Настольный люминесцентный светильник для компьютерщиков

Настольный люминесцентный светильник для компьютерщиков

Н.П. Власюк, г. Киев РА12'2009

Настольный светильник, представленный на рис. 1, китайского производства. Тип модели не указан. Подобных светильников в электромагазинах много, все они очень похожи между собой, как две капли воды, на некоторых из них даже указан тип модели, а стоимость колеблется в больших пределах 110. 450 грн. ($14. 55). Такие светильники популярны среди владельцев компьютеров и всех тех, кто занимается интеллектуальной работой. Светильник прикручивается струбциной к рабочему столу и с помощью рычагов его ЛЦ лампу можно легко подвести к освещению нужного места.

В светильнике применена экономичная, 2-контактная, U-образная люминесцентная лампа (ЛЦ) мощностью 11 Вт, но с успехом работает и 9 Вт Л Ц лампы. Их внешний вид и устройство показаны на рис.2, а, б.

Описанный здесь светильник принадлежит к нижней ценовой категории. Электронный балласт (ЭБ) размещается на монтажной плате размерами 33x50 мм в основании отражателя (рис.1) или около зажима.

Обе стороны монтажной платы типа YF-11 показаны на рмс.З, а, б.


Принципиальная схема электронного балласта (рис.4) нарисована автором из осмотра монтажной платы. Производитель не обозначил на плате свои элементы, поэтому автор сделал это самостоятельно. В данном ЭБ применена схема автогенераторного типа.

Принцип работы

Сетевое напряжение выпрямляется до 310 В, далее с помощью двух биполярных транзисторов и ферритового трансформатора, составляющих основу автогенератора, преобразуется в высокочастотные колебания, которые поступают в последовательную цепочку, состоящую из ЛЦ лампы и LC цепи. В LC цепи за счет резонанса образуется высокое напряжение, от которого зажигается Л Ц лампа. После зажигания автогенератор поддерживает свечение. Принципиальная схема ЭБ данного светильника (рис.4) представляет собой двухтактный преобразователь полумостового типа. Его силовыми элементами, являются два биполярных n-р-n транзистора VT1, VT2 типа 13001, составляющие одну половину моста. Вторую половину моста образуют два электролитических конденсатора 01, 02 (10,0х250В), которые делят выпрямленное напряжение электросети пополам. В диагональ моста (точки А и В, рис.4) включена цепочка: обмотка 1 ТР1, L1, нить накала EL1, C5, нить накала EL1.

Первоначальный запуск автогенератора производится за счет прохождения пускового импульса в первичной обмотке 1 ТР1, который наводит импульсы в обмотках 2; 3.

Положительная составляющая импульсов с обмоток 2; 3 трансформатора ТР1 поступает на базы транзисторов и поочередно открывают их (отрицательные импульсы гасятся диодами VD1, VD2). Поочередность открытия транзисторов обеспечивается различной схемой включения управляющих обмоток 2 и 3 ТР1 в базы транзисторов. На базу\/Т1 импульсы поступают напрямую, а на базу VT2 через электролитический конденсатор 04 (10,0x50 В), который сдвигает фазу управляющего импульса. Таким образом, транзисторы преобразователя (автогенератора) открываются попеременно.

Частота преобразования зависит от индуктивной связи обмоток 1; 2; 3 трансформатора ТР1 и емкости конденсатора 04

и в данном балласте составляет 32 кГц. В отдельных экземплярах подобных светильников количество витков в обмотке №1 ТР1 (рис.4) может различаться, поэтому и частота преобразования может иметь другое значение.

Высокое напряжение (несколько сот вольт), необходимое для зажигания ЛЦ лампы, образуется за счет резонанса напряжений в последовательной цепи, включенной в диагональ моста, точки А и В (рис.4).

После включения электросети напряжение в диагонали моста достигнет своего рабочего значения 155 В, автогенератор устанавливает свою резонансную частоту 32 кГц, и на Л Ц лампе устанавливается высокоенапряжение, отчего она зажигается. Здесь важно, чтобы частота преобразования и индуктивность дросселя L1 с емкостью конденсатора С5 (размещенного внутри ЛЦ лампы) были строго согласованы, тогда произойдет резонанс напряжений для зажигания ЛЦ лампы.

Если емкость конденсатора С5 отличается от расчетного значения, то резонанса напряжений не будет, следовательно, ЛЦ лампа не включиться.

При установке в схеме расчетных значений L и С автогенераторная схема электронного балласта зажигает ЛЦ лампу почти мгновенно - нити накала не успевают разогреться. Такое зажигание называется «холодный старт», что отрицательно сказывается на долговечности ЛЦ лампы.

Правда, в цоколях U-образных ЛЦ ламп, изготовляемых в последнее время, изготовители дополнительно устанавливают неоновую лампу (на рис.2; 4 показано пунктиром), которая задерживает зажигание на 1. 2 сек и этим продлевают долговечность ее работы.

После зажигания ЛЦ лампы, ее сопротивление резко уменьшается, отчего она блокирует конденсатор С5, установленный внутри ее цоколя, и резонанс напряжений в цепи прекращается. Напряжение на зажженной лампе резко снижается до рабочего значения. Необходимое напряжение на зажженной Л Ц лампе и ток в ее газовой среде поддерживаются дросселем L1.

В зажженной лампе ток через нити накала не проходит, они используются как электроды.

Основные элементы схемы

• Т1, VT2 - высоковольтные биполярные транзисторы малой мощности, n-p-n проводимости, типа 13001 (0,2 А, 400 В), в корпусе ТО-92. Возможная замена -на 13003 (1,5 А, 400 В). Различные производители устанавливают различную цоколевку этого транзистора, поэтому, устанавливая новый транзистор, необходимо правильно определить его выводы - БКЭ. Стоимость транзистора около 3 грн. ($ 0,3);

• ТР1 - торроидальный ферритовый трансформатор, размеры кольца 11x6x4,5. Обмотка 1 содержит 4 витка (в иных ЭБ 5 или 6 витков), а обмотки 2 и 3 -по 2 витка. Его назначение - поочередное управление транзисторами VT1, VT2;

• L1 - дроссель, состоящий из двух склеенных между собой Ш-образных ферритовых частей, индуктивностью 4,93 мГн. Назначение дроселя в схеме: в начальный момент пуска, совместно с С5 и ТР1, участвовать в резонансе напряжений, а после зажигания ЛЦ лампы, своей индуктивностью гасить ток в цепи люминесцентной лампы, т.к. зажженная лампа резко уменьшает свое сопротивление;

• EL1 - U-образная люминесцентная лампа с двумя выводами (рис.2). Разные производители обозначают ее по-разному, например: PL-S12 11W или 240-11W 2U т/б G23. Эта лампа имеет две особенности: ее можно легко заменить в светильнике, т.к. её размеры и расстояние между штырями стандартизировано; внутри ее цоколя (рис.3,б) может находиться: конденсатор емкостью 2700. 3300 пф 630В или только неоновая лампочка или один из вышеупомянутых конденсаторов и неоновая лампочка. Все они соединяют два из четырех выводов накалов ламп (рис.4). Отсутствие единого стандарта на емкость конденсатора, установленного внутри цоколя, затрудняет замену сгоревшей ЛЦ лампы. Подробно об этом описано в разделе «Ремонт».

Стоимость ЛЦ лампы в зависимости от производителя колеблется в пределах 20. 50 грн. ($2,5. 5).

Возможные причины, когда ЛЦ лампа не зажигается:

• неисправность ЛЦ лампы;

• неисправность электронного балласта.

Если при установке новой ЛЦ лампы и включении электропитания вы увидите на колбе покраснения около цоколя (разогрев накалов) или розовое мигание неоновой лампочки внутри цоколя, при этом ЛЦ лампа не зажигается, то электронный балласт исправный. Необходимо заменить ЛЦ лампу.

Причины неисправности ЛЦ лампы: • ослабление эмиссионной способности накалов ламп;

• нарушения контакта в месте крепления вольфрамовой нити накала со стержнями внутри лампы (рис.2,б);

• обрыв (перегорание) одной из нитей накала (рис.2).

Восстановить такую ЛЦ лампу невозможно. Однако если вы купите в магазине электротоваров Л Ц лампу, проверенную на работоспособность, то, возможно, в вашем светильнике Л Ц лампа не засветится.

Причина во взаимной незаменяемости U-образной лампы из-за различной начинки внутри цоколя (рис.4), т.е. разной величины емкости конденсатора. В некоторых лампах их может там вовсе нет, а установлена только неоновая лампа.

От величины емкости конденсатора зависит резонанс напряжений, следовательно, наличие достаточно высокого напряжения на конденсаторе внутри цоколя, необходимое для зажигания ЛЦ лампы, т.к. без резонанса напряжений зажечь лампу невозможно. Об этом подробно описано в [1].

Оказывается, что частота преобразования, и при этом резонанс напряжений ЭБ у разных светильников имеет разную величину. U-образные ЛЦ лампы производители подстраивают под конкретный светильник.

Что делать, если вы убеждены, что электронный балласт в вашем

светильнике исправен? Необходимо взять светильник, пойти с ним в магазин электротоваров и подобрать там ЛЦ лампу.

А что делать с поврежденной лампой? Из нее следует снять пластмассовый цоколь, посмотреть величину емкости установленного там конденсатора, и в будущем покупать лампы именно с конденсатором такой емкости. Пластмассовый цоколь можно слегка отнять от ЛЦ лампы, если отжать загнутые углы металлического обжима цоколя. Узнать, какая емкость конденсатора в цоколе новой ЛЦ лампы, можно измерителем емкости.

Правда, существуют настольные светильники, в которых балласты построенны не на фиксированной частоте преобразователя, как в описанном здесь светильнике (рис.4), а на другом принципе. Например, установлен обычный низкочастотный дроссель, который зажигает лампу также, как и дроссель в старых светильниках, т.е. линейных Л Ц лампах на 18 или 40 Вт, правда, в таких светильниках Л Ц лампа мигает с частотой 100 Гц, зато стоят дешево. Или электронные балласты на изменяющейся частоте, в них применены специальные микросхемы. Такие светильники зажигают любые исправные ЛЦ лампы, они не критичны к начинкам их цоколя, но и стоят ЭБ на микросхемах дороже. На них можно проверять работоспособность всех U-образных ЛЦ ламп, пригодных для настольных светильников, показанных на рис.1.

Если вы определили, что в светильнике неисправен электронный балласт, то ваши действия по ремонту должны быть следующие: вначале проверить качество разъема Л Ц лампы и светильника, далее исправность электропитающего кабеля и выключателя, а после осмотреть саму монтажную плату. Если на плате вы обнаружили в припое трещины, то пропаяйте их. Неисправность транзисторов проверяется стрелочным тестером, при этом необходимо помнить, что параллельно выводам Б-Э транзисторов подключены диоды, создающие трудности в их проверке традиционным способом. Если транзисторы повреждены, то вместе с ними, как правило, сгорают и резисторы в цепях эмиттера и базы. В схеме рис.4 это R4, R5, R2, R3. Поврежденные резисторы свой внешний вид не изменяют, их можно выявить только тестером. При замене транзисторов следует помнить, что разные производители по-разному устанавливают цоколевку транзисторов (Б-К-Э или Э-К-Б).

Причины повреждения электронного балласта - скачки напряжения в электросети или некачественные радиоэлементы.

Чтобы защитить свой ЭБ от скачков напряжений, необходимо сделать доработку: запаять после выпрямительного моста варистор 10N391K или 10N431K, или сопрессор КЕ350СА и обязательно включить до выпрямительного моста предохранитель на 1 А. Подробно о защите ЭБ от скачков напряжений описано в [1].

Выводы. Люминесцентные U-образные лампы на 11 Вт, которые изображены на рис.2, не взаимозаменяемые, хотя по внешнему виду (размеру) они одинаковые. Главная причина - в различной емкости конденсаторов, устанавливаемых в цоколе между выводами накалов. Из-за этого ЭБ не может войти в резонанс (с дросселем L и конденсатором С5 (рис.4)) и получить высокое напряжение на ЛЦ лампе, чтобы зажечь ее. Об этой тонкости не знают и продавцы электромагазинов, недоумевающие: «Почему исправные компактные U-образные ЛЦ лампы, выпущенные одной и той же фирмой, в одних настольных светильниках зажигаются, а в других нет». Поэтому, если вам необходимо заменить ЛЦ лампу в вашем настольном светильнике (при исправном ЭБ); берите свой светильник и идите с ним в электромагазин и подбирайте к нему Л Ц лампу.

Литература

1. Власюк Н.П. Люминесцентные лампы и их электронные балласты в вопросах и ответах// Радиоаматор. - 2009. - №5. -С.34; №6. - С.34; №7-8. - С.36).

2. Власюк Н.П. Настольный светильник МАХ-11W и его электронный балласт // Радиоаматор. - 2009. - №9. - С.45.

3. Власюк Н.П. Электронный балласт компактной люминесцентной лампы дневного света фирмы DELUX// Радиоаматор. -2009.-№1.-С.43.

4. Власюк Н.П. Электронный балласт для люминесцентного светильника до 40 Вт // Электрик. - 2009. - №3-4. - С.52.

По материалам сайта: http://www.radioamator.ru