Lampade domestiche di piccole dimensioni con lampade fluorescenti. Caratteristiche di funzionamento e riparazione. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica

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Informazioni generali sulle lampade fluorescenti domestiche e sui loro componenti

All'inizio degli anni '80 apparvero diverse lampade fluorescenti compatte (CFL, nella versione inglese CFL - Compact Fluorescent Lamps) con una potenza da 5 a 25 W con un'efficienza luminosa da 30 a 60 Lm/W e una durata da 3 a 10 mille ore. In base a queste caratteristiche vengono chiamate “lampade a risparmio energetico” o ESL. Secondo i produttori, il risparmio energetico quando si utilizza ESL può raggiungere l'80%. Ciò è in parte dovuto al fatto che le ESL emettono molto meno calore rispetto alle lampade a incandescenza, in cui la maggior parte dell'energia viene spesa per il riscaldamento costante della bobina. Questa proprietà di ESL consente di aumentare l'affidabilità e la sicurezza antincendio delle lampade in cui vengono utilizzate. Attualmente sono ampiamente utilizzati per l'illuminazione di uffici e locali residenziali.

Alcune aziende rinomate, come Philips, General Electric, Osram e altre, producono lampade speciali con maggiore durata ed efficienza luminosa, in grado di funzionare in un'ampia gamma di temperature, comprese le temperature sotto lo zero, e conformi agli standard europei di sicurezza e interferenze radio .

Lo svantaggio principale delle ESL è il costo elevato rispetto alle tradizionali lampade a incandescenza. Tuttavia, le aspettative del consumatore medio non sempre vengono soddisfatte. Molto spesso ciò è dovuto al fatto che il mercato offre prodotti di diversa qualità, che non sempre corrispondono alla pubblicità e nemmeno alle caratteristiche indicate sulla confezione. In particolare si tratta di lampade da tavolo e da parete prodotte nei paesi del sud-est asiatico. Pertanto, è interessante conoscere informazioni sull'esperienza reale nell'uso delle ESL, che ti permetteranno di fare la scelta giusta al momento dell'acquisto, evitando costi inutili ed evitando errori, che spesso sono il risultato dell'ignoranza delle caratteristiche e dei fattori che ne influenzano vita utile.

È importante sapere che le CFL sono apparecchi elettrici sottovuoto che contengono all'interno del pallone sostanze dannose per l'ambiente e la salute umana, in particolare vapori di mercurio, che richiedono un'attenta manipolazione, soprattutto in fase di installazione, tentativi di riparazione e smaltimento. I lettori che non hanno esperienza nell'utilizzo delle ESL potrebbero essere interessati a questioni relative alla selezione di prodotti di qualità e gli artigiani esperti saranno interessati alle questioni relative al riutilizzo delle ESL guaste, ovvero alle caratteristiche della loro riparazione. Soffermiamoci sui malfunzionamenti del reattore, che più spesso viene chiamato reattore elettronico (EB). Informazioni dettagliate sulla progettazione, sul principio di funzionamento e sui tipi di CFL ed ESL sono fornite in [1-7].

Basate sulle CFL, le ESL sono state create con un EB integrato nella base, che consente loro di essere alimentate da una rete di corrente alternata standard (questi standard differiscono nei diversi paesi del mondo). Tali ESL si sono diffuse grazie al fatto che possono essere installate in lampade di qualsiasi configurazione dotate di prese standard, sostituendole con lampade a incandescenza convenzionali. A questo scopo vengono prodotte ESL di varie potenze con diverse tipologie standard di base filettata (E27, E14). Un altro tipo di ESL sono le lampade da tavolo e da parete, in cui la componente elettronica è situata nel corpo della lampada stessa. Si consiglia di riparare proprio tali lampade. Usano CFL con contatti pin. Vengono prodotte CFL che funzionano a varie tensioni CA nominali con frequenze da 30 a 80 kHz. La modalità di alimentazione consigliata dai produttori, secondo loro, è la più favorevole ed economica, aumenta la resa luminosa e l'efficienza. È importante sapere che queste raccomandazioni indicano diverse modalità ottimali che devono essere mantenute durante l'avvio e il funzionamento della lampada.

Il rispetto di questi requisiti aumenta l'efficienza e la durata di servizio dell'ESL nel suo insieme. Sono queste le condizioni che il reattore elettronico deve fornire. Deve avere un'elevata durata e soddisfare i seguenti requisiti: ridurre i sovraccarichi che si verificano durante la modalità di avvio e spegnimento, stabilizzare la modalità operativa della lampada quando si verificano processi non standard nella rete elettrica, ridurre il livello di interferenze radio che possono penetrare nella rete elettrica dal generatore EB durante l'avvio e il funzionamento. La durata dell'ESL è determinata non solo dalla qualità dell'insieme nel suo complesso, ma anche da fattori esterni: condizioni operative climatiche ed energetiche, carichi meccanici eccessivi, urti e vibrazioni.

La durata delle ESL è influenzata dall'intensità dell'accensione e dello spegnimento, nonché da improvvisi picchi di tensione di alimentazione nella rete elettrica, sebbene alcune ESL possano funzionare quando la tensione nella rete elettrica scende a 180 V. Allo stesso tempo tempo, una ESL adeguatamente progettata elimina completamente lo sfarfallio del flusso luminoso. La pratica ha dimostrato che nella maggior parte dei casi le ESL si guastano durante processi transitori, improvvisi picchi di tensione e corrente, che si verificano principalmente quando si accendono e spengono le ESL, nonché nella rete elettrica stessa durante processi non standard.

Attualmente sul mercato e nella vita di tutti i giorni sono comparsi interruttori per lampade con luminosità regolabile in continuo. Molto spesso si tratta di regolatori di potenza a tiristori convenzionali. L'uso dell'ESL con questi dispositivi è altamente indesiderabile. Ciò vale in parte per gli interruttori retroilluminati. Le ESL convenzionali non possono essere utilizzate nei lampioni e negli apparecchi di illuminazione completamente chiusi con un elevato grado di protezione IP, nonché in ambienti con elevata umidità e polvere, sebbene ora siano state sviluppate e vengano prodotte ESL che possono funzionare anche a temperature inferiori allo zero.

L'EB della moderna ESL è un dispositivo elettronico basato su componenti elettronici attivi e passivi. L'EB può essere prodotto sotto forma di un assieme riempito con un composto. In questo caso, la loro riparazione è impossibile. Un'altra versione dell'EB è su un circuito stampato su cui sono installati i componenti. Microcircuiti speciali, sviluppati e prodotti da noti produttori, non solo consentono di ridurre il numero di elementi esterni, ma anche di migliorare i parametri e la qualità dell'ESL in generale. Allo stesso tempo, la loro durata aumenta e sono meno comuni tra le ESL difettose. Ad esempio, MICRO LINEAR ha sviluppato una serie di microcircuiti speciali ML4830-ML4835 e INTERNATIONAL RECTIFIER: microcircuiti IR51HD420, IR53YD420, IR2157, IR2520D e altri.

Utilizzando moderni microcircuiti speciali insieme a transistor ad effetto di campo (FET) ad alta tensione, è possibile creare batterie elettroniche affidabili senza trasformatori, il che semplifica la loro progettazione e, di conseguenza, la produzione in serie. Più di 10 anni fa sono stati sviluppati microcircuiti speciali domestici 1182GG1, GG2, GG3, sui quali è possibile costruire un'unità elettronica con un trasformatore di corrente, ma senza transistor aggiuntivi. Nonostante ciò, attualmente non esistono praticamente prodotti di produttori nazionali. Il mercato è pieno di lampade e apparecchi realizzati in Cina e nel sud-est asiatico.

Notiamo che l'opinione diffusa tra i consumatori poco informati secondo cui tutti questi prodotti sono di scarsa qualità è errata. Alla fine del secolo scorso, le rinomate aziende GENERAL ELECTRIC, PHILIPS, OSRAM, SYLVANIA e altre hanno avviato la produzione di ESL di alta qualità, che attualmente hanno filiali in tutto il mondo, compresa l'Asia. La qualità di questi prodotti è molto superiore a quelli prodotti negli stessi paesi senza alcun marchio da aziende poco conosciute e aziende volubili.

Inoltre, i prodotti di alcuni produttori asiatici, e tra questi ci sono molte aziende cinesi, si sono dimostrati efficaci anche in diversi paesi, inclusa la Russia. Hanno ricevuto certificati di qualità sia internazionali che russi, che è ciò a cui dovresti prestare attenzione prima di tutto quando scegli. La produzione ESL è stata stabilita in Bulgaria, Polonia, Ungheria, Ucraina e altri paesi europei. I prodotti fabbricati in Europa con la partecipazione di aziende rinomate come TESLA e TUNGSRAM sono di buona qualità. Ma sul mercato russo si trova raramente.

Schemi di reattori elettronici

Consideriamo la progettazione e il funzionamento di un dispositivo elettronico realizzato su un circuito stampato “aperto” (Fig. 1). La base dell'EB è un convertitore di tensione, un generatore che funziona a frequenze ottimali per alimentare la lampada, 30...80 kHz. Il circuito oscillatore bloccante più utilizzato con feedback positivo del trasformatore che funziona in modalità auto-oscillante. I suoi principali elementi attivi, di regola, sono due transistor bipolari ad alta tensione VT1, VT2, che agiscono come interruttori collegati in serie a uno dei bracci del cosiddetto semiponte. L'altro braccio è formato dai condensatori all'ossido C3 e C4 collegati in serie. Il carico EL1 è collegato attraverso il circuito di avviamento alla diagonale del semiponte tra i condensatori e i transistor indicati. Esistono anche altri tipi di circuiti di alimentazione elettrica in cui il carico è collegato in modo asimmetrico. In questi casi, il ruolo di filtro livellatore può essere svolto da un condensatore all'ossido installato in parallelo o al posto di C2, con una capacità di almeno 4,7 μF e una tensione operativa di almeno 350 V, e condensatori a semiponte C3, C4 possono essere condensatori non-ossidi con una capacità inferiore a 1 μF e una tensione operativa non inferiore a 250 V.

Se uno qualsiasi dei condensatori specificati si guasta, è meglio sostituirlo con condensatori con capacità uguale o superiore, ma progettati per una tensione operativa più elevata, poiché è possibile che nella rete elettrica si verifichino processi a breve termine non standard, che ha causato un tale malfunzionamento. Per la sostituzione, selezionare il condensatore appropriato con una temperatura operativa di 105 °C. All'avvio, nella diagonale del ponte attraverso il carico viene creata una tensione alternata con una frequenza determinata dagli elementi del generatore. Un elemento importante del circuito è il trasformatore di corrente T1. È con il suo aiuto che viene creato un feedback positivo. Per fare ciò, i suoi avvolgimenti di base devono essere collegati in antifase, come mostrato in Fig. 1, che dovrebbe essere preso in considerazione durante la riparazione dell'unità elettronica. Moderni microcircuiti speciali (controller) consentono di creare generatori che funzionano senza trasformatore di corrente. Per creare alta tensione nella modalità di avvio della lampada EL1, viene utilizzato un circuito di avviamento: induttanza di avviamento L2, condensatore C5 e posistore RT1.

In alcune unità elettroniche potrebbe mancare il posistore. In alcuni casi, ciò è causato dal miglioramento del circuito EB introducendovi circuiti aggiuntivi che svolgono le stesse funzioni del posistore. In particolare si tratta di dispositivi elettronici che utilizzano chip controller. In altri casi, al contrario, ciò è causato dalla volontà dei produttori di ridurre in qualsiasi modo i propri costi, anche a scapito della qualità del prodotto. In questo caso si verifica il cosiddetto “hard start”, che riduce la durata dell'ESL. Il fatto è che per forzare il riscaldamento dei filamenti della lampada EL1 è necessario un ritardo di avvio di 2-3 secondi. Durante questo periodo di tempo, una corrente riscaldante scorre attraverso i suoi filamenti. Il circuito di avviamento risuona con la frequenza del generatore e il posistore freddo lo impedisce. La sua temperatura comincia a salire, aumentando la sua resistenza finché non bypassa più il circuito.

Quando i filamenti si riscaldano sufficientemente e il circuito di avviamento entra in risonanza, si verifica un picco di tensione che crea una scarica nel bulbo della lampada EL1, che ne garantisce l'avvio. I filamenti riscaldati raggiungono una resistenza molto superiore alla resistenza del gas ionizzato nel bulbo e la corrente inizia a fluire attraverso di esso. bypassando il circuito di avviamento, che va fuori risonanza. L'EB entra in modalità operativa e la tensione sulla lampada scende alla tensione nominale richiesta per mantenere la scarica; solitamente per la maggior parte delle CFL non supera i 350 V. Inoltre, negli EB assemblati secondo circuiti simili a quelli mostrati in Fig. . 1, Il generatore RF viene avviato utilizzando un dispositivo di avviamento (PU). Può essere eseguito utilizzando dinistori, transistor che funzionano in modalità valanga o, nel caso più semplice, utilizzando un condensatore di ossido di innesco. Va notato che l'unità PU su un dinistor aumenta l'affidabilità della batteria elettronica e l'unità PU con un condensatore all'ossido è la meno affidabile, cosa che si trova nei circuiti non finiti e obsoleti, poiché la durata dell'elettrolita è limitata dalla numero di cicli di carica/scarica.

Attualmente, i moderni TP ad alta tensione sono sempre più utilizzati nelle centrali elettriche. I parametri dei transistor dipendono dalla potenza dell'ESL e, di conseguenza, dal generatore. Tra i transistor bipolari, si consiglia di utilizzare i transistor della serie 1 (TO-9) per ESL con una potenza di 13001...92 W, per 11 W - serie 13002 (TO-92), per 15.20 W - serie 13003 (TO-126), per 25.40 W - serie 13005 (TO-220), per 40.65 W - serie 13007 (TO-200). Sono adatti i PT ad alta tensione della serie IRF, ad esempio IRF840 e altri con caratteristiche simili, compresi i moderni PT di produzione nazionale. Quando si riparano componenti elettronici in caso di guasto dei transistor sostitutivi, è meglio scegliere quelli più potenti, che aumenteranno l'affidabilità della batteria elettronica e la durata della linea di trasmissione dell'energia elettrica nel suo insieme. Va notato che transistor con parametri simili sotto le stesse marche sono prodotti da produttori diversi e possono differire non solo nella posizione dei terminali, ma anche nella struttura interna, ad esempio in assenza di diodi protettivi integrati .

Nello schema di Fig. 1, questa funzione è eseguita dai diodi VD5, VD6. Ci sono dispositivi elettronici in cui non c'è spazio sulla scheda per l'installazione di questi diodi. Durante la riparazione e la sostituzione, è necessario utilizzare transistor con diodi incorporati o installare diodi aggiuntivi. Per alimentare il generatore è necessaria una tensione CC a basso ripple. Proviene da un raddrizzatore a onda intera realizzato su un gruppo diodi VD1-VD4. Poiché il generatore del convertitore EB è progettato per la potenza adeguata delle lampade e funziona in una determinata gamma di frequenze, classificate sia come onde radio ultrasoniche che ultra lunghe, può creare interferenze radio e suoni spesso sgradevoli vibrazioni, che ricordano il cigolio di una zanzara.

Per ridurre il livello di interferenze radio nell'unità elettronica, oltre a quelli livellanti, vengono installati semplici filtri LC, costituiti da un induttore RF L1 e un condensatore non polare C1 con una capacità fino a 0,5 μF. Il resistore R1 serve a proteggere l'ESL dai sovraccarichi al momento dell'avvio e dello spegnimento, nonché durante processi non standard nella rete. I resistori R3, R4 nei circuiti di base o di emettitore dei transistor VT1, VT2 li proteggono dai sovraccarichi di corrente e rendono la modalità operativa del generatore più morbida e la forma delle sue oscillazioni più simmetrica. Sono loro che, in caso di malfunzionamento dell'unità elettronica, molto spesso si guastano completamente o parzialmente. Inoltre, in alcuni casi, in modo tale che la loro denominazione originaria non può essere determinata dai contrassegni. Di solito non supera diverse decine di ohm.

Riso. 1. Schema tipico del reattore elettronico su transistor bipolari

Il fusibile FU1, solitamente da circa 1 A, aumenta la sicurezza elettrica e antincendio dell'intero dispositivo. Le vibrazioni sonore sgradevoli, la cui fonte sono spesso alcuni elementi induttivi della batteria elettronica, possono essere eliminate durante il processo di riparazione trattando il trasformatore o le induttanze con qualche tipo di vernice o, in casi estremi, con colla sintetica.

Come esempio in Fig. 2 e 3 mostrano diagrammi schematici degli ESL prodotti nei paesi del sud-est asiatico. Tali schemi si trovano più spesso tra gli ESL falliti. Confrontando questi schemi anche con quello tipico semplificato mostrato in Fig. 1, è facile capire che queste opzioni presentano molti difetti. In particolare, in quello mostrato in Fig. 2 "Lampada da tavolo Studying", prodotta in Cina, utilizza una CFL con terminali a pin e l'elettronica e l'interruttore si trovano alla base della lampada. L'unità elettronica è assemblata su una scheda “aperta” e sembrerebbe che tale dispositivo sia riparabile. In pratica, la sua riparazione ha causato grossi problemi. È facile notare che questa lampada non dispone di diodi protettivi. Con ogni probabilità, erano integrati in transistor guasti. Quando hanno provato a sostituire questi transistor con analoghi senza diodi protettivi, hanno fallito rapidamente. Inoltre, nel circuito mancano elementi che garantiscono il normale riscaldamento e avvio della lampada, e i condensatori di filtro C1 e C2 sono installati con la capacità più bassa possibile, il che riduce anche la qualità del prodotto nel suo insieme.

Nel diagramma di Fig. 2. non è presente il fusibile e la resistenza R1 (vedi Fig. 1), che riduce i sovraccarichi, così come un eventuale filtro che riduce le interferenze RF (C1, L1 in Fig. 1). Poiché l'aspetto del design della lampada e la qualità della sua esecuzione erano soddisfacenti, e diversi tentativi infruttuosi di riparare l'unità elettronica, come prima, si sono conclusi con un rapido guasto, si è deciso di produrre un'altra unità elettronica, progettata secondo uno stile più avanzato progetto. Nella fig. La Figura 3 mostra un diagramma schematico di un ESL sul chip IR2520D, consigliato dai produttori. Una descrizione dettagliata di tali componenti elettronici e microcircuiti può essere trovata in letteratura. Un altro schema EB più avanzato è mostrato in Fig. 4. Presenta anche degli svantaggi e mancano alcuni elementi importanti sopra menzionati. Anche se il vantaggio di questo EB rispetto al precedente è che ha un circuito per l'avviamento “soft” con un dinistor simmetrico VD9. Gli EB assemblati secondo questo e schemi simili si trovano spesso anche tra quelli che falliscono non solo nelle lampade da tavolo e da parete, ma anche nelle ESL, in cui l'EB è integrato nella base.

Riso. 2. Schema della lampada da tavolo EB Lampada da TAVOLO STUDIO (Cina)

Riso. 3. Circuito elettrico dell'EB con il chip IR2520D

Riso. 4. Circuito EB con avviatore dinistor

Conclusioni sulla fattibilità della riparazione delle ESL e sui problemi del loro smaltimento

Studiando l'esperienza di alcuni specialisti e appassionati di elettronica, presentata in [1-7], e altre fonti di informazione, possiamo giungere alle seguenti conclusioni. Nonostante si affermi che in linea di principio la riparazione degli ESL è impraticabile per ragioni economiche, si possono fare delle eccezioni. Ad esempio, se si sa con certezza che la ESL guasta è stata acquistata di recente e il suo elemento principale - la CFL - è in buone condizioni (ad esempio, non ci sono tracce di forte impatto meccanico, graffi evidenti sulla lampadina, macchie scure macchie vicino ai filamenti, ecc.), ma molto probabilmente è difettoso in totale, EB. Inoltre, se non è possibile sostituire la lampada tramite una catena di vendita al dettaglio. Questo vale per le lampade da tavolo e da parete, in cui l'unità elettronica è realizzata su un circuito aperto e si trova alla base della lampada. Ciò consente di trarre rapidamente la conclusione corretta sulla sua qualità e, conoscendo il design del circuito elettronico, comprendere quanto bene soddisfi i requisiti moderni. Se l'unità elettronica è assemblata secondo un progetto obsoleto, è consigliabile la riparazione solo modificando l'unità elettronica o sostituendola con una più evoluta.

Se è necessario sostituire completamente l'EB realizzandolo da soli, non è redditizio per gli specialisti professionisti eseguire tale lavoro. Questo può essere fatto solo da artigiani domestici e appassionati di elettronica che hanno l'esperienza necessaria.

In Russia, così come in molti altri paesi, i problemi relativi al riciclaggio degli ESL non sono stati risolti. Data la rapida proliferazione delle lampade fluorescenti compatte, ciò potrebbe creare un serio problema nel prossimo futuro. Va anche tenuto presente che attualmente le imprese commerciali hanno accumulato una certa quantità di prodotti di questo tipo difettosi e di bassa qualità, con i quali devono fare qualcosa. Parte di esso ha rifiutato di funzionare al primo test anche prima della vendita. Ancora più spesso, i fallimenti si verificano nei primissimi giorni di attività, quando gli acquirenti hanno ancora i documenti di acquisto e, indignati da questo fatto, li restituiscono, difendendo i propri diritti. Naturalmente, il suo numero crescerà rapidamente in futuro. Affinché la società possa cambiare il proprio atteggiamento nei confronti del problema del riciclaggio, molto probabilmente saranno necessarie ulteriori misure.

Considerando il costo relativamente elevato delle ESL, inizialmente si potrebbe trattare, ad esempio, dell'organizzazione di punti di raccolta per il loro smaltimento, che fornirebbero al consumatore la conferma di aver consegnato una ESL difettosa e di poter ricevere uno sconto al momento dell'acquisto di una nuova . Naturalmente, questa non è l'unica proposta, e i rappresentanti dei grandi produttori di ESL, dei fornitori, del commercio e delle autorità dovrebbero sviluppare una politica unificata su questo tema, che farà risparmiare denaro che altrimenti dovrebbe essere speso per migliorare l'ambiente. Sarebbe utile se anche i riparatori partecipassero alla risoluzione di questi problemi.

Letteratura

1. Shirokov V. Lampade fluorescenti elettroniche compatte: scelta, utilizzo, riparazione. "Radiohobby", n. 3, 2001, pag. 48-52.
2. Dyakonov V., Remnev A., Smerdov V. Reattori elettronici. "Riparazione e assistenza", n. 9, 2001, pag. 29-38.
3. Sameluk V. Fonte di alimentazione per lampade fluorescenti a bassa potenza. "Elettricista", n. 5, 2002, pag. 9-10.
4. Kavyev A. Fonti di alimentazione per lampade fluorescenti. "Radio", n. 4, 2007, pag. 41-45.
5. Kashkarov A. Lampade a risparmio energetico: trucchi di riparazione. "Radiomir", n. 10, 2009, pag. 45.
6. Kashkarov A. La lampada a risparmio energetico lampeggia! "Radiomir", N. 3, 2010, pagina 34.
7. Andreev S. Ritorno della lampada a incandescenza. "Radiocostruttore", n. 12, 2010, p. 26.

Autore: V. Efremov

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