Lâmpadas domésticas de pequeno porte com lâmpadas fluorescentes. Características de operação e reparo. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica

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Informações gerais sobre lâmpadas fluorescentes domésticas e seus componentes

No início dos anos 80 surgiram diversas lâmpadas fluorescentes compactas (CFLs, na versão inglesa CFL - Compact Fluorescent Lamps) com potência de 5 a 25 W com eficiência luminosa de 30 a 60 Lm/W e vida útil de 3 a 10 mil horas. Com base nessas características, elas são chamadas de “lâmpadas economizadoras de energia” ou ESLs. Segundo os fabricantes, a economia de energia ao usar ESL pode chegar a 80%. Isto se deve em parte ao fato de que as ESLs emitem significativamente menos calor do que as lâmpadas incandescentes, nas quais a maior parte da energia é gasta no aquecimento constante da bobina. Esta propriedade do ESL permite aumentar a fiabilidade e segurança contra incêndios das lâmpadas em que são utilizadas. Atualmente, são amplamente utilizados para iluminação de escritórios e residências.

Algumas empresas conhecidas, como Philips, General Electric, Osram e outras, produzem lâmpadas especiais com maior durabilidade e eficiência luminosa, capazes de operar numa ampla gama de temperaturas, incluindo temperaturas abaixo de zero, e cumprir as normas europeias de segurança e interferência de rádio. .

A principal desvantagem da ESL é o seu alto custo em comparação com as lâmpadas incandescentes tradicionais. No entanto, as expectativas do consumidor médio nem sempre são satisfeitas. Na maioria das vezes, isso se deve ao fato de o mercado oferecer produtos de qualidade variada, que nem sempre correspondem à publicidade e até mesmo às características indicadas na embalagem. Em particular, trata-se de candeeiros de mesa e de parede produzidos nos países do Sudeste Asiático. Portanto, é interessante conhecer informações sobre a experiência real na utilização de ESLs, que lhe permitirão fazer a escolha certa na hora de adquiri-los, evitando custos desnecessários e evitando erros, que muitas vezes são resultado do desconhecimento das características e fatores que afetam seu vida de serviço.

É importante saber que as lâmpadas fluorescentes compactas são dispositivos elétricos a vácuo que contêm em seu interior substâncias nocivas ao meio ambiente e à saúde humana, principalmente o vapor de mercúrio, que requer manuseio cuidadoso, principalmente durante a instalação, tentativas de reparo e descarte. Leitores que não têm experiência na operação de ESLs podem se interessar por questões relacionadas à seleção de produtos de qualidade, e artesãos experientes estarão interessados ​​​​nas questões de reaproveitamento de ESLs com falha, ou seja, nas características de seu reparo. Detenhamo-nos nas avarias do reator, mais frequentemente denominado reator eletrônico (EB). Informações detalhadas sobre o projeto, princípio de operação e tipos de lâmpadas fluorescentes compactas e ESLs são fornecidas em [1-7].

Com base nas lâmpadas fluorescentes compactas, os ESLs foram criados com um EB embutido na base, o que permite que sejam alimentados por uma rede de corrente alternada padrão (esses padrões diferem em diferentes países do mundo). Tais ESLs se difundiram pelo fato de poderem ser instalados em lâmpadas de qualquer configuração que possuam soquetes padrão, substituindo-as por lâmpadas incandescentes convencionais. Para tanto, são produzidos ESLs de diversas potências com diversos tipos padrão de base roscada (E27, E14). Outro tipo de ESL são as luminárias de mesa e de parede, nas quais o componente eletrônico fica localizado no próprio corpo da luminária. É aconselhável reparar apenas essas lâmpadas. Eles usam lâmpadas fluorescentes compactas com contatos de pino. São produzidas lâmpadas fluorescentes compactas que operam em várias tensões CA nominais com frequências de 30 a 80 kHz. O modo de energia recomendado pelos fabricantes, segundo eles, é o mais favorável e econômico, aumenta a produção e a eficiência luminosa. É importante saber que estas recomendações indicam diferentes modos ideais que devem ser mantidos durante a inicialização e operação da lâmpada.

A conformidade com estes requisitos aumenta a eficiência e a vida útil do ESL como um todo. São essas condições que o reator eletrônico deve fornecer. Deve ter alta durabilidade e atender aos seguintes requisitos: reduzir sobrecargas que ocorrem durante o modo de inicialização e desligamento, estabilizar o modo de operação da lâmpada quando ocorrem processos não padronizados na rede elétrica, reduzir o nível de interferência de rádio que pode penetrar na rede elétrica do gerador EB durante a inicialização e operação. A durabilidade do ESL é determinada não apenas pela qualidade da montagem como um todo, mas também por fatores externos - condições climáticas e energéticas de operação, cargas mecânicas excessivas, choques e vibrações.

A durabilidade do ESL é afetada pela intensidade de ligar e desligar, bem como por picos repentinos na tensão de alimentação da rede elétrica, embora alguns ESL possam operar quando a tensão na rede elétrica cai para 180 V. Ao mesmo tempo Ao mesmo tempo, um ESL adequadamente projetado elimina completamente a oscilação do fluxo luminoso. A prática tem mostrado que na maioria dos casos os ESLs falham durante processos transitórios, picos repentinos de tensão e corrente, que ocorrem principalmente ao ligar e desligar os ESLs, bem como na própria rede elétrica durante processos não padronizados.

Atualmente, surgiram no mercado e no dia a dia interruptores para lâmpadas com brilho continuamente ajustável. Na maioria das vezes, são reguladores de potência de tiristores convencionais. O uso de ESL com esses dispositivos é altamente indesejável. Isto se aplica parcialmente a interruptores retroiluminados. ESLs convencionais não podem ser usados ​​​​em lâmpadas de rua e em luminárias completamente fechadas com alto grau de proteção IP, bem como em ambientes com alta umidade e poeira, embora ESLs tenham sido desenvolvidos e estejam sendo produzidos que podem operar mesmo em temperaturas abaixo de zero.

O EB do ESL moderno é um dispositivo eletrônico baseado em componentes eletrônicos ativos e passivos. O EB pode ser produzido na forma de um conjunto preenchido com um composto. Neste caso, a sua reparação é impossível. Outra versão do EB está em uma placa de circuito impresso com componentes instalados nela. Microcircuitos especiais, desenvolvidos e produzidos por fabricantes renomados, permitem não só reduzir o número de elementos externos, mas também melhorar os parâmetros e a qualidade do ESL em geral. Ao mesmo tempo, sua durabilidade aumenta e são menos comuns entre ESLs defeituosos. Por exemplo, a MICRO LINEAR desenvolveu uma série de microcircuitos especiais ML4830-ML4835 e INTERNATIONAL RECTIFIER - microcircuitos IR51HD420, IR53YD420, IR2157, IR2520D e outros.

Utilizando modernos microcircuitos especiais juntamente com transistores de efeito de campo de alta tensão (FETs), é possível criar baterias eletrônicas confiáveis ​​​​sem quaisquer transformadores, o que simplifica seu projeto e, consequentemente, a produção em massa. Há mais de 10 anos, foram desenvolvidos microcircuitos especiais domésticos 1182GG1, GG2, GG3, nos quais é possível construir uma unidade eletrônica com transformador de corrente, mas sem transistores adicionais. Apesar disso, atualmente praticamente não existem produtos de fabricantes nacionais. O mercado está repleto de lâmpadas e luminárias fabricadas na China e no Sudeste Asiático.

Notemos que é errónea a opinião generalizada entre os consumidores mal informados de que todos estes produtos são de má qualidade. No final do século passado, a produção de ESLs de alta qualidade foi estabelecida por conhecidas empresas GENERAL ELECTRIC, PHILIPS, OSRAM, SYLVANIA e outras, que atualmente têm filiais em todo o mundo, inclusive na Ásia. A qualidade destes produtos é muito superior aos produzidos nos mesmos países sem qualquer marca por empresas pouco conhecidas e empresas fly-by-night.

Além disso, os produtos de alguns fabricantes asiáticos, e entre eles muitas empresas chinesas, também se mostraram bem em diversos países, incluindo a Rússia. Eles receberam certificados de qualidade internacionais e russos, que é o que você deve primeiro prestar atenção ao escolher. A produção de ESL foi estabelecida na Bulgária, Polónia, Hungria, Ucrânia e outros países europeus. Os produtos fabricados na Europa com a participação de empresas renomadas como TESLA e TUNGSRAM são de boa qualidade. Mas raramente é encontrado no mercado russo.

Esquemas de reatores eletrônicos

Consideremos o projeto e operação de um dispositivo eletrônico feito em uma placa de circuito impresso “aberta” (Fig. 1). A base do EB é um conversor de tensão - um gerador operando em frequências ideais para alimentar a lâmpada, 30...80 kHz. O circuito oscilador de bloqueio mais amplamente utilizado com realimentação positiva do transformador operando em modo auto-oscilante. Seus principais elementos ativos, via de regra, são dois transistores bipolares de alta tensão VT1, VT2, que atuam como chaves conectadas em série a um dos braços da chamada meia ponte. O outro braço é formado pelos capacitores de óxido C3 e C4 conectados em série. A carga EL1 é conectada através do circuito de partida à diagonal da meia ponte entre os capacitores e transistores indicados. Existem também outros tipos de circuitos de alimentação elétrica nos quais a carga é conectada assimetricamente. Nestes casos, a função de filtro de suavização pode ser desempenhada por um capacitor de óxido instalado em paralelo ou no lugar de C2, com capacitância de pelo menos 4,7 μF e tensão de operação de pelo menos 350 V, e capacitores de meia ponte C3, C4 podem ser capacitores não óxidos com capacitância inferior a 1 μF e tensão operacional não inferior a 250 V.

Se algum dos capacitores especificados falhar, é melhor substituí-lo por capacitores com capacitância igual ou superior, mas projetados para uma tensão operacional mais alta, pois é possível que processos de curto prazo não padronizados estejam ocorrendo em sua rede elétrica, que causou tal mau funcionamento. Para substituição, o capacitor apropriado deve ser selecionado com temperatura operacional de 105 °C. Na partida, é criada uma tensão alternada na diagonal da ponte através da carga com frequência determinada pelos elementos do gerador. Um elemento importante do circuito é o transformador de corrente T1. É com sua ajuda que o feedback positivo é criado. Para isso, seus enrolamentos de base devem ser conectados em antifase, conforme mostrado na Fig. 1, que deve ser levado em consideração ao reparar a unidade eletrônica. Modernos microcircuitos especiais (controladores) permitem criar geradores que operam sem transformador de corrente. Para criar alta tensão no modo de partida da lâmpada EL1, é utilizado um circuito de partida - indutor de partida L2, capacitor C5 e posistor RT1.

Em algumas unidades eletrônicas o posistor pode estar faltando. Em alguns casos, isso é causado pela melhoria do circuito EB através da introdução de circuitos adicionais que executam as mesmas funções que o posistor. Em particular, estes são dispositivos eletrônicos que utilizam chips controladores. Noutros casos, pelo contrário, isso é causado pelo desejo dos fabricantes de reduzir de alguma forma os seus custos, mesmo em detrimento da qualidade do produto. Neste caso, ocorre o chamado “hard start”, que reduz a vida útil do ESL. O fato é que para forçar o aquecimento dos filamentos da lâmpada EL1, é necessário um atraso na inicialização de 2 a 3 segundos. Durante este período de tempo, uma corrente de aquecimento flui através de seus filamentos. O circuito de partida ressoa com a frequência do gerador e o posistor frio evita isso. Sua temperatura começa a subir, aumentando sua resistência até não desviar mais do circuito.

Quando os filamentos aquecem suficientemente e o circuito de partida entra em ressonância, ocorre um pico de tensão, criando uma descarga no bulbo da lâmpada EL1, o que garante sua partida. Os filamentos aquecidos atingem uma resistência muito superior à resistência do gás ionizado no bulbo, e a corrente começa a fluir através dele. contornando o circuito de partida, que sai da ressonância. O EB entra no modo de operação e a tensão na lâmpada cai para a tensão nominal necessária para manter a descarga, geralmente para a maioria das lâmpadas fluorescentes compactas não excede 350 V. Além disso, em EBs montados de acordo com circuitos semelhantes aos mostrados na Fig. . 1, O gerador de RF é iniciado usando um dispositivo de partida (PU). Pode ser realizado por meio de dinistores, transistores operando em modo avalanche ou, no caso mais simples, por meio de um capacitor de óxido de disparo. Ressalta-se que um PU em dinistor aumenta a confiabilidade da bateria eletrônica, e um PU com capacitor de óxido é o menos confiável, o que é encontrado em circuitos inacabados e desatualizados, pois a vida útil do eletrólito é limitada pelo número de ciclos de carga/descarga.

Atualmente, os TP modernos de alta tensão são cada vez mais utilizados em usinas de energia elétrica. Os parâmetros dos transistores dependem da potência do ESL e, consequentemente, do gerador. Dos transistores bipolares, recomenda-se a utilização de transistores da série 1 (TO-9) para ESL com potência de 13001...92 W, para 11 W - série 13002 (TO-92), para 15.20 W - série 13003 (TO-126), para 25.40 W - série 13005 (TO-220), para 40.65 W - série 13007 (TO-200). Os TPs de alta tensão da série IRF são adequados, por exemplo IRF840 e outros com características semelhantes, incluindo TPs modernos produzidos internamente. Ao reparar componentes eletrônicos em caso de falha de transistores de reposição, é melhor optar por outros mais potentes, o que aumentará a confiabilidade do módulo eletrônico e a vida útil da linha de transmissão de energia elétrica como um todo. Ressalta-se que transistores com parâmetros semelhantes e das mesmas marcas são produzidos por fabricantes diferentes, podendo diferir não apenas na localização dos terminais, mas também na estrutura interna, por exemplo, na ausência de diodos de proteção embutidos .

No diagrama Fig. 1, esta função é executada pelos diodos VD5, VD6. Existem dispositivos eletrônicos nos quais não há espaço na placa para instalação desses diodos. Ao repará-los e substituí-los, você deve usar transistores com diodos integrados ou instalar diodos adicionais. Para alimentar o gerador, é necessária uma tensão CC de baixa ondulação. Ele vem de um retificador de onda completa feito em um conjunto de diodos VD1-VD4. Como o gerador do conversor EB é projetado para a potência adequada das lâmpadas e opera em uma determinada faixa de frequências, que são classificadas como ondas de rádio ultrassônicas e ultralongas, ele pode criar interferência de rádio, bem como som muitas vezes desagradável vibrações, que lembram o guincho de um mosquito.

Para reduzir o nível de interferência de rádio na unidade eletrônica, além dos suavizadores, são instalados filtros LC simples, compostos por um indutor de RF L1 e um capacitor apolar C1 com capacidade de até 0,5 μF. O resistor R1 serve para proteger o ESL de sobrecargas no momento da inicialização e desligamento, bem como durante processos não padronizados na rede. Os resistores R3, R4 nos circuitos base ou emissor dos transistores VT1, VT2 os protegem de sobrecargas de corrente e tornam o modo de operação do gerador mais suave e a forma de suas oscilações mais simétrica. São eles que, em caso de mau funcionamento da unidade eletrônica, na maioria das vezes falham total ou parcialmente. Além disso, em alguns casos, de tal forma que a sua denominação original não pode ser determinada a partir das marcações. Geralmente não excede várias dezenas de ohms.

Arroz. 1. Esquema típico de reator eletrônico em transistores bipolares

O fusível FU1, geralmente classificado em cerca de 1 A, aumenta a segurança elétrica e contra incêndio de todo o dispositivo. Vibrações sonoras desagradáveis, cujas fontes muitas vezes são alguns elementos indutivos da bateria eletrônica, podem ser eliminadas durante o processo de reparo tratando o transformador ou bobinas com algum tipo de verniz ou, em casos extremos, com cola sintética.

Como exemplo na Fig. As Figuras 2 e 3 mostram diagramas esquemáticos de ESLs produzidos nos países do Sudeste Asiático. Tais esquemas são mais frequentemente encontrados entre ESLs que falharam. Comparando esses esquemas mesmo com o típico simplificado mostrado na Fig. 1, é fácil entender que essas opções apresentam muitas deficiências. Em particular, naquele mostrado na Fig. 2 "Candeeiro de mesa de estudo", fabricado na China, usa uma lâmpada fluorescente compacta com terminais de pino, e os componentes eletrônicos e o interruptor estão localizados na base da lâmpada. A unidade eletrônica é montada em uma placa “aberta” e parece que tal dispositivo pode ser reparado. Na prática, seu reparo causou grandes problemas. É fácil perceber que esta lâmpada não possui diodos de proteção. Muito provavelmente, eles foram incorporados em transistores com falha. Quando tentaram substituir esses transistores por análogos sem diodos de proteção, eles falharam rapidamente. O circuito também carece de elementos que garantam o normal aquecimento e partida da lâmpada, e os capacitores de filtro C1 e C2 são instalados com a menor capacitância possível, o que também reduz a qualidade do produto como um todo.

No diagrama da Fig. 2. não há fusível e resistor R1 (ver Fig. 1), que reduz sobrecargas, bem como qualquer filtro que reduza a interferência de RF (C1, L1 na Fig. 1). Dado que o aspecto do desenho da lâmpada e a qualidade da sua execução eram satisfatórios, e várias tentativas infrutíferas de reparação da unidade electrónica, como antes, terminaram no seu rápido fracasso, optou-se por fabricar outra unidade electrónica, desenhada de acordo com um modelo mais avançado projeto. Na Fig. A Figura 3 mostra um diagrama esquemático de um ESL no chip IR2520D, recomendado por seus fabricantes. Uma descrição detalhada de tais componentes eletrônicos e microcircuitos pode ser encontrada na literatura. Outro esquema EB mais avançado é mostrado na Fig. 4. Também tem desvantagens e faltam alguns elementos importantes mencionados acima. Embora a vantagem deste EB sobre o anterior seja que possui um circuito de partida “suave” com um dinistor simétrico VD9. EBs montados de acordo com este e esquemas semelhantes também são frequentemente encontrados entre aqueles que falham não apenas em luminárias de mesa e de parede, mas também em ESLs, nos quais o EB é embutido na base.

Arroz. 2. Esquema do candeeiro de mesa EB Candeeiro de mesa de estudo (China)

Arroz. 3. Circuito elétrico do EB com chip IR2520D

Arroz. 4. Circuito EB com partida dinistor

Conclusões sobre a viabilidade da reparação de ESL e os problemas da sua eliminação

Estudando a experiência de alguns especialistas e entusiastas da eletrônica, apresentada em [1-7], e outras fontes de informação, podemos chegar às seguintes conclusões. Apesar das declarações de que é, em princípio, impraticável reparar AEP por razões económicas, podem ser feitas excepções. Por exemplo, se se sabe com certeza que o ESL com falha foi adquirido recentemente e seu elemento principal - o CFL - está em boas condições de funcionamento (por exemplo, não há vestígios de forte impacto mecânico, arranhões perceptíveis na lâmpada, escuro pontos próximos aos filamentos, etc.), mas provavelmente está com defeito no total, EB. Além disso, caso não seja possível substituir a lâmpada através de uma rede varejista. Isso se aplica a luminárias de mesa e de parede, nas quais a unidade eletrônica é feita em uma placa de circuito aberto e está localizada na base da luminária. Isso permite tirar rapidamente a conclusão correta sobre sua qualidade e, conhecendo o projeto do circuito eletrônico, entender até que ponto ele atende aos requisitos modernos. Se a unidade eletrônica for montada com um design desatualizado, o reparo só é aconselhável modificando a unidade eletrônica ou substituindo-a por uma mais avançada.

Se for necessário substituir completamente o EB fazendo você mesmo, não será lucrativo para especialistas profissionais realizarem esse trabalho. Isso só pode ser feito por artesãos domésticos e entusiastas de eletrônicos que tenham a experiência necessária.

Na Rússia, assim como em muitos outros países, as questões da reciclagem do ESL não foram resolvidas. Dada a rápida proliferação de lâmpadas fluorescentes compactas, isto poderá criar um problema grave num futuro próximo. Deve-se também levar em conta que, atualmente, as empresas comerciais acumularam uma certa quantidade de produtos deste tipo defeituosos e de baixa qualidade, com os quais precisam fazer alguma coisa. Parte dele se recusou a funcionar no primeiro teste antes mesmo da venda. Ainda mais frequentemente, as falhas ocorrem logo nos primeiros dias de operação, quando os compradores ainda possuem os documentos de compra e, indignados com o fato, os devolvem, defendendo seus direitos. Naturalmente, o seu número crescerá rapidamente no futuro. Para que a sociedade mude a sua atitude em relação ao problema da reciclagem, muito provavelmente serão necessárias medidas adicionais.

Considerando o custo relativamente elevado das ESLs, inicialmente poderia ser, por exemplo, a organização de pontos de recolha para a sua eliminação, o que daria ao consumidor a confirmação de que entregou uma ESL defeituosa e pode receber um desconto na compra de uma nova. . É claro que esta não é a única proposta, e os representantes dos grandes fabricantes, fornecedores, comércio e autoridades de ESL devem desenvolver uma política unificada sobre esta questão, o que poupará dinheiro que de outra forma teria de ser gasto na melhoria do ambiente. Será útil que os reparadores também participem na resolução destes problemas.

Literatura

1. Shirokov V. Lâmpadas fluorescentes eletrônicas compactas: escolha, uso, reparo. "Radiohobby", nº 3, 2001, p. 48-52.
2. Dyakonov V., Remnev A., Smerdov V. Reatores eletrônicos. "Reparação e Manutenção", No. 9, 2001, p. 29-38.
3. Sameluk V. Fonte de alimentação para lâmpadas fluorescentes de baixa potência. "Eletricista", nº 5, 2002, p. 9-10.
4. Kavyev A. Fontes de energia para lâmpadas fluorescentes. “Rádio”, nº 4, 2007, p. 41-45.
5. Kashkarov A. Lâmpadas economizadoras de energia: truques de reparo. “Radiomir”, nº 10, 2009, p. 45.
6. Kashkarov A. A lâmpada economizadora de energia está piscando! "Radiomir", nº 3, 2010, página 34.
7. Andreev S. Retorno da lâmpada incandescente. “Radioconstrutor”, nº 12, 2010, p. 26.

Autor: V. Efremov

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