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ENCICLOPEDIA DE RADIOELECTRÓNICA E INGENIERÍA ELÉCTRICA Lámparas domésticas de pequeño tamaño con lámparas fluorescentes. Características de operación y reparación. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.
Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / iluminación Información general sobre luminarias domésticas con lámparas fluorescentes y sus componentes A principios de los años 80 aparecieron diversas lámparas fluorescentes compactas (CFL, en su versión en inglés CFL - Compact Fluorescent Lamps) con una potencia de 5 a 25 W con una eficacia luminosa de 30 a 60 Lm/W y una vida útil de 3 a 10 mil horas Por estas características, se denominan "lámparas de bajo consumo", o ESL. Según los fabricantes, el ahorro de energía al usar ESL puede llegar al 80%. Esto se debe en parte al hecho de que las ESL emiten mucho menos calor que las lámparas incandescentes, en las que la mayor parte de la energía se gasta en calentar constantemente la bobina. Esta propiedad de ESL permite aumentar la fiabilidad y la seguridad contra incendios de las luminarias en las que se utilizan. Actualmente, son muy utilizados para la iluminación de oficinas y zonas residenciales. Algunas empresas conocidas, como Philips, General Electric, Osram y otras, producen lámparas especiales con mayor durabilidad y potencia lumínica, capaces de operar en un amplio rango de temperatura, incluso a temperaturas negativas, y cumplen con las normas europeas de seguridad e interferencia de radio. . La principal desventaja de ESL es el alto costo en comparación con las lámparas incandescentes tradicionales. Sin embargo, las expectativas del consumidor medio no siempre están justificadas. La mayoría de las veces esto se debe al hecho de que el mercado presenta productos de diferente calidad, que no siempre corresponden a la publicidad e incluso a las características indicadas en el empaque. En particular, se trata de lámparas de mesa y de pared producidas en los países del sudeste asiático. Por ello, es de interés la información sobre la experiencia real de uso de ESL, que le permitirá acertar en su elección, evitando costes innecesarios y evitando errores, que muchas veces son fruto del desconocimiento de las funcionalidades y factores que afectan a su servicio. vida. Es importante saber que las lámparas fluorescentes compactas son dispositivos de vacío que contienen sustancias dentro del matraz que son perjudiciales para el medio ambiente y la salud humana, en particular, el vapor de mercurio, que requiere un manejo cuidadoso, especialmente durante la instalación, intentos de reparación y eliminación. Los lectores que no tienen experiencia en el funcionamiento de ESL pueden estar interesados en cuestiones relacionadas con la elección de productos de alta calidad, y los artesanos experimentados estarán interesados en los problemas de reutilización de ESL fallidos, es decir, las características de su reparación. Detengámonos en el mal funcionamiento del balasto, que a menudo se llama balasto electrónico (EB). En [1-7] se proporciona información detallada sobre el dispositivo, el principio de funcionamiento y las variedades de CFL y ESL. Sobre la base de las lámparas fluorescentes compactas, las ESL se crearon con un EB integrado en la base, lo que les permite alimentarse desde una red de CA estándar (estas normas difieren en los diferentes países del mundo). Estos ESL se utilizan ampliamente debido al hecho de que pueden instalarse en luminarias de cualquier configuración que tengan cartuchos estándar, reemplazando las lámparas incandescentes convencionales con ellos. Para ello, se fabrican ESL de varias capacidades con varios tipos estándar de base roscada (E27, E14). Otro tipo de ESL son las lámparas de mesa y de pared, en las que el EB se encuentra en el propio cuerpo de la lámpara. Es aconsejable reparar solo esas lámparas. Usan lámparas fluorescentes compactas con contactos pin. Las lámparas fluorescentes compactas se fabrican operando a varios voltajes de CA nominales con una frecuencia de 30 a 80 kHz. La dieta recomendada por los fabricantes, según ellos, es la más favorable y económica, aumenta el rendimiento y la eficiencia lumínica. Es importante saber que estas recomendaciones indican diferentes modos óptimos que se deben mantener al momento de encender y operar la lámpara. El cumplimiento de estos requisitos aumenta la eficiencia y la vida útil del ESL en su conjunto. Son estas condiciones las que debe proporcionar el balasto electrónico. Debe tener alta durabilidad y cumplir con los siguientes requisitos: reducir las sobrecargas que ocurren durante el encendido y el apagado, estabilizar el modo de operación de la lámpara cuando ocurren procesos no estándar en la red eléctrica, reducir el nivel de interferencia de radio que puede penetrar en la energía rejilla desde el lado del generador EB durante el arranque y la operación. La durabilidad del ESL está determinada no solo por la calidad del conjunto en su conjunto, sino también por factores externos: condiciones de funcionamiento climáticas y energéticas, cargas mecánicas excesivas, golpes y vibraciones. La durabilidad de la ESL se ve afectada por la intensidad de encendido y apagado, así como por picos repentinos en el voltaje de suministro de la red eléctrica, aunque algunas ESL también pueden funcionar cuando el voltaje de la red cae a 180 V. Al mismo tiempo , un EB correctamente diseñado elimina por completo el parpadeo del flujo de luz. La práctica ha demostrado que, en la mayoría de los casos, los ESL fallan durante transitorios, picos repentinos de voltaje y corriente que ocurren principalmente cuando se enciende y apaga el ESL, así como en la propia red eléctrica durante procesos no estándar. Actualmente, han aparecido en el mercado y en la vida cotidiana interruptores para lámparas con control de brillo suave. En la mayoría de los casos, estos son controladores de potencia de tiristores convencionales. El uso de ESL con estos dispositivos es altamente indeseable. Esto se aplica en parte a los interruptores iluminados. Los ESL ordinarios no se pueden usar en luminarias para exteriores y luminarias totalmente cerradas con un alto grado de protección IP, así como en habitaciones con mucha humedad y polvo, aunque ya se han desarrollado y se están produciendo ESL que pueden funcionar incluso a bajas temperaturas. El EB de ESL moderno es un dispositivo electrónico basado en componentes electrónicos activos y pasivos. EB se puede producir en forma de un conjunto lleno de un compuesto. En este caso, no se pueden reparar. Otra opción de EB está en una placa de circuito impreso con componentes instalados en ella. Los microcircuitos especiales, desarrollados y producidos por fabricantes de renombre, no solo reducen la cantidad de elementos externos, sino que también mejoran los parámetros y la calidad del ESL en su conjunto. Al mismo tiempo, su durabilidad aumenta y entre los ESL defectuosos son menos comunes. Por ejemplo, MICRO LINEAR ha desarrollado una serie de microcircuitos especiales ML4830-ML4835 e INTERNATIONAL RECTIFIER - microcircuitos IR51HD420, IR53YD420, IR2157, IR2520D y otros. Usando microcircuitos especiales modernos junto con transistores de efecto de campo (FET) de alto voltaje, es posible crear EB confiables sin transformadores, lo que simplifica su diseño y, en consecuencia, la producción en masa. Hace más de 10 años, se desarrollaron los microcircuitos especiales domésticos 1182GG1, GG2, GG3, en los que es posible construir un EB con un transformador de corriente, pero sin transistores adicionales. A pesar de esto, en la actualidad, prácticamente no hay productos de fabricantes nacionales. El mercado está repleto de accesorios y lámparas fabricados en China y el sudeste asiático. Cabe señalar que la opinión ampliamente difundida entre los consumidores mal informados de que todos estos productos son de mala calidad es errónea. La producción de ESL de alta calidad a fines del siglo pasado fue establecida por reconocidas empresas GENERAL ELECTRIC, PHILIPS, OSRAM, SYLVANIA y otras, que actualmente tienen sucursales en todo el mundo, incluso en Asia. La calidad de estos productos es muy superior a los producidos en los mismos países sin ninguna marca registrada por firmas poco conocidas y firmas de un día. Además, los productos de algunos fabricantes asiáticos, y entre ellos hay muchas empresas chinas, también han demostrado su eficacia en varios países, incluida Rusia. Recibieron certificados de calidad internacionales y rusos, que deben ser lo primero a lo que se debe prestar atención al elegir. La producción de ESL ha sido establecida por Bulgaria, Polonia, Hungría, Ucrania y otros países europeos. Los productos de buena calidad se fabrican en Europa con la participación de empresas tan conocidas como TESLA y TUNGSRAM. Pero rara vez se encuentra en el mercado ruso. esquemas de balastros electronicos Consideremos el diseño y la operación de un EB hecho en una placa de circuito impreso "abierta" (Fig. 1). La base del EB es un convertidor de voltaje, un generador que funciona a frecuencias de 30 ... 80 kHz que son óptimas para alimentar la lámpara. El circuito del oscilador de bloqueo con retroalimentación positiva del transformador, que opera en un modo de autooscilación, se ha vuelto más generalizado. Sus principales elementos activos, por regla general, son dos transistores bipolares de alto voltaje VT1, VT2, que actúan como llaves conectadas en serie a uno de los brazos del llamado medio puente. El otro brazo está formado por condensadores de óxido C3 y C4 conectados en serie. La carga EL1 a través del circuito de arranque está incluida en la diagonal del medio puente entre los condensadores y transistores especificados. Hay otros tipos de circuitos EB en los que la carga se conecta asimétricamente. En estos casos, el papel de un filtro de suavizado puede ser realizado por un condensador de óxido instalado en paralelo o en lugar de C2, con una capacidad de al menos 4,7 μF y una tensión de funcionamiento de al menos 350 V, y condensadores de medio puente C3, C4 pueden ser condensadores sin óxido con una capacidad inferior a 1 μF y una tensión de funcionamiento de al menos 250 V. En caso de falla de alguno de estos capacitores, es mejor utilizar capacitores de igual o mayor capacidad, pero diseñados para una mayor tensión de operación, ya que es posible que en su red eléctrica ocurran procesos no estándar a corto plazo, que causó tal mal funcionamiento. Para el reemplazo, se debe seleccionar un condensador apropiado con una temperatura de funcionamiento de 105 °C. Al iniciarse en la diagonal del puente, se crea una tensión alterna sobre la carga con una frecuencia determinada por los elementos del generador. Un elemento importante del circuito es el transformador de corriente T1. Es con su ayuda que se crea una retroalimentación positiva. Para ello, sus devanados de base deben estar conectados en antifase, como se muestra en la fig. 1, que debe tenerse en cuenta al reparar la unidad electrónica. Los microcircuitos especiales modernos (controladores) le permiten crear generadores que funcionan sin un transformador de corriente. Para crear un alto voltaje en el modo de arranque de la lámpara EL1, se utiliza un circuito de arranque: el inductor de arranque L2, el condensador C5 y el posistor RT1. En algunos EB, un positor puede estar ausente. En algunos casos, esto se debe a la mejora del circuito EB mediante la introducción de circuitos adicionales que realizan las mismas funciones que el positor. En particular, se trata de EB en los que se utilizan microcircuitos controladores. En otros casos, por el contrario, esto se debe al deseo de los fabricantes de reducir sus costes de cualquier forma, incluso en detrimento de la calidad del producto. En este caso, se produce el llamado "arranque duro", que reduce la vida útil de la ESL. El hecho es que para el calentamiento forzado de los filamentos de la lámpara EL1, se necesita un retraso de inicio de 2-3 segundos. Durante este período de tiempo, una corriente de calentamiento fluye a través de sus filamentos. El circuito de arranque entra en resonancia con la frecuencia del generador, y un positor frío lo impide. Su temperatura comienza a subir, aumentando su resistencia hasta que ya no desvía el circuito. Cuando los filamentos están lo suficientemente calientes y el circuito de arranque entra en resonancia, se produce un salto de tensión, creando una descarga en la bombilla de la lámpara EL1, lo que asegura su arranque. Los filamentos calentados al máximo alcanzan una resistencia mucho mayor que la resistencia del gas ionizado en el bulbo, y la corriente comienza a fluir a través de él. desviando el circuito de arranque, que sale de resonancia. El EB entra en modo de operación, mientras que el voltaje en la lámpara disminuye al voltaje nominal necesario para mantener la descarga, por lo general para la mayoría de las LFC no supera los 350 V. Además, en los EB ensamblados de acuerdo con circuitos similares a los que se muestran en la Fig. . 1, el generador de RF se inicia utilizando un dispositivo de arranque (PU). Se puede realizar en dinistores, transistores que funcionan en modo avalancha o, en el caso más simple, utilizando un condensador de óxido de activación. Cabe señalar que la PU en el dinistor aumenta la confiabilidad del EB, y la PU con un capacitor de óxido es la menos confiable, que se encuentra en circuitos inacabados y obsoletos, ya que la vida útil del electrolito está limitada por la cantidad de carga. / ciclos de descarga. Actualmente, los FET modernos de alto voltaje se utilizan cada vez más en EB. Los parámetros de los transistores dependen de la potencia de la ESL y, en consecuencia, del generador. De los transistores bipolares, se recomienda utilizar transistores de la serie 1 (TO-9) para 13001 ... 92 W ESL, para 11 W - la serie 13002 (TO-92), para 15.20 W - el 13003 (TO -126), para 25.40 W - serie 13005 (TO-220), para 40.65 W - serie 13007 (TO-200). De los PT, son adecuados los de alto voltaje de la serie IRF, por ejemplo, IRF840 y otros similares en términos de características, incluidos los PT modernos de fabricación nacional. Al reparar un EB, en caso de falla del transistor, es mejor elegir otros más potentes para reemplazarlos, lo que aumentará la confiabilidad del EB y la vida útil del ESL en su conjunto. Cabe señalar que los transistores con parámetros similares bajo las mismas marcas son producidos por diferentes fabricantes y pueden diferir no solo en la ubicación de los pines, sino también en la estructura interna, por ejemplo, la ausencia de diodos protectores incorporados en a ellos. En el diagrama, Fig. 1, esta función la realizan los diodos VD5, VD6. Hay EB en los que no hay lugar en la placa para instalar estos diodos. Al reparar para reemplazarlos, se deben usar transistores con diodos incorporados o se deben instalar diodos adicionales. El generador requiere un voltaje de CC de ondulación baja. Proviene de un rectificador de onda completa hecho en un conjunto de diodos VD1-VD4. Dado que el generador convertidor EB está diseñado para la potencia de la lámpara correspondiente y funciona en un cierto rango de frecuencia, que se clasifican como ondas de radio ultrasónicas y ultralargas, puede crear interferencias de radio, así como vibraciones de sonido que a menudo son desagradables para los oídos. , que recuerda al chirrido de un mosquito. Para reducir el nivel de interferencias de radio en el EB, además de los filtros de suavizado, se instalan filtros LC simples, que consisten en un inductor de RF L1 y un condensador no polar C1 con una capacidad de hasta 0,5 μF. La resistencia R1 sirve para proteger el ESL de sobrecargas en el momento del encendido y apagado, así como durante procesos no estándar en la red. Las resistencias R3, R4 en los circuitos base o emisor de los transistores VT1, VT2 los protegen de sobrecargas de corriente y hacen que el modo de operación del generador sea más suave y la forma de sus oscilaciones más simétrica. Son ellos quienes, en caso de mal funcionamiento del EB, con mayor frecuencia fallan total o parcialmente. Además, en algunos casos de tal forma que es imposible determinar su valor nominal inicial mediante el marcado. Por lo general, no supera varias decenas de ohmios.
El fusible FU1, generalmente con una clasificación de aproximadamente 1 A, aumenta la seguridad eléctrica y contra incendios de todo el dispositivo. Las vibraciones sonoras desagradables, cuyas fuentes suelen ser algunos elementos inductivos del EB, pueden eliminarse durante el proceso de reparación tratando el transformador o las bobinas con algún tipo de barniz o, en casos extremos, con cola sintética. Como ejemplo, en la fig. 2 y 3 muestran diagramas esquemáticos de ESL producidos en los países del sudeste asiático. Dichos esquemas se encuentran con mayor frecuencia entre los ESL fallidos. Comparando estos esquemas incluso con el típico simplificado que se muestra en la Fig. 1, es fácil entender que hay muchas fallas en estas opciones. En particular, en el que se muestra en la Fig. 2 "Lámpara de mesa de estudio" fabricada en China utiliza una CFL con terminales de clavija, y el EB y el interruptor están en la base de la lámpara. El EB está ensamblado en un tablero "abierto" y parece que dicho dispositivo es mantenible. En la práctica, su reparación causó grandes problemas. Es fácil ver que no hay diodos protectores en esta lámpara. Con toda probabilidad, estaban integrados en transistores fallidos. Cuando intentaron reemplazar estos transistores con análogos sin diodos protectores, fallaron rápidamente. El circuito también carece de elementos que garanticen el modo normal de calentamiento y arranque de la lámpara, y los condensadores de filtro C1 y C2 están instalados con la menor capacidad posible, lo que también reduce la calidad del producto en su conjunto. En el diagrama de la fig. 2. no hay fusible ni resistencia R1 (ver Fig. 1), lo que reduce las sobrecargas, así como cualquier filtro que reduzca la interferencia de alta frecuencia (C1, L1 en la Fig. 1). Dado que la apariencia del diseño de la luminaria y la calidad de su ejecución fueron satisfactorias, y varios intentos fallidos de reparar la EB, como antes, terminaron en su rápida falla, se decidió fabricar otra EB, diseñada según un esquema más avanzado. En la fig. 3 muestra un diagrama esquemático del ESL en el chip IR2520D, recomendado por sus fabricantes. Se puede encontrar una descripción detallada de tal EB y un microcircuito en la literatura. Otro esquema EB más avanzado se muestra en la Fig. 4. También tiene fallas y faltan algunos de los elementos importantes mencionados anteriormente. Aunque la ventaja de este EB sobre el anterior es que tiene un circuito de arranque suave con un dinistor VD9 simétrico. Los EB ensamblados de acuerdo con este y otros esquemas similares también se encuentran a menudo entre los que fallaron no solo en lámparas de mesa y de pared, sino también en ESL, en el que el EB está integrado en la base.
Conclusiones sobre la viabilidad de reparar ESL y los problemas de su eliminación. Estudiando la experiencia de algunos especialistas y aficionados a la electrónica, descrita en [1-7], y otras fuentes de información, podemos llegar a las siguientes conclusiones. A pesar de las afirmaciones de que la reparación de ESL es, en principio, poco conveniente por razones económicas, se pueden hacer excepciones. Por ejemplo, si se sabe con certeza que la ESL averiada se compró recientemente y su elemento principal, la CFL, está en buenas condiciones (por ejemplo, no hay signos de fuerte tensión mecánica, rayones visibles en la bombilla, manchas oscuras cerca de los filamentos, etc.), sino todo defectuoso, EB. Especialmente si no es posible reemplazar la lámpara a través de la red de distribución. Esto se aplica a las lámparas de mesa y de pared, en las que el EB está hecho en una placa de circuito abierto y se encuentra en la base de la lámpara. Esto le permite sacar rápidamente la conclusión correcta sobre su calidad y, al conocer el circuito del EB, comprender cómo cumple con los requisitos modernos. Si el EB está ensamblado según un esquema obsoleto, la reparación es aconsejable solo con la finalización del EB o su reemplazo por uno más avanzado. Si es necesario reemplazar completamente el EB por su propia producción, entonces no es rentable que los especialistas profesionales realicen dicho trabajo. Solo los artesanos del hogar y los entusiastas de la electrónica con la experiencia necesaria pueden hacer esto. En Rusia, como, de hecho, en muchos otros países, los problemas de eliminación de ESL no se han resuelto. Dada la rápida distribución masiva de lámparas fluorescentes compactas, esto puede plantear un problema grave en un futuro próximo. También debe tenerse en cuenta que ya en la actualidad las empresas comerciales han acumulado una cierta cantidad de productos defectuosos y de baja calidad de este tipo, con los que necesitan hacer algo. Parte de ella se negó a trabajar en el primer control antes de la venta. Aún más a menudo, las fallas ocurren en los primeros días de operación, cuando los compradores aún tienen documentos de compra y, indignados por este hecho, lo devuelven, protegiendo sus derechos. Naturalmente, su número crecerá rápidamente en el futuro. Para que la sociedad cambie su actitud hacia el problema del reciclaje, es probable que se requieran medidas adicionales. Teniendo en cuenta el coste relativamente alto de los ESL, inicialmente podría ser, por ejemplo, la organización de puntos de recogida para su eliminación, lo que daría al consumidor la confirmación de que ha devuelto un ESL defectuoso y puede recibir un descuento al comprar uno nuevo. Por supuesto, esta no es la única propuesta, pero los representantes de los grandes fabricantes, proveedores, comercio y autoridades de ESL deben desarrollar una política unificada sobre este tema, lo que ahorrará dinero que, de otro modo, tendría que gastarse en mejorar el medio ambiente. Será útil que los reparadores también participen en la solución de estos problemas. Literatura
Autor: V.Efremov
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