Энергосберегающая лампа схема

ПРОСТОЙ ИМПУЛЬСНЫЙ БЛОК ПИТАНИЯ ИЗ ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩЕЙ ЛАМПЫ

В этой статье Вы найдёте подробное описание процесса изготовления импульсных блоков питания разной мощности на базе электронного балласта компактной люминесцентной лампы.
Импульсный блок питания на 5… 20 Ватт вы сможете изготовить менее чем за час. На изготовление 100-ваттного блока питания понадобится несколько часов. Можно изготовить и более мощные электронные трансформаторы, например на IR2153, а можно КУПИТЬ ГОТОВЫЙ и переделать под свои напряжения.
В настоящее время получили широкое распространение Компактные Люминесцентные Лампы (КЛЛ). Для уменьшения размеров балластного дросселя в них используется схема высокочастотного преобразователя напряжения, которая позволяет значительно снизить размер дросселя.

В случае выхода из строя электронного балласта, его можно легко отремонтировать. Но, когда выходит из строя сама колба, то лампочку обычно выбрасывают.

Однако электронный балласт такой лампочки, это почти готовый импульсный Блок Питания (БП), причем довольно компактный. Единственное, чем схема электронного балласта отличается от настоящего импульсного блока питания, это отсутствием разделительного трансформатора и выпрямителя, если он необходим.

В то же время, современные радиолюбители испытывают большие трудности при поиске силовых трансформаторов для питания своих самоделок. Если даже трансформатор найден, то его перемотка требует использования большого количества медного провода, да и массо-габаритные параметры изделий, собранных на основе силовых трансформаторов не радуют. А ведь в подавляющем большинстве случаев силовой трансформатор можно заменить импульсным блоком питания. Если же для этих целей использовать балласт от неисправных энергосберегающих ламп, то экономия составит значительную сумму, особенно, если речь идёт о трансформаторах на 100 Ватт и больше.

Отличие схемы балласта энергосберегающей лампы от импульсного блока питания

Это одна из самых распространённых электрических схем энергосберегающих ламп. Для преобразования схемы КЛЛ в импульсный блок питания достаточно установить всего одну перемычку между точками А – А’ и добавить импульсный трансформатор с выпрямителем. Красным цветом отмечены элементы, которые можно удалить.


Схема энергосберегающей лампы

А это уже законченная схема импульсного блока питания, собранная на основе балласта люминисцентной лампы с использованием дополнительного импульсного трансформатора.

Для упрощения, удалена люминесцентная лампа и несколько деталей, которые были заменены перемычкой.

Как видите, схема КЛЛ не требует больших изменений. Красным цветом отмечены дополнительные элементы, привнесённые в схему.


Законченная схема импульсного блока питания

Какой мощности блок питания можно изготовить из КЛЛ?

Мощность импульсного блока питания ограничивается габаритной мощностью импульсного трансформатора, максимально допустимым током ключевых транзисторов и величиной радиатора охлаждения, если он используется.

Блок питания небольшой мощности можно построить, намотав вторичную обмотку прямо на каркас уже имеющегося дросселя.


БП с вторичной обмоткой прямо на каркас уже имеющегося дросселя

В случае если окно дросселя не позволяет намотать вторичную обмотку или если требуется построить блок питания мощностью, значительно превышающей мощность КЛЛ, то понадобится дополнительный импульсный трансформатор.


БП с дополнительным импульсным трансформатором

Если требуется получить блок питания мощностью свыше 100 Ватт, а используется балласт от лампы на 20-30 Ватт, то, скорее всего, придётся внести небольшие изменения и в схему электронного балласта.

В частности, может понадобиться установить более мощные диоды VD1-VD4 во входной мостовой выпрямитель и перемотать входной дроссель L0 более толстым проводом. Если коэффициент усиления транзисторов по току окажется недостаточным, то придётся увеличить базовый ток транзисторов, уменьшив номиналы резисторов R5, R6. Кроме этого придётся увеличить мощность резисторов в базовых и эмиттерных цепях.

Если частота генерации окажется не очень высокой, то возможно придётся увеличить емкость разделительных конденсаторов C4, C6.

Импульсный трансформатор для блока питания

Особенностью полумостовых импульсных блоков питания с самовозбуждением является способность адаптироваться к параметрам используемого трансформатора. А тот факт, что цепь обратной связи не будет проходить через наш самодельный трансформатор и вовсе упрощает задачу расчёта трансформатора и наладки блока. Блоки питания, собранные по этим схемам прощают ошибки в расчётах до 150% и выше. Проверено на практике.

Не пугайтесь! Намотать импульсный трансформатор можно в течение просмотра одного фильма или даже быстрее, если Вы собираетесь выполнять эту монотонную работу сосредоточенно.

Ёмкость входного фильтра и пульсации напряжения

Во входных фильтрах электронных балластов, из-за экономии места, используются конденсаторы небольшой ёмкости, от которых зависит величина пульсаций напряжения с частотой 100 Hz.

Чтобы снизить уровень пульсаций напряжения на выходе блока питания, нужно увеличить ёмкость конденсатора входного фильтра. Желательно, чтобы на каждый Ватт мощности БП приходилось по одной микрофараде или около того. Увеличение ёмкости С0 повлечёт за собой рост пикового тока, протекающего через диоды выпрямителя в момент включения БП. Чтобы ограничить этот ток, необходим резистор R0. Но, мощность исходного резистора КЛЛ мала для таких токов и его следует заменить на более мощный.

Если требуется построить компактный блок питания, то можно использовать электролитические конденсаторы, применяющиеся в лампах вспышках плёночных «мальниц». Например, в одноразовых фотоаппаратах Kodak установлены миниатюрные конденсаторы без опознавательных знаков, но их ёмкость аж целых 100µF при напряжении 350 Вольт.

Блок питания мощностью 20 Ватт


Блок питания мощностью 20 Ватт

Блок питания мощностью, близкой к мощности исходной КЛЛ, можно собрать, даже не мотая отдельный трансформатор. Если у оригинального дросселя есть достаточно свободного места в окне магнитопровода, то можно намотать пару десятков витков провода и получить, например, блок питания для зарядного устройства или небольшого усилителя мощности.

На картинке видно, что поверх имеющейся обмотки был намотан один слой изолированного провода. Я использовал провод МГТФ (многожильный провод во фторопластовой изоляции). Однако таким способом можно получить мощность всего в несколько Ватт, так как большую часть окна будет занимать изоляция провода, а сечение самой меди будет невелико.

Если требуется бо’льшая мощность, то можно использовать обыкновенный медный лакированный обмоточный провод.

Внимание! Оригинальная обмотка дросселя находится под напряжением сети! При описанной выше доработке, обязательно побеспокойтесь о надёжной межобмоточной изоляции, особенно, если вторичная обмотка мотается обычным лакированным обмоточным проводом. Даже если первичная обмотка покрыта синтетической защитной плёнкой, дополнительная бумажная прокладка необходима!

Как видите, обмотка дросселя покрыта синтетической плёнкой, хотя часто обмотка этих дросселей вообще ничем не защищена.

Наматываем поверх плёнки два слоя электрокартона толщиной 0,05мм или один слой толщиной 0,1мм. Если нет электрокартона, используем любую подходящую по толщине бумагу.

Поверх изолирующей прокладки мотаем вторичную обмотку будущего трансформатора. Сечение провода следует выбирать максимально возможное. Количество витков подбирается экспериментальным путём, благо их будет немного.

Мне, таким образом, удалось получить мощность на нагрузке 20 Ватт при температуре трансформатора 60°C, а транзисторов – 42°C. Получить ещё большую мощность, при разумной температуре трансформатора, не позволила слишком малая площадь окна магнитопровода и обусловленное этим сечение провода.

На картинке действующая модель БП

Мощность, подводимая к нагрузке – 20 Ватт.
Частота автоколебаний без нагрузки – 26 кГц.
Частота автоколебаний при максимальной нагрузке – 32 кГц
Температура трансформатора – 60?С
Температура транзисторов – 42?С

Блок питания мощностью 100 Ватт

Для увеличения мощности блока питания пришлось намотать импульсный трансформатор TV2. Кроме этого, я увеличил ёмкость конденсатора фильтра сетевого напряжения C0 до 100µF.

Блок питания мощностью 100 Ватт

Так как КПД блока питания вовсе не равен 100%, пришлось прикрутить к транзисторам какие-то радиаторы.

Ведь если КПД блока будет даже 90%, рассеять 10 Ватт мощности всё равно придётся.

Мне не повезло, в моём электроном балласте были установлены транзисторы 13003 поз.1 такой конструкции, которая, видимо, рассчитана на крепление к радиатору при помощи фасонных пружин. Эти транзисторы не нуждаются в прокладках, так как не снабжены металлической площадкой, но и тепло отдают намного хуже. Я их заменил транзисторами 13007 поз.2 с отверстиями, чтобы их можно было прикрутить к радиаторам обычными винтами. Кроме того, 13007 имеют в несколько раз большие предельно-допустимые токи. Купить отдельно MJE13007 можно .

Если пожелаете, можете смело прикручивать оба транзистора на один радиатор. Я проверил, это работает.

Только, корпуса обоих транзисторов должны быть изолированы от корпуса радиатора, даже если радиатор находится внутри корпуса электронного устройства.

Крепление удобно осуществлять винтами М2,5, на которые нужно предварительно надеть изоляционные шайбы и отрезки изоляционной трубки (кембрика). Допускается использование теплопроводной пасты КПТ-8, так как она не проводит ток.

Внимание! Транзисторы находятся под напряжением сети, поэтому изоляционные прокладки должны обеспечивать условия электробезопасности!

Действующий стоваттный импульсный блок питания

Резисторы эквивалента нагрузки помещены в воду, так как их мощность недостаточна.
Мощность, выделяемая на нагрузке – 100 Ватт.
Частота автоколебаний при максимальной нагрузке – 90 кГц.
Частота автоколебаний без нагрузки – 28,5 кГц.
Температура транзисторов – 75?C.
Площадь радиаторов каждого транзистора – 27см?.
Температура дросселя TV1 – 45?C.
TV2 – 2000НМ (O28 х O16 х 9мм)

Выпрямитель

Все вторичные выпрямители полумостового импульсного блока питания должны быть обязательно двухполупериодным. Если не соблюсти это условие, то магинтопровод может войти в насыщение.

Существуют две широко распространённые схемы двухполупериодных выпрямителей.

1. Мостовая схема.
2. Схема с нулевой точкой.

Мостовая схема позволяет сэкономить метр провода, но рассеивает в два раза больше энергии на диодах.

Схема с нулевой точкой более экономична, но требует наличия двух совершенно симметричных вторичных обмоток. Асимметрия по количеству витков или расположению может привести к насыщению магнитопровода.

Однако именно схемы с нулевой точкой используются, когда требуется получить большие токи при малом выходном напряжении. Тогда, для дополнительной минимизации потерь, вместо обычных кремниевых диодов, используют диоды Шоттки, на которых падение напряжения в два-три раза меньше.

Пример.
Выпрямители компьютерных блоков питания выполнены по схеме с нулевой точкой. При отдаваемой в нагрузку мощности 100 Ватт и напряжении 5 Вольт даже на диодах Шоттки может рассеяться 8 Ват.

100 / 5 * 0,4 = 8(Ватт)

Если же применить мостовой выпрямитель, да ещё и обычные диоды, то рассеиваемая на диодах мощность может достигнуть 32 Ватт или даже больше.

100 / 5 * 0,8 * 2 = 32(Ватт).

Обратите внимание на это, когда будете проектировать блок питания, чтобы потом не искать, куда исчезла половина мощности.

В низковольтных выпрямителях лучше использовать именно схему с нулевой точкой. Тем более что при ручной намотке можно просто намотать обмотку в два провода. Кроме этого, мощные импульсные диоды недёшевы.

Как правильно подключить импульсный блок питания к сети?

Для наладки импульсных блоков питания обычно используют вот такую схему включения. Здесь лампа накаливания используется в качестве балласта с нелинейной характеристикой и защищает ИБП от выхода из строя при нештатных ситуациях. Мощность лампы обычно выбирают близкой к мощности испытываемого импульсного БП.

При работе импульсного БП на холостом ходу или при небольшой нагрузке, сопротивление нити какала лампы невелико и оно не влияет на работу блока. Когда же, по каким-либо причинам, ток ключевых транзисторов возрастает, спираль лампы накаливается и её сопротивление увеличивается, что приводит к ограничению тока до безопасной величины.

На этом чертеже изображена схема стенда для тестирования и наладки импульсных БП, отвечающая нормам электробезопасности. Отличие этой схемы от предыдущей в том, что она снабжена разделительным трансформатором, который обеспечивает гальваническую развязку исследуемого ИБП от осветительной сети. Выключатель SA2 позволяет блокировать лампу, когда блок питания отдаёт большую мощность.

Важной операцией при тестировании БП является испытание на эквиваленте нагрузки. В качестве нагрузки удобно использовать мощные резисторы типа ПЭВ, ППБ, ПСБ и т.д. Эти «стекло-керамические» резисторы легко найти на радиорынке по зелёной раскраске. Красные цифры – рассеиваемая мощность.

Из опыта известно, что мощности эквивалента нагрузки почему-то всегда не хватает. Перечисленные же выше резисторы могут ограниченное время рассеивать мощность в два-три раза превышающую номинальную. Когда БП включается на длительное время для проверки теплового режима, а мощность эквивалента нагрузки недостаточна, то резисторы можно просто опустить в воду.

Будьте осторожны, берегитесь ожога!
Нагрузочные резисторы этого типа могут нагреться до температуры в несколько сотен градусов без каких-либо внешних проявлений!
То есть, ни дыма, ни изменения окраски Вы не заметите и можете попытаться тронуть резистор пальцами.

Как наладить импульсный блок питания?

Собственно, блок питания, собранный на основе исправного электронного балласта, особой наладки не требует.

Его нужно подключить к эквиваленту нагрузки и убедиться, что БП способен отдать расчетную мощность.

Во время прогона под максимальной нагрузкой, нужно проследить за динамикой роста температуры транзисторов и трансформатора. Если слишком сильно греется трансформатор, то нужно, либо увеличить сечение провода, либо увеличить габаритную мощность магнитопровода, либо и то и другое.

Если сильно греются транзисторы, то нужно установить их на радиаторы.

Если в качестве импульсного трансформатора используется домотанный дроссель от КЛЛ, а его температура превышает 60… 65?С, то нужно уменьшить мощность нагрузки.

Не рекомендуется доводить температуру трансформатора выше 60… 65?С, а транзисторов выше 80… 85?С.

ИМПУЛЬСНЫЙ БЛОК ПИТАНИЯ ИЗ ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИХ ЛАМП маломощный импульсный блок питания из подручных материалов своими руками

Каково назначение элементов схемы импульсного блока питания?

Схема импульсного блока питания

R0 – ограничивает пиковый ток, протекающий через диоды выпрямителя, в момент включения. В КЛЛ также часто выполняет функцию предохранителя.

VD1… VD4 – мостовой выпрямитель.

L0, C0 – фильтр питания.

R1, C1, VD2, VD8 – цепь запуска преобразователя.

Работает узел запуска следующим образом. Конденсатор C1 заряжается от источника через резистор R1. Когда напряжения на конденсаторе C1 достигает напряжения пробоя динистора VD2, динистор отпирается сам и отпирает транзистор VT2, вызывая автоколебания. После возникновения генерации, прямоугольные импульсы прикладываются к катоду диода VD8 и отрицательный потенциал надёжно запирает динистор VD2.

R2, C11, C8 – облегчают запуск преобразователя.

R7, R8 – улучшают запирание транзисторов.

R5, R6 – ограничивают ток баз транзисторов.

R3, R4 – предотвращают насыщение транзисторов и исполняют роль предохранителей при пробое транзисторов.

VD7, VD6 – защищают транзисторы от обратного напряжения.

TV1 – трансформатор обратной связи.

L5 – балластный дроссель.

C4, C6 – разделительные конденсаторы, на которых напряжение питания делится пополам.

TV2 – импульсный трансформатор.

VD14, VD15 – импульсные диоды.

C9, C10 – конденсаторы фильтра.

>Особенности схем энергосберегающих ламп

Содержание

Особенности схем

На рынке есть недорогие модели, однако в них часто не хватает важных компонентов, влияющих на срок эксплуатации изделий. Самыми популярными в России являются такие изготовители:

  • Navigator (отечественный производитель);
  • MAXUS (международная британско-английская корпорация);
  • DeLux (китайский производитель);
  • Camelion (зонтичный бренд, зарожденный в Гонконге и удачно интегрированный в наши дни в Европе, Азии и Америке).

Схема энергосберегающей лампы – это ее, так называемое, сердце, при помощи которого функционирует весь осветительный прибор. В состав электронной платы могут входить детали различного качества и величины, в зависимости от добросовестности производителя. Стоит отметить, что приборы высокой мощности, эквивалентные лампам накаливания на 105 и выше ватт, не могут иметь мелких элементов, так как для обеспечения нормальной работы электросхема должна быть оснащена массивными деталями.

Если сравнивать лампочки «Максус» и «Навигатор», можно убедиться, что их комплектующие будут разными. Это значит, что компании сотрудничают с различными производителями электродеталей или используют разные подходы к самостоятельному созданию этих элементов.

В целом же, все схемы ламп на 20, 30, 60 W и выше будут очень похожими между собой, что помогает производить их ремонт, если какие-то механизмы выходят из строя.

Как происходит зажигание лампы

Когда напряжение попадает на динистор, образовывается импульс, который идет на транзистор и провоцирует его открытие. После того как запуск завершен, эта часть цепи блокируется диодом. После открытия транзистора конденсатор разряжается, что необходимо для предупреждения повторного открытия динистора. Транзисторы воздействуют на трансформатор. Он выполнен из ферритового колечка, обработанного тремя обмотками, расположенными в несколько рядов. Напряжение на нити дается через конденсатор с повышающего резонансного контура.

Свечение в трубке начинается на резонансной частоте, которую определяет конденсатор большей емкости. В момент зажигания его напряжение составляет до 600 Вт. При запуске оно превышает среднее в 5 раз, потому важно, чтобы колба была целой и герметичной. В противном случае возможно повреждение транзисторов.

После полной ионизации газа в колбе конденсатор с самой большей емкостью, который определял частоту свечения, шунтируется. Это приводит к понижению частоты и переходу управления генератором ко второму конденсатору. Генерируемое напряжение снижается, но остается в пределах такого, которое необходимо для поддержания горения лампочки.

Принципиальный момент заключается в том, что катод и анод поочередно меняются своими местами, это помогает обеспечить бесперебойность работы схемы и значительно упрощает ремонт, если его нужно сделать.

Как производится ремонт

Для того чтобы определить, какие элементы схемы или самой лампы неисправны, ее нужно разобрать. Для этого отсоединяем верхнюю часть от нижней и отключаем колбу. При помощи Омметра производим проверку спиралей накала колбы. Если обнаружится, что перегорела одна спираль, ремонт колбы производится. Ее можно замкнуть резистором на 8-10 Ом. Резистор должен иметь большую мощность. Также нужно будет убрать диод, который шунтирует перегоревшую спираль, если он есть в схеме.

Если в лампах на 30 Вт и более перегорает резистор, большая вероятность того, что транзисторы также вышли из строя. Это происходит из-за пробоя конденсатора. Исправить ситуацию можно путем установки нового предохранителя (резистора) и транзисторов.

Кроме замены испорченных элементов схемы, можно произвести модернизацию лампы. Это делается путем просверливания в цоколе вентиляционных отверстий. В некоторых моделях они уже есть, а если производители не позаботились о надлежащем охлаждении элементов электроники, можно сделать это самостоятельно.

Внимание! Если вы просверлили в цоколе лампы на 30 W или осветительном приборе другой мощности вентиляционные отверстия, его нельзя использовать в помещениях с повышенной влажностью. Это может привести к пробою в конденсаторе и выходу лампы из строя.

Виды энергосберегающих ламп

Виды ламп

Энергосберегающие устройства различают по двум основным признакам – цоколь и температура свечения.

Цоколь – элемент, который необходим для фиксации лампы в светильнике. При этом подключении соединяются электропроводящие контакты самой ЭСЛ и светильника. В зависимости от назначения цоколи делятся на два основных типа резьбовые и штырьковые.

  • Резьбовые чаще всего используются в быту, они предназначены для обычных патронов. Такие цоколи маркируются цифрами и буквами: E14, E27 и E40, где числа означают диаметр резьбы. Ими оснащаются ДРЛ или натриевые модели для уличного освещения. Такой цоколь имеют бытовые лампы марок Camelion, Delux, Feron, Luxel, Maxus, Osram, Космос, Навигатор, Uniel и т. д.
  • Штырьковые цоколи используются в специфических светильниках. Делятся на двухштырьковые и четырехштырьковые. Разъемы маркируются как 2D, G13, G23, G24, G27, G53. Применяются, чтобы подключить лампы в специализированных и высокомощных светильниках.

типы цоколей

Теплота свечения определяет цвет, которым будет светить ЭСЛ. Производители выпускают три основных типа, которые обозначаются в градусах Кельвина:

  • Теплый белый свет (2700 К) – желтый цвет, который очень похож на свечение нити вольфрама.
  • Естественный белый свет (4200 К) – цвет окружающей среды при солнечном освещении, самый нейтральный и благоприятный для глаза человека.
  • Холодный белый свет (6400 К) – цвет имеет уклон в синий спектр, отчего свечение принимает голубоватый оттенок. Обычно используется на предприятиях, устанавливается в лампочках на 65 и более Вт.

Шкала свечения

Некоторые производители подразделяют цвета на семь категорий, где маркировка выполняется кириллическими буквами, где Л – люминесцентная лампа (для отличия от С – светодиодной):

  • ЛБ – обычный белый цвет;
  • ЛТБ – белый теплый цвет;
  • ЛКБ – природный белый цвет;
  • ЛЕЦ – естественный свет, улучшенная передача цветов;
  • ЛД – дневной свет;
  • ЛДЦ – дневной свет, улучшенная передача цветов;
  • ЛХБ – холодный белый свет.

Мнение эксперта Алексей Бартош Специалист по ремонту, обслуживанию электрооборудования и промышленной электроники. Задать вопрос эксперту Такое подробно разделение необходимо для подбора наиболее комфортного освещения, а также для специфических целей – работы с мелкими предметами, выращивания животных и растения и т. д. Благодаря такому широкому разнообразию есть возможность устроить удобные условия в любом помещении.

Дополнительно существует разделение по форме выпуска самих ламп: трубчатые (Т 4, Т5, Т8, Т10 и Т12, где цифры означают диаметр 1.27, 1.59, 2.54, 3.17 и 3.80 см соответственно), спиральные, прямые (pl-u11w). Трубчатые варианты предназначены для установки в специальные светильники, т. к. не имеют некоторых защитных элементов в схеме.

Принципы работы и устройства

Устройство ЭСЛ

Люминесцентные лампы представляют собой стеклянную полую колбу, которая наполнена ртутными парами. В момент включения в них создается электрический дуговой разряд между двумя электродами, устроенный пусковым конденсатором. Он приводит к возникновению ультрафиолетового излучения, невидимого для человеческого глаза. Для его преобразования в видимый свет на стенки колбы наносится люминофор (чаще всего используют соединения галофосфат кальция или ортофосфат кальция-цинка). При прохождении ультрафиолета через люминофор образуется яркий свет. Его светоотдача значительно превосходит свечение вольфрама в лампах накаливания при аналогичном энергопотреблении. Цвет зависит от состава люминофора.

В отличие от обычной лампы, энергосберегающие люминесцентные модели нельзя подсоединить напрямую к источнику тока 220 В. В выключенном состоянии пары ртути внутри колбы имеют очень большое сопротивление, поэтому для образования разряда необходимо подать импульс высокого напряжения. Кроме того, в момент запуска, сразу после возникновения разряда, лампа имеет большое отрицательное сопротивление, которое без защитных элементов в схеме может привести к короткому замыканию. Для трубчатых вариантов используется электромагнитный балласт, который устанавливается в сам светильник.

Составляющие схемы

Энергосберегающие лампы, создающие внутри помещения атмосферу дневного света, работают благодаря следующему строению. Помимо цоколя и колбы присутствует корпус, под которым скрывается электронная схема энергосберегающей лампы, она называется ЭПРА – электронный пускорегулирующий аппарат. На сегодняшний день он является наиболее надежным элементом для люминесцентных ламп, от его качества напрямую зависит ее долговечность. Подробная анатомия с описанием функций каждого элемента такова:

  • пусковой конденсатор – обеспечивает непосредственный старт лампы;
  • фильтры – поглощают радио- и прочие помехи, проникающие в схему вместе с электрическим током (предназначены для снижения мерцания и прочих сбоев в постоянной работе);
  • емкостный фильтр – отдельный фильтр, которые нейтрализует и сглаживает остаточные пульсации от выпрямления переменного тока (предназначен для устранения мерцания и обеспечения подачи в схему более стабильного тока, что значительно продлевает эксплуатационный срок лампы);
  • токоограничивающий дроссель – защищает электронную схему от чрезмерного тока, поддерживая его силу на постоянном уровне;
  • биполярные транзисторы;
  • плавковый предохранитель – предотвращает выход из строя и воспламенение электронной схемы при резком повышении напряжения в сети 220 В.

Из чего состоит ЭСЛ

Обратите внимание! Устройство энергосберегающих ламп аналогично, что на 15 Вт, что на 100 – 105 Вт и более. Промышленный 150-ваттный светильник имеет устойчивые к перепаду напряжения элементы, там может стоять более энергоэффективный пусковой механизм, компенсирующий большую мощность ЭСЛ.

Отличия люминесцентных ЭСЛ от ламп накаливания

  • У люминесцентных свечение люминофора значительно превосходит накал спирали вольфрама, поэтому при аналогичной мощности экономки будут светить гораздо ярче.
  • Почему лампы накаливания так греются? Их КПД очень малое, более 90% электроэнергии уходят на разогрев и поддержание накала вольфрамовой нити.
  • За счет возможности регулирования состава люминофора выбирают цвет свечения наиболее комфортный для человеческого глаза.
  • Из-за используемых веществ люминесцентные модели превосходят по сроку службы лампы накаливания почти в 20 раз.
  • Минимальная теплоотдача в экономках позволяет устанавливать их в компактные настольные светильники, декоративную подсветку и торшеры, для таких целей подойдут лампочки на 11 Вт, а также мощные на 20, 24 и 25 Вт. Их подключают даже от зарядного устройства или аккумулятора.
  • Максимальная яркость в лампах накаливания и светодиодных вариантах достигается сразу, а в экономках разогрев паров ртути может занять от 1 до 3 минут.
  • На морозе интенсивность свечения люминофора снижается почти в 2 раза.
  • Люминесцентные лампы не приспособлены к работе в помещениях, где часто пользуются выключателем, это грозит выходом из строя пускового конденсатора, и лампа может сгореть.
  • ЭСЛ не работают в схеме с диммерами, при падении напряжения они выключаются.

ЭСЛ и лампы накаливанияк содержанию

Ремонт энергосберегающих ламп своими руками

Если ЭСЛ перестала включаться, есть смысл попробовать самостоятельно восстановить ее работоспособность. Для этого необходимо выполнить разбор, аккуратно сняв цоколь и вытащив электронную схему из корпуса, затем нужно осмотреть ее на исправность. Разборка и ремонт выполняется путем замен вышедших из строя деталей.

  • Предохранитель. Является наиболее частой причиной поломки лампы. Его выгорание обычно определяется визуально. Проблема решается выпаиванием старого и установкой нового, аналогичной емкости.
  • Нити накала колбы. Для их проверки необходимо выпаять по одному выводу с каждого конца. Сопротивление каждой нити должно быть одинаковым. При обнаружении сгоревшей нити на параллельную спираль припаивается резистор с аналогичным сопротивлением, как у поврежденного участка.
  • С помощью мультимера или иного прибора необходимо проверить транзисторы, конденсаторы, диоды, триаки и стабилитроны. Они повреждаются во время сильной перегрузки или короткого замыкания. При обнаружении такого элемента – разобрать и перепаять на аналогичный, перед этим проверить заменяемую деталь.
  • При повреждении самой колбы необходимо правильно осуществить утилизацию – в обычных условиях ее восстановить невозможно.

Мнение эксперта Алексей Бартош Специалист по ремонту, обслуживанию электрооборудования и промышленной электроники. Задать вопрос эксперту Важно! Содержание ртути может быть губительным для здоровья, особенно она опасна, если рядом есть ребенок. Разбирать ее в случае повреждения строго запрещено.

Видео процесса

Ниже представлено видео, в котором описан внутренний ремонт лампочки своими руками.

📋 Пройди тест и сделай правильный выбор

0%

Имеешь ли ты привычку сдавать использованные батарейки на пункты утилизации?

Постоянно сдаю Выбрасываю в мусорное ведро Если не лень и будет оказия, то сдам.

В каком типе светильников будет стоять лампа?

Грунтовый светильник Люстра Встраиваемый точечный светильник Переносной светильник Растровый светильник Уличный фонарь Прожектор Торшер

Где будет использоваться лампа?

На улице В общественном месте В жилом помещении В техническом или подсобном помещении

Для каких целей будет использоваться лампа?

Освещение зоны отдыха Освещение детской комнаты Ночное или дежурное освещение Освещение рабочего места Локальная точечная подсветка Общее освещение

Стеснен ли ты в бюджете?

Нет Да

Ограничено ли у тебя потребление электроэнергии (собственный генератор, высокий тариф на электроэнергию и пр.)?

Часто ли лампа будет включаться/выключаться?

Не очень Очень редко Часто Выбери энергосберегающую лампу Тебе подойдет люминесцентная трубчатая лампа Тебе подойдет компактная люминесцентная лампа. КЛЛ Тебе подойдет светодиодная лампа

Схема блока питания

Принцип работы импульсного блока питания в энергосберегающей лампе точно такой же, как в любом другом устройстве, например, в компьютере или телевизоре.

В общих чертах работу импульсного блока питания можно описать следующим образом:

  • Переменный сетевой ток преобразуется в постоянный без изменения его напряжения, т.е. 220 В.
  • Широтно-импульсный преобразователь на транзисторах превращает постоянное напряжение в прямоугольные импульсы, с частотой от 20 до 40 кГц (в зависимости от модели лампы).
  • Это напряжение через дроссель подается на светильник.

Рассмотрим схему и порядок работы импульсного блока питания лампы (рисунок ниже) более подробно.

Схема электронного балласта энергосберегающей лампы

Сетевое напряжение поступает на мостовой выпрямитель(VD1-VD4) через ограничительный резистор R0 небольшого сопротивления, далее выпрямленное напряжение сглаживается на фильтрующем высоковольтном конденсаторе (С0), и через сглаживающий фильтр (L0) подается на транзисторный преобразователь.

Запуск транзисторного преобразователя происходит в тот момент, когда напряжение на конденсаторе С1 превысит порог открытия динистора VD2. Это запустит в работу генератор на транзисторах VT1 и VT2, благодаря чему возникает автогенерация на частоте около 20 кГц.

Другие элементы схемы, такие как R2, C8 и C11, играют вспомогательную роль, облегчая запуск генератора. Резисторы R7 и R8 увеличивают скорость закрытия транзисторов.

А резисторы R5 и R6 служат как ограничительные в цепях баз транзисторов, R3 и R4 предохраняют их от насыщения, а в случае пробоя играют роль предохранителей.

Диоды VD7, VD6 – защитные, хотя во многих транзисторах, предназначенных для работы в подобных устройствах, такие диоды встроены.

TV1 – трансформатор, с его обмоток TV1-1 и TV1-2, напряжение обратной связи с выхода генератора подается в базовые цепи транзисторов, создавая тем самым условия для работы генератора.

На рисунке выше красным цветом выделены детали, подлежащие удалению при переделке блока, точки А–А` нужно соединить перемычкой.

Переделка блока

Перед тем как приступить к переделке блока питания, следует определиться с тем, какую мощность тока необходимо иметь на выходе, от этого будет зависеть глубина модернизации. Так, если требуется мощность 20-30 Вт, то переделка будет минимальной и не потребует большого вмешательства в существующую схему. Если необходимо получить мощность 50 и более ватт, то модернизация потребуется более основательная.

Следует иметь в виду, что на выходе блока питания будет постоянное напряжение, а не переменное. Получить от такого блока питания переменное напряжение частотой 50 Гц невозможно.

Определяем мощность

Мощность можно вычислить по формуле:

P=I*U, где

Р – мощность, Вт;

I – сила тока, А;

U – напряжение, В.

Например, возьмем блок питания со следующими параметрами: напряжение – 12 В, сила тока – 2 А, тогда мощность будет:

Р=2*12=24 Вт

С учетом перегрузки можно принять 24-26 Вт, так что для изготовления такого блока потребуется минимальное вмешательство в схему энергосберегающей лампы мощностью 25 Вт.

Новые детали

Добавление новых деталей в схему

Добавляемые детали выделены красным цветом, это:

  • диодный мост VD14-VD17;
  • два конденсатора С9, С10;
  • дополнительная обмотка, размещенная на балластном дросселе L5, количество витков подбирается опытным путем.

Добавляемая обмотка на дроссель играет еще одну немаловажную роль разделительного трансформатора, предохраняя от попадания сетевого напряжения на выход блока питания.

Чтобы определить необходимое количество витков в добавляемой обмотке, следует проделать следующие действия:

  1. на дроссель наматывают временную обмотку, примерно 10 витков любого провода;
  2. соединяют с нагрузочным сопротивлением, мощностью не менее 30 Вт и сопротивлением примерно 5-6 Ом;
  3. включают в сеть, замеряют напряжение на нагрузочном сопротивлении;
  4. полученное значение делят на количество витков, узнают, сколько вольт приходится на 1 виток;
  5. вычисляют необходимое число витков для постоянной обмотки.

Более детальный расчет приведен ниже.

При испытательных включениях рекомендуется применять схему, которая предохранит от выхода из строя блока питания, ее схематичное изображение приведено на рисунке ниже.

Испытательное включение переделанного блока питания

После этого легко вычислить необходимое число витков. Для этого напряжение, которое планируется получить от этого блока, делят на напряжение одного витка, получается количество витков, к полученному результату добавляют про запас примерно 5-10%.

W=Uвых/Uвит, где

W – количество витков;

Uвых – требуемое выходное напряжение блока питания;

Uвит – напряжение на один виток.

Намотка дополнительной обмотки на штатный дроссель

Оригинальная обмотка дросселя находится под напряжением сети! При намотке поверх нее дополнительной обмотки необходимо предусмотреть межобмоточную изоляцию, особенно если наматывается провод типа ПЭЛ, в эмалевой изоляции. Для межобмоточной изоляции можно применить ленту из политетрафторэтилена для уплотнения резьбовых соединений, которой пользуются сантехники, ее толщина всего 0,2 мм.

Мощность в таком блоке ограничена габаритной мощностью используемого трансформатора и допустимым током транзисторов.

Блок питания повышенной мощности

Для этого потребуется более сложная модернизация:

  • дополнительный трансформатор на ферритовом кольце;
  • замена транзисторов;
  • установка транзисторов на радиаторы;
  • увеличение емкости некоторых конденсаторов.

В результате такой модернизации получают блок питания мощностью до 100 Вт, при выходном напряжении 12 В. Он способен обеспечить ток 8-9 ампер. Этого достаточно для питания, например, шуруповерта средней мощности.

Схема модернизированного блока питания приведена на рисунке ниже.

Блок питания мощностью 100 Вт

Как видно на схеме, резистор R0 заменен на более мощный (3-ваттный), его сопротивление уменьшено до 5 Ом. Его можно заменить на два 2-ваттных по 10 Ом, соединив их параллельно. Далее, С0 – его емкость увеличена до 100 мкф, с рабочим напряжением 350 В. Если нежелательно увеличивать габариты блока питания, то можно подыскать миниатюрный конденсатор такой емкости, в частности, его можно взять из фотоаппарата-мыльницы.

Для обеспечения надежной работы блока полезно несколько уменьшить номиналы резисторов R5 и R6, до 18–15 Ом, а также увеличить мощность резисторов R7, R8 и R3, R4. Если частота генерации окажется невысокой, то следует увеличить номиналы конденсаторов C­3 и C4 – 68n.

Импульсный трансформатор

Самым сложным может оказаться изготовление трансформатора. Для этой цели в импульсных блоках чаще всего используют ферритовые кольца соответствующих размеров и магнитной проницаемости.

Расчет таких трансформаторов довольно сложен, но в интернете есть много программ, с помощью которых это очень легко сделать, например, «Программа расчета импульсного трансформатора Lite-CalcIT».

Как выглядит импульсный трансформатор

Расчет, проведенный с помощью этой программы, дал следующие результаты:

Для сердечника используется ферритовое кольцо, его внешний диаметр – 40, внутренний – 22, а толщина – 20 мм. Первичная обмотка проводом ПЭЛ – 0,85 мм2 имеет 63 витка, а две вторичных тем же проводом – 12.

Вторичную обмотку необходимо наматывать сразу в два провода, при этом их желательно предварительно слегка скрутить между собой по всей длине, так как эти трансформаторы очень чувствительны к несимметричности обмоток. Если не соблюдать это условие, то диоды VD14 и VD15 будут нагреваться неравномерно, а это еще больше увеличит несимметричность что, в конце концов, выведет их из строя.

Зато такие трансформаторы легко прощают значительные ошибки при расчете количества витков, до 30%.

Испытание

Пробное включение стоит проводить с соблюдением некоторых мер предосторожности, чтобы не вывести из строя блок питания:

  1. Первое пробное включение производить через лампу накаливания 100 Вт, чтобы ограничить ток на блок питания.
  2. К выходу обязательно подключить нагрузочный резистор 3-4 Ома, мощностью 50-60 Вт.
  3. Если все прошло штатно, дать поработать 5-10 мин., отключить и проверить степень нагрева трансформатора, транзисторов и диодов выпрямителя.

Если в процессе замены деталей не были допущены ошибки, блок питания должен заработать без проблем.

Если пробное включение показало работоспособность блока, остается испытать его в режиме полной нагрузки. Для этого сопротивление нагрузочного резистора уменьшить до 1,2-2 Ом и включить его в сеть напрямую без лампочки на 1-2 минуты. После чего отключить и проверить температуру транзисторов: если она превышает 600С, то их придется установить на радиаторы.

В качестве радиатора можно использовать как заводской радиатор, что будет наиболее верным решением, так и алюминиевую пластину, толщиной не менее 4 мм и площадью 30 кв.см. Под транзисторы необходимо подложить слюдяную прокладку, крепить их к радиатору нужно с помощью винтов с изолирующими втулками и шайбами.

Устройство энергосберегающей лампы

Сегодня люди все чаще стали использовать в быту энергосберегающие лампы. Популярность этих ламп вызвана, прежде всего, их экономичным потреблением энергии. Ведь энергосберегающая лампа позволяет сэкономить деньги. В отличие от лампы накаливания ЭСЛ дает больший световой поток при меньшей потребляемой мощности.

Устанавливается энергосберегающая лампа в такой же патрон, что и обычная лампа накаливания. Достоинства ЭСЛ очевидны, в то время как недостатков практически нет. Поэтому неудивительно, что многие люди уже давно перешли на использование так называемых экономок вместо обычных лампочек накаливания.

Компактная энергосберегающая лампа является разновидностью люминесцентных ламп, уже ставших нам привычными. Данные ЭСЛ легко устанавливаются в патрон вместо лампы накаливания. В нашу жизнь уже прочно вошли лампы такого типа. И вскоре их будут называть не «энергосберегающими лампами», а просто «лампами».

Многие видят в работе этой лампы какую-то загадку, несмотря на всю простоту устройства. Рассмотрим устройство энергосберегающей лампы и попробуем разобраться в принципе ее работы.

Как устроена энергосберегающая лампа

Устройство практически всех энергосберегающих ламп одинаковое. В состав лампы входит несколько деталей. Газоразрядная трубка – это видимая часть лампы, излучающая свет. Газоразрядная трубка соединяется с корпусом. В корпусе находится внутренняя часть лампы, представляющая собой электронную схему пуска и питания. По-другому эту схему называют электронным балластом. Электронная схема выполняет задачу зажигания лампы.

Цоколь имеет контакты для питания лампы и резьбу для вкручивания в патрон. Обычная лампа накаливания имеет практически такой же цоколь, что и ЭСЛ. Устанавливать компактную энергосберегающую лампу можно в небольшие светильники. Существует несколько типов цоколей, которые распространены в России: G4, GU10, E40, E27, E14, G5.3.

Энергосберегающие лампы с цоколем Е40, Е27 и Е14 можно устанавливать в патроны, предназначенные для обычной лампы накаливания. Е27 – патрон стандартный бытовой, имеет резьбу 27 мм, Е14 – уменьшенный патрон, резьба которого 14 мм, Е40 – патрон с резьбой 40 мм, относится к стандартным промышленным патронам.

Трубка, запаянная с двух сторон, называется колбой энергосберегающей лампы. Электроды находятся на противоположных концах этой колбы. ЭС лампа имеет изогнутую колбу, покрытую слоями люминофора. Эта колба содержит инертный газ и небольшое количество ртутных паров. Ионизация паров ртути является причиной свечения лампочки при подключении к ней питания.

Когда на электроды подается напряжение, через них течет ток прогрева. Он разогревает электроды, из-за чего протекает термоэлектронная эмиссия. Когда электроды достигают определенной температуры, они испускают поток электронов. Сталкиваясь с атомами ртути, электроны вызывают излучение ультрафиолета, после чего ультрафиолетовое излучение попадает на люминофор, который преобразовывает это излучение в видимый свет. Цветовая температура лампы зависит от типа люминофора, она может быть 2700-6500К.

Помните, что пары ртути опасны для организма человека, поэтому если энергосберегающая лампа разбилась очень важно правильно утилизировать осколки и обработать место.

Вы ни когда не задумывались почему в энергосберегающей лампе колба имеет причудливо изогнутую форму? Поверьте это сделано не с проста. Изогнутая форма колбы позволяет уменьшить длину всей лампы. За счет спиральной намотки длину самой газоразрядной трубки можно увеличить при этом длина лампы при такой форме будет уменьшена. Если бы этого не делали то не каждая такая лампа помещалась в обычный светильник или люстру.

Для изготовления корпуса лампы применяется негорючий пластик. Колба люминесцентной лампы крепится в верхней части. Пускорегулирующее устройство, соединительные провода и предохранитель находятся в корпусе. На поверхности лампы есть маркировка, в ней указана цветовая температура, мощность, напряжение питания.

Внутреннее устройство энергосберегающей лампы

Внутри корпуса ЭСЛ находится круглая печатная плата. На ней собран высокочастотный преобразователь. В результате использования довольно высокой частоты преобразования нет того «моргания», которое свойственно лампам с электромагнитным балластом (где используется дроссель), работающим на частоте 50 Гц. Современные лампы имеют пускорегулирующий аппарат, оснащенный помехозащитным фильтром. Фильтр защищает от появления помех в сети электропитания.

Добраться до электронной схемы легко. Внимательно рассмотрите лампу, лучше использовать перегоревшую. Кажется, что корпус лампы разобрать невозможно. Но это ошибочное мнение. Ближе к колбе в верхней части лампы есть неглубокая канавка. Возьмите небольшую отвертку или узкое лезвие и попытайтесь разделить корпус. После небольшого усилия у вас в руках будет уже две части. В первый раз могут возникнуть сложности, зато потом эта операция будет занимать считанные секунды.

После отделения цоколя от колбы, эти элементы соединяются между собой проводами которые необходимо аккуратно отделить от платы. Сделать это можно с помощью паяльника, нагрев место пайки, либо просто разрезав провода (но режьте так чтобы, потом можно было их восстановить).

В некоторых видах ламп провода, которые идут от электронной платы в газоразрядную трубку, просто намотаны на специальные штырьки. После того как провода будут откинуты только тогда вы сможете выполнить дальнейший осмотр и диагностику лампы. Далее отсоедините цоколь от электронного блока. Для удобства наращивания проводов, их нужно разрезать посередине.

Внутри вы увидите круглую плату. Это и есть внутреннее устройство энергосберегающей лампы благодаря которому она работает. От перегрева радиоэлементы платы, как правило, почерневшие (если у вас в руках нерабочая лампа).

Проводки от колбы примотаны к четырем штырькам, имеющим квадратное сечение. Они расположены попарно по краям платы. Никакой пайки проводов нет, они именно примотаны, на что стоит обратить внимание.

Предохранитель является основным элементом схемы. Он защищает от перегорания все компоненты электронной платы. Иногда вместо предохранителя используется входной ограничительный резистор. Когда в лампе возникает какая-либо неисправность, в цепи растет ток, что приводит к сгоранию резистора, тогда цепь питания разрывается.

Один вывод резистора соединен с платой, а второй – с резьбовым контактом цоколя. Усажен резистор в термоусадочной трубке. Пульсации выпрямленного напряжения сглаживает конденсатор. Дроссель или тороидальный трансформатор имеет кольцевой магнитопровод, на нем расположены как правило 3 обмотки.

Мигание лампы при частоте сети 50 Гц случается 100 раз в секунду. Поэтому энергосберегающая лампа может неблагоприятно сказываться на общем физическом состоянии человека, его работоспособности, особенно если он находится в условиях такой освещенности длительное время. Все эти вредные составляющие устранены в современных электронных балластах. Поэтому на здоровье окружающих не оказывается никакого негативного влияния.

Современный электронный балласт представляет собой небольшую электронную схему, в ней реализованы функции зажигания лампы без миганий, а также плавный разогрев спиралей катодов лампы. В современной энергосберегающей лампе происходит свечение газа с частотой 30-100 кГц. Шума при работе абсолютно нет, а электромагнитное поле практически отсутствует. На высокой частоте (30-100кГц) за счет близкого к единице коэффициента потребления электроэнергии формируется повышенная светоотдача.

Лампа может зажигаться с полным накалом практически сразу, либо яркость может нарастать постепенно. Это зависит от схемы балласта. В некоторых лампах процесс нарастания яркости может занимать пару минут. В таком случае сразу после включения наблюдается полумрак. К сожалению, на энергосберегающей лампе не указывают, какой используется алгоритм включения. Понять алгоритм можно только после того, как вы вкрутили лампочку в патрон.

Принцип работы энергосберегающей лампы

С вопросом как устроена энергосберегающая лампа, мы разобрались, теперь давайте в общих чертах разберемся, как работает лампа.

С обеих сторон внутри колбы находится два электрода анод и катод, в виде спиралей. Разряд между электродами возникает после того, как произошла подача питания. Ток протекает через смесь ртутных паров и инертного газа. Лампа зажигается, когда быстро движущиеся электроны сталкиваются с медлительными атомами ртути.

Однако, большая часть светового излучения (98%), производимого энергосберегающей лампой – это ультрафиолет. Для человеческого зрения он невиден. Видимый же человеку свет, который идет от лампы, возникает благодаря слоям люминофора.

Под воздействием ультрафиолетового излучения эти слои светятся. От химического состава люминофора зависит цветность освещения, которую вырабатывает люминесцентная лампа. Люминофор нанесен на внутреннюю поверхность стеклянной колбы.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *