Ремонт драйвера энергосберегающих ламп

Устройство энергосберегающей лампы. Схема и ремонт.

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.

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.

Источник

Как сделать ремонт энергосберегающей лампы своими руками?

Энергосберегающие лампы действительно потребляют значительно меньше электроэнергии, чем аналоги с нитью накала, но стоят они в несколько раз дороже последних. И, как показывает практика, выходят из строя чаще. Вдвойне обидней, когда это происходит через два-три месяца после приобретения. В таких случаях не стоит их выбрасывать в мусорное ведро по двум причинам. Во-первых, в этих осветительных приборах содержится ртуть, поэтому они требуют утилизации. Во-вторых, с большой долей вероятности лампу можно восстановить. Расскажем, как это можно сделать.

Особенности конструкции

Прежде, чем приступать к ремонту, необходимо понимать устройство осветительного прибора. Основные элементы конструкции представлены на рисунке 1.

Рис. 1. Устройство энергосберегающей лампы

Обозначения:

• А – Колба спиралевидной формы. По сути это запаянная трубка, внутри нее находится инертный газ (как правило, аргон) и пары ртути. С каждого ее края вплавлены два электрода, между которыми натянута нить накала. Внутренняя часть трубки покрыта люминофором.
• В – Верхняя часть корпуса, к которой крепится колба. Сразу предупреждаем, что вытащить колбу не нарушив целостность корпуса нереально, поэтому их лучше воспринимать как единую конструкцию.
• С – смонтированное на печатной плате пускорегулирующее устройство, его еще называют электронным балластом или просто балластом. Как вы понимаете, при его выходе из строя, осветительный прибор превращается в предмет утилизации. Схема балласта будет приведена в соответствующем разделе.
• D – Предохранитель, как правило, его роль играет низкоомное сопротивление.
• E – Нижняя часть корпуса, в него устанавливается балласт, крепление с верхней частью обеспечивается при помощи защелок.
• F – цоколь. В быту более распространены типы Е14 (миньон) и Е27. Нижняя часть корпуса с цоколем, также представляют собой единую, неразборную конструкцию. На внешней части корпуса нанесена маркировка осветительного прибора, где указаны его основные характеристики.

Основные этапы ремонта

Системный подход к любой задаче обеспечивает оптимальный способ ее решения, поэтому будем действовать по следующему алгоритму:

1. Подготовка необходимых инструментов.
2. Демонтаж конструкции.
3. Поиск и устранение неисправностей.
4. Сборка конструкции.

Теперь подробно о каждом этапе.

Необходимые инструменты

В процессе работы нам понадобятся:

• плоская отвертка;
• цифровой мультиметр;
• паяльник мощностью 25-30 Вт и все необходимое для пайки.

Демонтаж

Все действия делаем аккуратно, стараясь не повредить корпус, а тем более колбу лампы, в которой находятся пары ртути, представляющие опасность для человеческого организма.

Как уже было сказано выше, верхняя и нижняя части корпуса соединены между собой защелками. Чтобы их разъединить, необходимо вставить отвертку в щель (показано на рис 2) и слегка повернуть ее. Рекомендуем начинать с места, где нанесена маркировка, как правило, там находится одна из защелок.

Рис. 2. Паз между верхней и нижней частью корпуса

Освободив защелку, передвигаемся далее по пазу и продолжаем процедуру, пока верхняя и нижняя часть не отделятся друг от друга.

Части корпуса разъединились

Теперь нам необходимо отсоединить провода, соединяющие нить накала лампы и плату. Всего их четыре штуки. В большинстве конструкций провода не припаяны на плату, а намотаны на специальные штырьки.

Штырьки, к которым прикручены провода с колбы

После этого этапа можно переходит к поиску неисправностей.

Поиск неисправностей

Осветительный прибор может не работать из-за неисправности колбы (перегорела одна или обе нити накала) или вследствие выхода из строя пускорегулирующего устройства. Начнем проверку с колбы.

Для этой цели нам понадобится мультиметр. Переводим его в режим измерения низкоомного сопротивления и прозваниваем каждую пару выводов. Как правило, их сопротивление не превышает 15 Ом. Может иметь место незначительное расхождение в показаниях по каждой паре, но, это, скорее всего погрешность прибора.

Проведя измерения можно сформировать первоначальные выводы:

• Если обнаружен обрыв нити накала, то пускорегулирующее устройство с большой вероятностью работоспособное. Колба подлежит утилизации, а электронный балласт можно отложить до лучших времен, например, если потребуется произвести его замену на однотипном приборе освещения. Заметим, что при одной перегоревшей нити накала, лампу можно восстановить. Как это сделать будет рассказано в разделе, посвященном пускорегулирующему устройству.
• В том случае, когда с колбой все в порядке, моно констатировать выход из строя балласта. Как и большинство электронных устройств, он подлежит ремонту.

Ремонт балласта

В первую очередь необходимо произвести визуальный осмотр. В большинстве случаев с его помощью можно определить сгоревшие компоненты, например вздутые емкости, разрушенные корпуса транзисторов, следы подгорания и т.д. Заметим, что замена таких элементов может не дать результата, в этом случае потребуется проверка всей цепи.

Если проблемы не обнаружены, необходимо проверить основные элементы. Для этого желательно иметь схему пускорегулирующего устройства.

Схема балласта

Приведенная схема является типовой, она используется практически во всех балластах с небольшими изменениями.

Рисунок 5. Схема электронного балласта

Обозначения:

• Сопротивления: R1 – от 1 до 30 Ом (играет роль предохранителя); R2 и R3– от 220 кОм до 510 кОм; R4 и R5– от 1 до 2,7 Ом; R6 и R7– от 8,2 до 20 Ом.
• Емкости: С1 – 0,1 мкФ; С2 – от 1,5 мкФ до 10 мкФ 400В; С3 – 0,01 мкФ; С4 – от 0,033 мФ до 0,1 мкФ 400В; С5 – от 1800 пФ до 3900 пФ 650В.
• Диоды: VD1-VD5 – 1N4005; VD6 и VD7 – 1N4148.
• Динистор VS1 – DB3 (в осветительных приборах малой мощности может не использоваться).
• Транзисторы: VT1, VT2 – 13003 (вполне возможны другие аналоги).

Катушка L1 совместно с емкостью С1 играет роль фильтра помех, во многих недорогих китайских приборах вместо нее запаяна перемычка.

Катушка L2 может иметь от 250 до 350 витков, которые намотаны проводом Ø 0,2 мм на ферритовый сердечник, имеющий Ш-образную форму. По внешнему виду напоминает небольшой трансформатор.

Трансформатор Т1 в каждой обмотке от 3 до 9 витков, как правило, используется провод Ø 0,3 мм. В качестве магнитопровода используется ферритовое кольцо.

Предохранитель: FU1 – 0.5 A. В большинстве изделий, произведенных в Китае он не устанавливается. В таких случаях роль предохранителя выполняет низкоомное сопротивление R1. Именно оно сгорает в первую очередь. Как правило, замена не дает результата, поскольку его выход из строя является следствием неисправности, а не причиной.

Поиск неисправностей в балласте

Алгоритм действий будет следующим:

• Начинать нужно с замены предохранительного резистора, при проблемах с балластом, он практически всегда выгорает. Предохранительный резистор отмечен красным

• После замены начинаем поиск неисправных компонентов. В приведенной схеме чаще всего из строя выходят емкости, именно с них необходимо начинать проверку. Для этого вооружаемся паяльником и выпаиваем конденсаторы С3-С5 (см. схему на рис. 5). После этого проверяем их при помощи мультиметра (как проверить различные электронные компоненты можно узнать на нашем сайте).

Обратим внимание, что в тех случаях, когда осветительный прибор вышел из строя, но наблюдется небольшое свечение колбы в области нитей накала, можно с уверенностью сказать — необходима замена емкости С5. Как видно из схемы, она является частью колебательного контура, необходимого для формирования высоковольтного импульса, чтобы вызвать разряд. При сгоревшей емкости, напряжения для разряда недостаточно, в результате лампа не может перейти в фазу рабочего режима, но на спирали подается питание. Это и проявляется в виде небольшого свечения.

• Если с емкостями все в порядке, следует протестировать диоды, входящие в состав моста. В данном случае тестирование можно произвести без выпаивания с платы. Если хоть один из них вышел из строя. Велика вероятность, что будет пробита емкость С2. Электролитический конденсатор С2 отмечен красным

Соответственно, если при внешнем осмотре обнаружилось вздутие C2, велика вероятность выхода из строя одного или нескольких диодов моста.

• Если перечисленные деталями исправны, то следует проверить транзисторы. Их придется проблема выпаивать, поскольку обвязка не даст точно провести измерения. Как показывает практика, в ходе вышеописанных этапов тестирования неисправность будет обнаружена.
• Обнаружив неисправность, необходимо протестировать работу осветительного прибора, подав питание на цоколь. Делать это нужно аккуратно, поскольку на элементах платы присутствует высокое напряжение.

После того, как лампа зажглась, отключаем ее и приступаем к сборке. С ней проблем, как правило, не бывает.

Ремонт лампы с перегоревшей нитью накала

Необходимо сразу предупредить, что такой ремонт приведет к тому, что балласт будет работать в нештатном режиме. В результате перегрузки пускорегулирующее устройство выйдет из строя. Как правило, оно работает в таком режиме не более года, продолжительность зависит от задействованных в схеме элементов и их состояния.

Если сгорела только одна нить накала, ее необходимо зашунтировать сопротивлением, так как это продемонстрировано на рисунке.

Установка шунта на сгоревшую нить накала

В качестве шунтирующего сопротивления R_Ш теоретически необходимо устанавливать резистор с номиналом, соответствующим сопротивлению второй (целой) нити накала. Но, как показывает практика, это не совсем верно, потому, что мы измеряем сопротивление «холодной» нити. В результате такого ремонта устройство выйдет из строя в течение 10-15 минут «спалив» при этом большую часть активных компонентов. Поэтому мы советуем использовать резистор номиналом 22 Ома мощностью не менее 1 Ватта.

Источник