остальном схемотехника таких ламп мало чем отличается.

Разберёмся подробнее в назначении радиоэлементов, показанных на схеме. На транзисторах VT1 и VT2 собран высокочастотный генератор. В качестве транзисторов VT1 и VT2 используются кремниевые высоковольтные n-p-n транзисторы серии MJE13003 в корпусе TO-126. Обычно на корпусе этих транзисторов указываются только цифровой индекс 13003 . Также могут применяться транзисторы MPSA42 в более миниатюрном корпусе формата TO-92 или аналогичные высоковольтные транзисторы.

Миниатюрный симметричный динистор DB3 (VS1) служит для автозапуска преобразователя в момент подачи питания. Внешне динистор DB3 выглядит как миниатюрный диод. Схема автозапуска необходима, т.к преобразователь собран по схеме с обратной связью по току и поэтому сам не запускается. В маломощных лампах динистор может отсутствовать вообще.

Диодный мост, выполненный на элементах VD1 – VD4 служит для выпрямления переменного тока. Электролитический конденсатор С2 сглаживает пульсации выпрямленного напряжения. Диодный мост и конденсатор С2 являются простейшим сетевым выпрямителем. С конденсатора C2 постоянное напряжение поступает на преобразователь.

Диодный мост может выполняться как на отдельных элементах (4 диодах), либо может применяться диодная сборка.

При своей работе преобразователь генерирует высокочастотные помехи, которые нежелательны. Конденсатор С1, дроссель (катушка индуктивности) L1 и резистор R1 препятствуют распространению высокочастотных помех по электросети. В некоторых лампах, видимо из экономии 🙂 вместо L1 устанавливают проволочную перемычку. Также, во многих моделях нет предохранителя FU1, который указан на схеме. В таких случаях, разрывной резистор R1 также играет роль простейшего предохранителя.

В случае неисправности электронной схемы потребляемый ток превышает определённое значение, и резистор сгорает, разрывая цепь.

Дроссель L2 обычно собран на Ш-образном ферритовом магнитопроводе и внешне выглядит как миниатюрный броневой трансформатор. На печатной плате этот дроссель занимает довольно внушительное пространство. Обмотка дросселя L2 содержит 200 – 400 витков провода диаметром 0,2 мм. Также на печатной плате можно найти трансформатор, который указан на схеме как T1. Трансформатор T1 собран на кольцевом магнитопроводе с наружным диаметром около 10 мм. На трансформаторе намотаны 3 обмотки монтажным или обмоточным проводом диаметром 0,3 – 0,4 мм.

Число витков каждой обмотки колеблется от 2 – 3 до 6 – 10.

Колба люминесцентной лампы имеет 4 вывода от 2 спиралей. Выводы спиралей подключаются к электронной плате методом холодной скрутки, т.е без пайки и прикручены на жёсткие проволочные штыри, которые впаяны в плату. В лампах малой мощности, имеющих малые габариты, выводы спиралей запаиваются непосредственно в электронную плату.

Ремонт бытовых люминесцентных ламп с электронным балластом.

Производители компактных люминесцентных ламп заявляют, что их ресурс в несколько раз больше, чем обычных ламп накаливания. Но, несмотря на это бытовые люминесцентные лампы с электронным балластом выходят из строя довольно часто.

Связано это с тем, что в них применяются электронные компоненты, не рассчитанные на перегрузки. Также стоит отметить высокий процент бракованных изделий и невысокое качество изготовления. По сравнению с лампами накаливания стоимость люминесцентных довольно высока, поэтому ремонт таких ламп оправдан хотя бы в личных целях. Практика показывает, что причиной выхода из строя служит в основном неисправность электронной части (преобразователя).

После несложного ремонта работоспособность КЛЛ полностью восстанавливается и это позволяет сократить денежные расходы.

Перед тем, как начать рассказ о ремонте КЛЛ, затронем тему экологии и безопасности.

Опасность люминесцентных ламп и рекомендации по использованию.

Несмотря на свои положительные качества люминесцентные лампы вредны как для окружающей среды, так и для здоровья человека. Дело в том, что в колбе присутствуют пары ртути. Если её разбить, то опасные пары ртути попадут в окружающую среду и, возможно, в организм человека. Ртуть относят к веществам 1-ого класса опасности .

При повреждении колбы необходимо покинуть на 15 – 20 минут помещение и сразу же провести принудительное проветривание комнаты. Необходимо внимательно относиться к эксплуатации любых люминесцентных ламп. Следует помнить, что соединения ртути, применяемые в энергосберегающих лампах опаснее обычной металлической ртути. Ртуть способна оставаться в организме человека и наносить вред здоровью .

Кроме указанного недостатка необходимо отметить, что в спектре излучения люминесцентной лампы присутствует вредное ультрафиолетовое излучение. При длительном нахождении близко с включенной люминесцентной лампой возможно раздражение кожи, так как она чувствительна к ультрафиолету.

Наличие в колбе высокотоксичных соединений ртути является главным мотивом экологов, которые призывают сократить производство люминесцентных ламп и переходить к более безопасным светодиодным.

Разборка люминесцентной лампы с электронным балластом.

схема люминесцентного светильника с 1 лампой

Несмотря на простоту разборки компактной люминесцентной лампы, следует быть аккуратным и не допускать разбития колбы. Как уже говорилось, внутри колбы присутствуют пары ртути, опасные для здоровья. К сожалению, прочность стеклянных колб невысока и оставляет желать лучшего.

Для того чтобы вскрыть корпус где размещена электронная схема преобразователя, необходимо острым предметом (узкой отвёрткой) разжать пластмассовую защёлку, которая скрепляет две пластмассовые части корпуса.

Далее следует отсоединить выводы спиралей от основной электронной схемы. Делать это лучше узкими плоскогубцами подхватив конец вывода провода спирали и отмотать витки с проволочных штырей. После этого стеклянную колбу лучше поместить в надёжное место, чтобы не допустить её разбития.

Оставшаяся электронная плата соединена двумя проводниками со второй частью корпуса, на которой смонтирован стандартный цоколь E27 (E14).

Восстановление работоспособности ламп с электронным балластом.

При восстановлении КЛЛ первым делом следует проверить целостность нитей накала (спиралей) внутри стеклянной колбы. Целостность нитей накала просто проверить с помощью обычного омметра. Если сопротивление нитей мало (единицы Ом), то нить исправна. Если же при замере сопротивление бесконечно велико, то нить накала перегорела и применить колбу в данном случае невозможно.

Наиболее уязвимыми компонентами электронного преобразователя, выполненного на основе уже описанной схемы (см. принципиальную схему), являются конденсаторы.

Если люминесцентная лампа не включается, то следует проверить на пробой конденсаторы C3, C4, C5. При перегрузках эти конденсаторы выходят из строя, т.к приложенное напряжение превосходит напряжение, на которое они рассчитаны. Если лампа не включается, но колба светиться в районе электродов, то возможно пробит конденсатор C5.

В таком случае преобразователь исправен, но поскольку конденсатор пробит, то в колбе не возникает разряд. Конденсатор C5 входит в колебательный контур, в котором в момент запуска возникает высоковольтный импульс, приводящий к появлению разряда. Поэтому если конденсатор пробит, то лампа не сможет нормально перейти в рабочий режим, а в районе спиралей будет наблюдаться свечение, вызываемое разогревом спиралей.

Холодный и горячий режим запуска люминесцентных ламп.

Бытовые люминесцентные лампы бывают двух типов:

С холодным запуском
С горячим запуском

Если КЛЛ загорается сразу после включения, то в ней реализован холодный запуск. Данный режим плох тем, что в таком режиме катоды лампы предварительно не прогреваются. Это может привести к перегоранию нитей накала вследствие протекания импульса тока.

Для люминесцентных ламп более предпочтителен горячий запуск. При горячем запуске лампа загорается плавно, в течение 1-3 секунд. В течение этих несколько секунд происходит разогрев нитей накала. Известно, что холодная нить накала имеет меньшее сопротивление, чем разогретая.

Поэтому, при холодном запуске через нить накала проходит значительный импульс тока, который может со временем вызвать её перегорание.

Для обычных ламп накаливания холодный запуск является стандартным, поэтому многие знают, что они сгорают как раз в момент включения.

Для реализации горячего запуска в лампах с электронным балластом применяется следующая схема. Последовательно с нитями накала включается позистор (PTC — терморезистор). На принципиальной схеме этот позистор будет подключен параллельно конденсатору С5.

В момент включения в результате резонанса на конденсаторе С5, а, следовательно, и на электродах лампы возникает высокое напряжение, необходимое для её зажжения. Но в таком случае нити накала плохо прогреты. Лампа включается мгновенно. В данном случае параллельно С5 подключен позистор.

В момент запуска позистор имеет низкое сопротивление и добротность контура L2C5 значительно меньше.

В результате напряжение резонанса ниже порога зажжения. В течение нескольких секунд позистор разогревается и его сопротивление увеличивается. В это же время разогреваются и нити накала. Добротность контура возрастает и, следовательно, растёт напряжение на электродах. Происходит плавный горячий запуск лампы.

В рабочем режиме позистор имеет высокое сопротивление и не влияет на рабочий режим.

Нередки случаи, что выходит из строя как раз этот позистор, и лампа попросту не включается. Поэтому при ремонте ламп с балластом следует обратить на него внимание.

Довольно часто сгорает низкоомный резистор R1, который, как уже говорилось, играет роль предохранителя.

Активные элементы, такие как транзисторы VT1, VT2, диоды выпрямительного моста VD1 –VD4 также стоит проверить. Как правило, причиной их неисправности служит электрический пробой p-n переходов. Динистор VS1 и электролитический конденсатор С2 на практике редко выходят из строя.

Как отремонтировать светильник с люминесцентной лампой своими руками

Люминесцентные лампы получили широкое распространение и успешно вытесняют лампочки накаливания. Люминесцентные светильники сложны в техническом отношении и порой выходят из строя. Поскольку такие лампы достаточно дороги, ремонт светильников дневного света становится актуальным для многих потребителей.

Принцип работы

Люминесцентная лампочка представляет собой газоразрядный источник света, в которой разряд электричества в ртутных парах образует ультрафиолетовое излучение. Вследствие воздействия ультрафиолета с помощью люминофора появляется свечение.

Принцип действия светильника показан на схеме, представленной ниже:

Подключение двух люминесцентных ламп через один дроссель.

Цифровые обозначения на схеме:

стабилизатор (пускорегулирующее устройство);
ламповая трубка (включает электроды, газовую среду и люминофор);
слой люминофора;
контакты стартера;
электроды;
стартерный цилиндр;
биметаллическая пластина;
наполнитель колбы (инертный газ);
нити накаливания.;
ультрафиолетовое излучение;
пробой.

Обратите внимание! Слой люминофора необходим для преобразования ультрафиолета. Если поменять состав слоя, можно получить желаемый оттенок света.

Причины неисправностей

Основной элемент люминесцентного светильника — пускорегулирующее устройство (балласт). Существуют электромагнитные (ЭмПРА) и электронные (ЭПРА) балласты. В электромагнитном балласте есть дроссель и стартер, а в электронном устройстве функциональность обеспечивается за счет работы радиоэлектронных элементов.

Большая часть поломок светильника связана с выходом из строя каких-то компонентов электронной схемы, старением, изнашиванием и перегоранием самой лампочки. Ремонт люминесцентных светильников начинается с установления причины, которая привела к возникновению проблемы.

Мигание лампы

Стандартные лампы накаливания перегорают мгновенно и совершенно неожиданно. Люминесцентные светильники изнашиваются постепенно. Источник света начинает моргать во время включения. Такой симптом указывает на перемены в химическом составе дающего свечение газа (перерождение ртутных паров) и говорит о перегорании электродов.

У мигающей лампы дневного света на торцевой части обычно имеется почернение, представляющее собой нагар. Явление возникает как следствие выгоревшей спирали и запущенных процессов химического характера во внутренней части колбы. Отремонтировать такой светильник до состояния нового изделия нельзя, однако продлить срок его службы вполне реально.

Мигание светильника возможно и в результате неисправности ЭмПРА или ЭПРА. В таком случае для определения поломки понадобится замена лампы.

Саму лампочку выбрасывать не нужно. Существуют нормы, согласно которым люминесцентные источники света необходимо утилизировать с соблюдением определенных правил, поскольку внутри лампы дневного света есть ртутные пары.

Еще одна причина не выбрасывать люминесцентную лампу состоит в том, что даже при перегоревших нитях накаливания срок жизни устройства можно продлить. Ремонтные работы состоят в пайке некоторых элементов светильника или подключении его к ЭПРА методом холодного запуска.

В некоторых случаях даже рабочий светильник начинает мигать во время включения из-за ряда негативных событий, таких как прерывание цепочки стартера в момент нахождения синусоиды на нуле. В такой ситуации индукционного скачка напряжения не хватает на процесс ионизации газовой среды в колбе.

Мигание возникает на старте по причине недостаточного напряжения в электросети. В процессе эксплуатации моргания быть не должно, так как пускорегулирующее устройство удерживает ток на заданном уровне.

Ремонтные работы

Ремонт мигающего осветительного прибора осуществляем в такой последовательности:

Проверяем напряжение в электросети и качественность контактов.
Меняем лампочку на исправную.
Если светильник продолжает мигать, меняем стартер в светильниках ЭмПРА, проверяем дроссель. В случае с ЭПРА понадобится починка или замена электронного балласта.

Для выполнения ремонтных работ понадобится определенный набор инструментов, в том числе паяльник, мультиметр, отвертки. Очень неплохо, если кроме инструмента имеется хотя бы базовый набор познаний в электротехнике.

Электромагнитный балласт

Чтобы починить устройство с ЭмПРА, выполняем следующие действия:

Проверяем конденсаторы. Применяются для снижения электромагнитных помех и компенсации недостатка реактивной мощности. В некоторых случаях неисправность связана с утечками тока в конденсаторах. Эту причину нужно исключить первой, чтобы избежать ненужной замены достаточно дорогостоящего конденсатора.
Прозваниваем электромагнитный балласт, чтобы найти пробой. Если мультиметр имеет опцию замера индуктивности, по характеристикам дросселя ищем межвитковое замыкание. Перемотка балласта своими руками не стоит потраченного времени — это очень трудоемкая операция. В связи с этим балласт проще поменять или поставить электронный аналог. Нужный ЭПРА можно купить в магазине или достать из вышедшей из строя лампы.

Электронный балласт

Схемы ЭПРА отличаются в зависимости от производителя. Однако принцип их работы ничем не отличается друг от друга: нити накала характеризуются определенной индуктивностью, что дает возможность задействовать их в автоколебательном контуре. Контур включает конденсаторы и катушки, обладает обратной связью с инвертором, состоящим из мощных транзисторных ключей.

Люминесцентная лампа: устройство, принцип действия и схема подключения в сеть

Когда нити нагреваются, их сопротивление возрастает, параметры колебаний меняются. Реакция инвертора состоит в выдаче напряжения для розжига лампочки. Происходит шунтирование током через ионизированную газовую среду напряжения на нитях, вследствие чего снижается накал. Обратная связь инвертора с автоколебательным контуром дает возможность управлять силой тока в лампочке.

Для запитывания инвертора используется диодный выпрямитель, оснащенный системой фильтрации и преодоления помех. Высокочастотный инвертор — одна из причин, почему ЭПРА пользуется повышенным спросом у потребителей. Такая лампа не мигает с удвоенной частотой сети 100 Гц, работает практически бесшумно (в отличие от ЭмПРА).

Ремонт электронного балласта

Для диагностирования состояния ЭПРА в условиях мастерской применяют осциллограф, частотный генератор или другую измерительную технику. Если ремонт проводится дома, поиск проблемы осуществляется путем визуального осмотра электронной платы и последовательного поиска испорченного компонента с помощью подручных измерительных устройств.

Вначале проверяем предохранитель (если есть). Поломка предохранителя нередко оказывается причиной выхода из строя светильника. Бывает это в случае скачка напряжения в электросети. Предохранитель перегорает из-за неправильной работы пускорегулирующего устройства.

Причиной неисправности может быть практически любой элемент балласта, в том числе конденсатор, резистор, транзистор, диоды, дроссели и трансформаторы. На проблему указывает почернение электронных компонентов, произошедшее вследствие выгорания.

Работоспособность системы проверяют мультиметром. Чтобы проверка была качественной, рекомендуется разобрать систему на детали, выпаяв нужные компоненты из платы. Когда детали находятся вместе, возможны ложные результаты измерений. Без выпаивания достоверные показатели можно получить лишь на пробой.

Совет! При тестировании элементов системы нередко появляются проблемы с их идентификацией. В связи с этим рекомендуется еще до начала ремонта обзавестись схемой устройства.

Найденные неисправные детали следует заменить. Пайка полупроводников (диодов и транзисторов) должна осуществляться очень аккуратно, так как эти компоненты легко выходят из строя после перегрева.

Обратите внимание! Запуск электронного балласта без нагрузки недопустим. Вначале следует подключить к балласту лампочку дневного света подходящей мощности.

Запуск при сгоревшем светильнике

Если не горит лампа из-за вышедшего из строя стартера и заменить его нет возможности, рекомендуется использовать бесстартерное включение. На случай выхода из строя дросселя существует возможность бездроссельного включения. Рассмотрим данные способы устранения проблемы включения чуть подробнее.

Бездроссельное включение

Схема подключения без участия дросселя представлена на картинке ниже. Способ достаточно сложный, для реализации понадобятся знания в области электротехники.

Подача напряжения осуществляется вслед за коротким замыканием нитей накаливания. После выпрямления напряжение увеличивается в 2 раза, чего более чем достаточно для запуска лампочки. Таким образом, включение производится без использования дросселя.

Конденсаторы С1 и С2 берут на 600 В, для конденсаторов C3 и C4 понадобится номинал напряжения на 1000 В. Спустя определенный срок ртутные пары осядут на один из электродов, свет несколько померкнет (или лампа совсем перестанет загораться). Чтобы выйти из положения, достаточно поменять полярность, то есть развернуть восстановленную люминесцентную лампу.

Бесстартерное включение

В продаже имеются светильники, которые работают исключительно без использования стартера. Такие устройства маркируются аббревиатурой RS. Если подобную лампу поставить на светильник, оснащенный стартером, она очень быстро перегорит. Причина в том, что для данной лампы нужно больше времени на разогрев спирали. Срок службы стартера невелик, механизм часто выходит из строя. В связи с этим было бы практично рассмотреть вопрос о включении лампы дневного света без стартера.

Бесстартерная схема включения показана на следующем рисунке.

Продление эксплуатационного срока лампочки

Еще в самом начале массовой эксплуатации ламп дневного света радиолюбители приспособились продлевать сроки эксплуатации перегоревших устройств. Включение таких источников света обеспечивалось за счет роста напряжения, направленного на электроды лампочки.

Увеличение напряжения осуществляется по схеме, в которой участвует двухполупериодный умножитель на конденсаторах и диодах. Благодаря такому подходу на электродах лампы при ее включении имеется пик напряжения, превышающий 1000 В. Этого достаточно, чтобы осуществить холодную ионизацию ртутных паров и создать разряд в газовой среде колбы. В результате появляется возможность розжига и стабильного свечения люминесцентной лампы даже со сгоревшей спиралью.

Главный минус схемы — слишком высокий номинал напряжения конденсаторов, который не должен быть меньше 600 В. Столь большое напряжение делает устройство слишком громоздким. Еще один недостаток — использование постоянного тока, в связи с чем ртутные пары скапливаются рядом с анодом. По этой причине лампочку нужно время от времени переключать, извлекая ее из держателей и проворачивая.

Резистор выступает в качестве ограничителя тока, так как в противном случае не избежать разрыва лампочки. Намотку резистора можно осуществить своими руками. Для этого понадобится нихромовая проволока.

Вместо резистора чаще всего используют лампочки накаливания на 127 В и мощностью от 25 до 150 Вт. Необходимо, чтобы мощность светильника, используемого вместо резистора, была значительно выше мощности люминесцентной лампы.

Номинальные значения других компонентов, расчет по которым проведен с учетом мощности лампы дневного света, показаны в следующей таблице:

Согласно данным, приведенным в таблице, сопротивление и мощность рассеивающей лампочки возникает за счет параллельного подключения нескольких источников света на 127 В. Диоды лучше всего заменить на изделия импортного производства со схожими параметрами. Что касается конденсаторов, они должны работать при напряжении не меньше 600 В.