Содержание
Люминесцентные лампы (ЛЛ) используют для освещения и сейчас, несмотря на то, что светодиодные светильники составляют им сильную конкуренцию. Линейные трубчатые лампы чаще устанавливают в офисах, гаражах, на предприятиях, компактные люминесцентные лампы (КЛЛ) устанавливают в быту и в тех же видах помещений что перечислены выше. Для них есть характерные неисправности, поэтому в этой статье мы рассмотрим, как починить люминесцентные светильник.
Описание конструкции
Люминесцентные лампы различаются формой трубчатой колбы, они бывают:
Характерно для КЛЛ, где колба представляет собой трубку, закрученную в спираль или П-образной формы. Это нужно для уменьшения размеров при сохранении длины и площади излучаемой поверхности.
В общем случае колба люминесцентной лампы представляет собой стеклянную трубку внутрь которой закачаны пары ртути и инертные газы. В колбе установлены две спирали, по одной на каждом из ее концов.
При горении разряда в лампе излучается ультрафиолет, чтобы преобразовать его в видимый свет внутренняя поверхность колбы покрыта слоями люминофора.
Трубки бывают разных диаметров и длин. Обычно чем длиннее лампа — тем она мощнее.
Как уже было сказано — у таких ламп есть две спирали. Они нужны для разогрева газов и питания лампы после её запуска. Из колбы выходят по два штыревых контакта от спиралей с каждой из сторон.
Такой способ подключения называется штырьковый цоколь типа G. В зависимости от расстояния между выводами различают цоколи типа G13 и G5. У которых штырьки расположены на расстоянии 13 и 5 мм соответственно.
Схема питания и нормальный режим работы
Люминесцентные лампы отличаются от обычных тем, что для их работы недостаточно просто так подключить её выводы к сети переменного тока 220В. Схема питания предполагает работу люминесцентной лампы с так называемым ПРА — пускоругелирующий аппарат. Они бывают двух типов:
Электромагнитные ПРА считаются устаревшими, но все равно часто используются и по сей день. Они не столь эффективны и дают свет с едва заметными мерцаниями (низкий коэффициент пульсаций), но надежны и просты в ремонте. Поэтому рассмотрим для начала их.
Чтобы зажечь лампу нужно пробить её газовый промежуток для этого нужно создать импульс повышенного напряжения. Поэтому последовательно лампе устанавливают накопитель энергии — дроссель.
Но такая схема работать все равно не будет, нужно управлять процессом разогрева спиралей и накоплением энергии. Спирали разогревают чтобы спровоцировать эмиссию электронов, в результате чего должен возникнуть разряд в ионизированном газе. В трубчатых люминесцентных лампах разряд является тлеющим.
Поэтому параллельно лампе устанавливается стартер. Внутри стартера расположена неоновая лампочка (типа той, что в вашей индикаторной отвёртке или в подсветке выключателя) внутри которой в качестве электродов выступают биметаллические контактные пластины.
Когда вы подаете на схему напряжение холодные биметаллические контакты замкнуты, через них и две спирали, с которыми он соединен последовательно, протекает ток.
Спирали разогреваются, и биметалл нагревается, до тех пор, пока не разомкнутся контакты стартера. Тогда энергия, накопленная в дросселе будет стремиться поддерживать протекание тока, в результате чего напряжение на лампе начинает расти до тех пор, пока не произойдёт пробой, либо не остынут контакты стартера, они замкнутся и процесс разогрева спиралей начнётся заново.
Кроме стартера и дросселя в светильниках устанавливают конденсаторы для подавления помех, но не всегда.
Схема растрового светильника с 4 лампами, где к одному дросселю подключено по две люминесцентных лампы.
Схема светильника с одной люминесцентной лампой:
Электронный ПРА устроен сложнее. В нем используется явление резонанса напряжений. В основе его схемотехники лежит высокочастотный импульсный блок питания, который нагружен на дроссель последовательно, и конденсатор, подключенный параллельно лампе. Принцип действия ЭПРА достоин описания в отдельной статье — Как устроены и работают ЭПРА люминесцентных ламп.
Подключается он проще чем ЭмПРА, схема нанесена на корпусе эпра и подключение заключается в подаче питания на клеммы, обозначенные буквами L1 и L2. А лампа подключается к оставшимся двум парам клемм.
Типовые неисправности ЭмПРА и их ремонт
Давайте ознакомился какие неисправности могут возникать в схеме со стартером и дросселем:
1. Лампа не включается.
2. Лампа тускло светится по краям, но не загорается.
3. Лампа начинает тускло светится по краям, ярко вспыхивает и снова гаснет.
4. Лампа тускло светит или заметны мерцания.
5. Вдоль трубки «бегает» свет, неравномерная засветка или подобные явления.
6. Лампа светится, но края трубки чёрные.
Это основные проблемы с люминесцентными лампами, рассмотрим способы их устранения. Если лампа совсем не включается проверьте:
1. Приходит ли вообще напряжение на светильник. Если нет – ищите обрыв на линии питания.
2. Извлеките лампу из патронов для проверки спиралей. Для этого проверните её вдоль своей оси и выведете штыри из зацепления патронов. Теперь нужно проверить не оборваны ли спирали прозвонкой или тестером. Если они не «звонятся» — значит они перегорели, то есть оборваны. В этом случае нужно заменить лампу.
3. Проверьте есть ли контакты в патроне и в каком они состоянии.
4. Извлеките стартер и установите заведомо исправный. Если его контакты разрушились – процесса прогрева происходить не будет, лампа не включится.
5. Измерьте сопротивление дросселя:
Если оно бесконечно – он сгорел, под замену.
Если оно ниже 40 Ом – межвитковое замыкание. В таком случае лампы могут и работать, но быстро сгорать – дроссель нужно заменить.
Если сопротивление вообще нулевое – значит в дросселе КЗ. Лампы включаться не будут, а процесс поджига люминесцентной лампы стартер будет повторять вновь и вновь – под замену.
Если омметра нет под рукой, можно частично проверить обычной прозвонкой – если цепь в норме (пищит/светится индикатор), тогда дроссель точно не в обрыве, но КЗ не исключено. А если прозвнока не звенит или не горит – дроссель в обрыве. Теперь можно проверить КЗ обмотки на корпус, его быть не должно.
Электронный дроссель для люминесцентной лампы: схема, устройство и неисправности
Большинство ЭПРА которые используют для питания люминесцентных ламп построены по простой схеме на основе автогенератора.
Аналогичная схема, но на плате круглой формы стоит в энергосберегайках (КЛЛ).
На рисунке ниже выделены элементы которые сгорают чаще всего.
Диоды обычно используют типа 1n4007 и подобные маломощные. Транзисторы, в зависимости от мощности лампы, обычно это линейка MJE13001, 13003, 13009 и подобные.
Во многих ситуациях, когда нужно быстро починить светильник – проще заменить ЭПРА полностью, а сгоревшее забрать домой для проверки и ремонта «про запас».
Заключение
Схема питания и ремонт люминесцентных светильников не столь сложен как может показаться и легко поддается ремонту. Если вы используете такие светильники в гараже или мастерской – советую держать несколько рабочих стартеров, на всякий случай. Они выходят из строя чаще всего.
| Неисправность | Причина | Способ обнаружения неисправности | Способ устранения неисправности |
| Лампа не зажигается | На патроне светильника со стороны питающей сети нет напряжения, низкое напряжение сети | Проверить индикатором или вольтметром наличие и величину напряжения | Проверить питающую сеть и обеспечить нормальное напряжение. |
| Лампа не зажигается. На концах лампы нет свечения | Плохой контакт между штырьками лампы и контактами патрона или между штырьками стартера и контактами стартеродержателя. | Пошевелить в стороны лампу и стартер в их держателях. | Обеспечить хороший контакт. |
| Неисправность лампы, обрыв или перегорание нитей | Установить заведомо исправную лампу | Заменить лампу | |
| Неисправность стартера — стартер не замыкает цепь накала катодов лампы. | Отсутствует свечение в стартере. | Заменить стартер | |
| Неисправность в электрической схеме светильника. | Проверить все соединения в схеме. | Устранить обнаруженные неисправности. | |
| Неисправность ПРА (пускорегулирующей аппаратуры) | Если обрыва проводов, нарушения контактных соединений и ошибок в схеме не обнаружено, то, очевидно, неисправен ПРА. | Заменить ПРА. | |
| Лампа не зажигается. Концы лампы светятся. | Неисправность стартера | Вынуть стартер, свечение с обоих концов прекратится. | Заменить стартер. |
| Лампа мигает, но не зажигается, имеется свечение на одном конце. | Ошибки в схеме; замыкание в цепи или в патроне, закорачивающие лампу; замыкание выводов электродов лампы. | Лампы вынимают и вставляют в светильник, поменяв местами концы лампы. Если светится ранее несветящийся электрод, то лампа исправна. Свечение отсутствует на том же конце лампы. | Проверить, если замыкание в патроне со стороны несветящегося электрода. Если замыкание не обнаружено, проверить схему соединений. Заменить лампу |
| Лампа не мигает и не зажигается, свечение имеется на обоих концах электрода. | Ошибка в схеме, неисправность стартера (пробой конденсатора для подавления радиопомех или залипание контактов стартера). | Установить исправный стартер. | Заменить стартер |
| Лампа мигает и не зажигается | Неисправен стартер; ошибки в схеме; низкое напряжение сети; потеря эмиссии электродов лампы. | Проверить вольтметром напряжение сети. | Заменить стартер; заменить лампу; обеспечить нормальное напряжение сети. |
| При включении лампы на ее концах наблюдается оранжевое свечение, через некоторое время свечение исчезает и лампа не зажигается. | Неисправна лампа, в лампу попал воздух | — | Заменить лампу. |
| Лампа попеременно зажигается и гаснет | Неисправность лампы | — | Заменить лампу, если мигание продолжается, то заменить стартер. |
| При включении лампы перегорают спирали ее электродов. | Неисправность ПРА (нарушена изоляция или межвитковое замыкание в обмотке), в электрической схеме имеется замыкание на корпус. | Произвести тщательный осмотр электрической схемы; проверить изоляцию проводки по отношению к корпусу светильника | Заменить ПРА, устранить замыкание. |
| Лампа зажигается, но через несколько часов работы появляется почернение ее концов. | Замыкание на корпус светильника в электрической схеме. Неисправность ПРА. | Проверить изоляцию проводки. Амперметром проверить величину пускового и рабочего тока. | Устранить замыкание на корпус. Если сила тока превосходит нормальные величины, заменить ПРА. |
| Лампа зажигается, при ее горении начинается вращение разрядного шнура и проявляются перемещающиеся спиральные и змеевидные полосы | Неисправна лампа, сильные колебания напряжения сети, неплотные контакты; лампа охватывает магнитные силовые линии рассеяния ПРА. | — | Заменить лампу; проверить напряжение сети; проверить контактные соединения; заменить ПРА. |
В промышленности используются также люминесцентные ртутно-кварцевые лампы (ДРЛ), состоящие из стеклянной колбы, покрытой изнутри люминофором, и ртутно-кварцевой трубки, размещенной в колбе. Под влиянием ультрафиолетового излучения, возникающего в ртутно-кварцевой трубке, светится люминофор, придавая свету определенный синеватый оттенок, искажая истинные цвета. Для устранения этого недостатка в состав, люминофора вводятся специальные компоненты, которые частично исправляют цветность; эти лампы получили название ламп ДРЛ с исправленной цветностью. Именно такие лампы целесообразно применять для освещения рабочих помещений. Учитывая, что лампы ДРЛ обладают большой мощностью и дают интенсивный световой поток, их обычно используют, только для общего освещения высоких производственных помещений.
Промышленность выпускает лампы мощностью 80,125,250,400,700,1000 и 2000 Вт со световым потоком от 3200 до 50 000 лм.
Светотехнические характеристики ламп типа ДРЛ приведены в таблице 5.
Светотехнические характеристики ламп ДРЛ
(ГОСТ 16354-77)
| Параметр | Тип лампы | ||||
| ДРЛ-80 | ДРЛ-125 | ДРЛ-250 | ДРЛ-400 | ДРЛ-700 | |
| Мощность, Вт | |||||
| Световой поток, лм | 11 000 | 19 000 | 35 000 | ||
| Световая отдача, лм/Вт | 38,5 | ||||
| Ток, А | 0,8 | 1,115 | 2,15 | 3,25 | 5,45 |
| Срок службы, ч |
Для зажигания лампы ДРЛ при нормальной температуре применяют дроссель, а для включения ламп при пониженной температуре (до -30° С) — трансформатор с большим магнитным рассеиванием. Технические характеристики ПРА для ламп ДРЛ приведены в таблице 6.
Люминесцентные лампы получили широкое распространение и успешно вытесняют лампочки накаливания. Люминесцентные светильники сложны в техническом отношении и порой выходят из строя. Поскольку такие лампы достаточно дороги, ремонт светильников дневного света становится актуальным для многих потребителей.
Принцип работы
Люминесцентная лампочка представляет собой газоразрядный источник света, в которой разряд электричества в ртутных парах образует ультрафиолетовое излучение. Вследствие воздействия ультрафиолета с помощью люминофора появляется свечение.
Принцип действия светильника показан на схеме, представленной ниже:
Цифровые обозначения на схеме:
- стабилизатор (пускорегулирующее устройство);
- ламповая трубка (включает электроды, газовую среду и люминофор);
- слой люминофора;
- контакты стартера;
- электроды;
- стартерный цилиндр;
- биметаллическая пластина;
- наполнитель колбы (инертный газ);
- нити накаливания.;
- ультрафиолетовое излучение;
- пробой.
Обратите внимание! Слой люминофора необходим для преобразования ультрафиолета. Если поменять состав слоя, можно получить желаемый оттенок света.
Причины неисправностей
Основной элемент люминесцентного светильника — пускорегулирующее устройство (балласт). Существуют электромагнитные (ЭмПРА) и электронные (ЭПРА) балласты. В электромагнитном балласте есть дроссель и стартер, а в электронном устройстве функциональность обеспечивается за счет работы радиоэлектронных элементов.
Большая часть поломок светильника связана с выходом из строя каких-то компонентов электронной схемы, старением, изнашиванием и перегоранием самой лампочки. Ремонт люминесцентных светильников начинается с установления причины, которая привела к возникновению проблемы.
Мигание лампы
Стандартные лампы накаливания перегорают мгновенно и совершенно неожиданно. Люминесцентные светильники изнашиваются постепенно. Источник света начинает моргать во время включения. Такой симптом указывает на перемены в химическом составе дающего свечение газа (перерождение ртутных паров) и говорит о перегорании электродов.
У мигающей лампы дневного света на торцевой части обычно имеется почернение, представляющее собой нагар. Явление возникает как следствие выгоревшей спирали и запущенных процессов химического характера во внутренней части колбы. Отремонтировать такой светильник до состояния нового изделия нельзя, однако продлить срок его службы вполне реально.
Мигание светильника возможно и в результате неисправности ЭмПРА или ЭПРА. В таком случае для определения поломки понадобится замена лампы.
Саму лампочку выбрасывать не нужно. Существуют нормы, согласно которым люминесцентные источники света необходимо утилизировать с соблюдением определенных правил, поскольку внутри лампы дневного света есть ртутные пары.
Еще одна причина не выбрасывать люминесцентную лампу состоит в том, что даже при перегоревших нитях накаливания срок жизни устройства можно продлить. Ремонтные работы состоят в пайке некоторых элементов светильника или подключении его к ЭПРА методом холодного запуска.
В некоторых случаях даже рабочий светильник начинает мигать во время включения из-за ряда негативных событий, таких как прерывание цепочки стартера в момент нахождения синусоиды на нуле. В такой ситуации индукционного скачка напряжения не хватает на процесс ионизации газовой среды в колбе.
Мигание возникает на старте по причине недостаточного напряжения в электросети. В процессе эксплуатации моргания быть не должно, так как пускорегулирующее устройство удерживает ток на заданном уровне.
Ремонтные работы
Ремонт мигающего осветительного прибора осуществляем в такой последовательности:
- Проверяем напряжение в электросети и качественность контактов.
- Меняем лампочку на исправную.
- Если светильник продолжает мигать, меняем стартер в светильниках ЭмПРА, проверяем дроссель. В случае с ЭПРА понадобится починка или замена электронного балласта.
Для выполнения ремонтных работ понадобится определенный набор инструментов, в том числе паяльник, мультиметр, отвертки. Очень неплохо, если кроме инструмента имеется хотя бы базовый набор познаний в электротехнике.
Электромагнитный балласт
Чтобы починить устройство с ЭмПРА, выполняем следующие действия:
- Проверяем конденсаторы. Применяются для снижения электромагнитных помех и компенсации недостатка реактивной мощности. В некоторых случаях неисправность связана с утечками тока в конденсаторах. Эту причину нужно исключить первой, чтобы избежать ненужной замены достаточно дорогостоящего конденсатора.
- Прозваниваем электромагнитный балласт, чтобы найти пробой. Если мультиметр имеет опцию замера индуктивности, по характеристикам дросселя ищем межвитковое замыкание. Перемотка балласта своими руками не стоит потраченного времени — это очень трудоемкая операция. В связи с этим балласт проще поменять или поставить электронный аналог. Нужный ЭПРА можно купить в магазине или достать из вышедшей из строя лампы.
к содержанию ↑
Электронный балласт
Схемы ЭПРА отличаются в зависимости от производителя. Однако принцип их работы ничем не отличается друг от друга: нити накала характеризуются определенной индуктивностью, что дает возможность задействовать их в автоколебательном контуре. Контур включает конденсаторы и катушки, обладает обратной связью с инвертором, состоящим из мощных транзисторных ключей.
Когда нити нагреваются, их сопротивление возрастает, параметры колебаний меняются. Реакция инвертора состоит в выдаче напряжения для розжига лампочки. Происходит шунтирование током через ионизированную газовую среду напряжения на нитях, вследствие чего снижается накал. Обратная связь инвертора с автоколебательным контуром дает возможность управлять силой тока в лампочке.
Для запитывания инвертора используется диодный выпрямитель, оснащенный системой фильтрации и преодоления помех. Высокочастотный инвертор — одна из причин, почему ЭПРА пользуется повышенным спросом у потребителей. Такая лампа не мигает с удвоенной частотой сети 100 Гц, работает практически бесшумно (в отличие от ЭмПРА).
Ремонт электронного балласта
Для диагностирования состояния ЭПРА в условиях мастерской применяют осциллограф, частотный генератор или другую измерительную технику. Если ремонт проводится дома, поиск проблемы осуществляется путем визуального осмотра электронной платы и последовательного поиска испорченного компонента с помощью подручных измерительных устройств.
Вначале проверяем предохранитель (если есть). Поломка предохранителя нередко оказывается причиной выхода из строя светильника. Бывает это в случае скачка напряжения в электросети. Предохранитель перегорает из-за неправильной работы пускорегулирующего устройства.
Причиной неисправности может быть практически любой элемент балласта, в том числе конденсатор, резистор, транзистор, диоды, дроссели и трансформаторы. На проблему указывает почернение электронных компонентов, произошедшее вследствие выгорания.
Работоспособность системы проверяют мультиметром. Чтобы проверка была качественной, рекомендуется разобрать систему на детали, выпаяв нужные компоненты из платы. Когда детали находятся вместе, возможны ложные результаты измерений. Без выпаивания достоверные показатели можно получить лишь на пробой.
Совет! При тестировании элементов системы нередко появляются проблемы с их идентификацией. В связи с этим рекомендуется еще до начала ремонта обзавестись схемой устройства.
Найденные неисправные детали следует заменить. Пайка полупроводников (диодов и транзисторов) должна осуществляться очень аккуратно, так как эти компоненты легко выходят из строя после перегрева.
Обратите внимание! Запуск электронного балласта без нагрузки недопустим. Вначале следует подключить к балласту лампочку дневного света подходящей мощности.
Запуск при сгоревшем светильнике
Если не горит лампа из-за вышедшего из строя стартера и заменить его нет возможности, рекомендуется использовать бесстартерное включение. На случай выхода из строя дросселя существует возможность бездроссельного включения. Рассмотрим данные способы устранения проблемы включения чуть подробнее.
Бездроссельное включение
Схема подключения без участия дросселя представлена на картинке ниже. Способ достаточно сложный, для реализации понадобятся знания в области электротехники.
Подача напряжения осуществляется вслед за коротким замыканием нитей накаливания. После выпрямления напряжение увеличивается в 2 раза, чего более чем достаточно для запуска лампочки. Таким образом, включение производится без использования дросселя.
Конденсаторы С1 и С2 берут на 600 В, для конденсаторов C3 и C4 понадобится номинал напряжения на 1000 В. Спустя определенный срок ртутные пары осядут на один из электродов, свет несколько померкнет (или лампа совсем перестанет загораться). Чтобы выйти из положения, достаточно поменять полярность, то есть развернуть восстановленную люминесцентную лампу.
Бесстартерное включение
В продаже имеются светильники, которые работают исключительно без использования стартера. Такие устройства маркируются аббревиатурой RS. Если подобную лампу поставить на светильник, оснащенный стартером, она очень быстро перегорит. Причина в том, что для данной лампы нужно больше времени на разогрев спирали. Срок службы стартера невелик, механизм часто выходит из строя. В связи с этим было бы практично рассмотреть вопрос о включении лампы дневного света без стартера. Бесстартерная схема включения показана на следующем рисунке.
Продление эксплуатационного срока лампочки
Еще в самом начале массовой эксплуатации ламп дневного света радиолюбители приспособились продлевать сроки эксплуатации перегоревших устройств. Включение таких источников света обеспечивалось за счет роста напряжения, направленного на электроды лампочки.
Увеличение напряжения осуществляется по схеме, в которой участвует двухполупериодный умножитель на конденсаторах и диодах. Благодаря такому подходу на электродах лампы при ее включении имеется пик напряжения, превышающий 1000 В. Этого достаточно, чтобы осуществить холодную ионизацию ртутных паров и создать разряд в газовой среде колбы. В результате появляется возможность розжига и стабильного свечения люминесцентной лампы даже со сгоревшей спиралью.
Главный минус схемы — слишком высокий номинал напряжения конденсаторов, который не должен быть меньше 600 В. Столь большое напряжение делает устройство слишком громоздким. Еще один недостаток — использование постоянного тока, в связи с чем ртутные пары скапливаются рядом с анодом. По этой причине лампочку нужно время от времени переключать, извлекая ее из держателей и проворачивая.
Резистор выступает в качестве ограничителя тока, так как в противном случае не избежать разрыва лампочки. Намотку резистора можно осуществить своими руками. Для этого понадобится нихромовая проволока.
Вместо резистора чаще всего используют лампочки накаливания на 127 В и мощностью от 25 до 150 Вт. Необходимо, чтобы мощность светильника, используемого вместо резистора, была значительно выше мощности люминесцентной лампы.
Номинальные значения других компонентов, расчет по которым проведен с учетом мощности лампы дневного света, показаны в следующей таблице:
Согласно данным, приведенным в таблице, сопротивление и мощность рассеивающей лампочки возникает за счет параллельного подключения нескольких источников света на 127 В. Диоды лучше всего заменить на изделия импортного производства со схожими параметрами. Что касается конденсаторов, они должны работать при напряжении не меньше 600 В.
