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ENCYCLOPÉDIE DE LA RADIOÉLECTRONIQUE ET DU GÉNIE ÉLECTRIQUE
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Lampes domestiques de petite taille avec lampes fluorescentes. Caractéristiques de fonctionnement et de réparation. Encyclopédie de la radioélectronique et de l'électrotechnique

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Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique / éclairage

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Informations générales sur les lampes fluorescentes domestiques et leurs composants

Au début des années 80, apparaissent diverses lampes fluocompactes (CFL, en version anglaise CFL - Compact Fluorescent Lamps) d'une puissance de 5 à 25 W avec un rendement lumineux de 30 à 60 Lm/W et une durée de vie de 3 à 10 mille heures. Sur la base de ces caractéristiques, elles sont appelées « lampes à économie d'énergie » ou ESL. Selon les fabricants, les économies d'énergie liées à l'utilisation d'ESL peuvent atteindre 80 %. Cela est dû en partie au fait que les ESL émettent beaucoup moins de chaleur que les lampes à incandescence, dans lesquelles la majeure partie de l'énergie est dépensée pour chauffer constamment la bobine. Cette propriété des ESL permet d'augmenter la fiabilité et la sécurité incendie des lampes dans lesquelles elles sont utilisées. Actuellement, ils sont largement utilisés pour l'éclairage des bureaux et des locaux d'habitation.

Certaines entreprises bien connues, telles que Philips, General Electric, Osram et d'autres, produisent des lampes spéciales avec une durabilité et une efficacité lumineuse accrues, capables de fonctionner dans une large plage de températures, y compris des températures inférieures à zéro, et sont conformes aux normes européennes de sécurité et d'interférence radio. .

Le principal inconvénient de l'ESL est son coût élevé par rapport aux lampes à incandescence traditionnelles. Cependant, les attentes du consommateur moyen ne sont pas toujours satisfaites. Le plus souvent, cela est dû au fait que le marché propose des produits de qualité variable, qui ne correspondent pas toujours à la publicité ni même aux caractéristiques indiquées sur l'emballage. Il s'agit notamment de lampes de table et d'appliques produites dans les pays d'Asie du Sud-Est. Par conséquent, il est intéressant de connaître des informations sur l'expérience réelle d'utilisation des ESL, qui vous permettront de faire le bon choix lors de leur achat, en évitant les coûts inutiles et en évitant les erreurs, qui sont souvent le résultat de la méconnaissance des caractéristiques et des facteurs affectant leur durée de vie.

Il est important de savoir que les LFC sont des appareils électriques à vide qui contiennent à l'intérieur du flacon des substances nocives pour l'environnement et la santé humaine, notamment des vapeurs de mercure, qui nécessitent une manipulation soigneuse, notamment lors de l'installation, des tentatives de réparation et de l'élimination. Les lecteurs qui n'ont pas d'expérience dans l'exploitation d'ESL peuvent être intéressés par les questions liées à la sélection de produits de qualité, et les artisans expérimentés seront intéressés par les questions de réutilisation des ESL défaillants, c'est-à-dire les caractéristiques de leur réparation. Attardons-nous sur les dysfonctionnements du ballast, que l'on appelle plus souvent ballast électronique (EB). Des informations détaillées sur la conception, le principe de fonctionnement et les types de CFL et ESL sont données dans [1-7].

Basés sur les CFL, les ESL ont été créés avec un EB intégré à la base, ce qui leur permet d'être alimentés à partir d'un réseau courant alternatif standard (ces normes diffèrent selon les pays du monde). De tels ESL se sont répandus du fait qu'ils peuvent être installés dans des lampes de n'importe quelle configuration dotées de douilles standard, en les remplaçant par des lampes à incandescence conventionnelles. A cet effet, des ESL de différentes puissances sont réalisées avec plusieurs types standards de socle fileté (E27, E14). Un autre type d'ESL est celui des lampes de table et des appliques murales, dans lesquelles le composant électronique est situé dans le corps de la lampe elle-même. Il est conseillé de réparer uniquement ces lampes. Ils utilisent des CFL avec des contacts à broches. Les CFL sont produites et fonctionnent à différentes tensions alternatives nominales avec des fréquences de 30 à 80 kHz. Le mode d'alimentation recommandé par les fabricants, selon eux, est le plus avantageux et le plus économique, augmente le rendement lumineux et l'efficacité. Il est important de savoir que ces recommandations indiquent différents modes optimaux qui doivent être maintenus lors du démarrage et du fonctionnement de la lampe.

Le respect de ces exigences augmente l'efficacité et la durée de vie de l'ESL dans son ensemble. Ce sont ces conditions que doit assurer le ballast électronique. Il doit avoir une grande durabilité et répondre aux exigences suivantes : réduire les surcharges qui se produisent pendant les modes de démarrage et d'arrêt, stabiliser le mode de fonctionnement de la lampe lorsque des processus non standard se produisent dans le réseau électrique, réduire le niveau d'interférences radio qui peuvent pénétrer au réseau électrique depuis le générateur EB pendant le démarrage et le fonctionnement. La durabilité de l'ESL est déterminée non seulement par la qualité de l'ensemble dans son ensemble, mais également par des facteurs externes - conditions de fonctionnement climatiques et énergétiques, charges mécaniques excessives, chocs et vibrations.

La durabilité de l'ESL est affectée par l'intensité de la mise sous tension et de l'arrêt, ainsi que par les surtensions soudaines de la tension d'alimentation dans le réseau électrique, bien que certains ESL puissent fonctionner lorsque la tension dans le réseau électrique chute à 180 V. En même temps temps, un ESL correctement conçu élimine complètement le scintillement du flux lumineux. La pratique a montré que dans la plupart des cas, les ESL échouent lors de processus transitoires, de surtensions soudaines de tension et de courant, qui se produisent principalement lors de l'activation et de la désactivation des ESL, ainsi que dans le réseau électrique lui-même lors de processus non standard.

Actuellement, des interrupteurs pour lampes à luminosité réglable en continu sont apparus sur le marché et dans la vie de tous les jours. Il s'agit le plus souvent de régulateurs de puissance à thyristors classiques. L'utilisation de l'ESL avec ces appareils est hautement indésirable. Cela s'applique en partie aux interrupteurs rétroéclairés. Les ESL conventionnels ne peuvent pas être utilisés dans les lampadaires et dans les luminaires complètement fermés avec un degré de protection IP élevé, ainsi que dans les pièces très humides et poussiéreuses, bien que des ESL aient maintenant été développées et soient produites pour fonctionner même à des températures inférieures à zéro.

L'EB de l'ESL moderne est un appareil électronique basé sur des composants électroniques actifs et passifs. EB peut être réalisé sous la forme d'un assemblage rempli d'un composé. Dans ce cas, leur réparation est impossible. Une autre version de l'EB est sur une carte de circuit imprimé sur laquelle sont installés des composants. Des microcircuits spéciaux, développés et produits par des fabricants renommés, permettent non seulement de réduire le nombre d'éléments externes, mais également d'améliorer les paramètres et la qualité de l'ESL en général. Dans le même temps, leur durabilité augmente et ils sont moins fréquents parmi les ESL défectueux. Par exemple, MICRO LINEAR a développé une série de microcircuits spéciaux ML4830-ML4835 et INTERNATIONAL RECTIFIER - microcircuits IR51HD420, IR53YD420, IR2157, IR2520D et autres.

En utilisant des microcircuits spéciaux modernes ainsi que des transistors à effet de champ (FET) haute tension, il est possible de créer des batteries électroniques fiables sans transformateur, ce qui simplifie leur conception et, par conséquent, leur production en série. Il y a plus de 10 ans, des microcircuits spéciaux nationaux 1182GG1, GG2, GG3 ont été développés, sur lesquels il est possible de construire une unité électronique avec un transformateur de courant, mais sans transistors supplémentaires. Malgré cela, il n'existe actuellement pratiquement aucun produit de fabricants nationaux. Le marché regorge de lampes et de luminaires fabriqués en Chine et en Asie du Sud-Est.

Notons que l'opinion répandue parmi les consommateurs mal informés selon laquelle tous ces produits sont de mauvaise qualité est erronée. À la fin du siècle dernier, la production d'ESL de haute qualité a été créée par des sociétés bien connues GENERAL ELECTRIC, PHILIPS, OSRAM, SYLVANIA et autres, qui ont actuellement leurs succursales dans le monde entier, y compris en Asie. La qualité de ces produits est bien supérieure à celle de ceux fabriqués dans les mêmes pays sans aucune marque par des entreprises peu connues et des sociétés clandestines.

En outre, les produits de certains fabricants asiatiques, parmi lesquels de nombreuses entreprises chinoises, ont également fait leurs preuves dans différents pays, dont la Russie. Ils ont reçu des certificats de qualité internationaux et russes, c'est ce à quoi vous devez d'abord prêter attention lors du choix. La production ESL a été établie en Bulgarie, en Pologne, en Hongrie, en Ukraine et dans d'autres pays européens. Les produits fabriqués en Europe avec la participation d'entreprises aussi connues que TESLA et TUNGSRAM sont de bonne qualité. Mais on le trouve rarement sur le marché russe.

Schémas des ballasts électroniques

Considérons la conception et le fonctionnement d'un dispositif électronique réalisé sur un circuit imprimé « ouvert » (Fig. 1). La base de l'EB est un convertisseur de tension - un générateur fonctionnant à des fréquences optimales pour alimenter la lampe, 30...80 kHz. Le circuit oscillateur de blocage le plus largement utilisé avec une rétroaction positive du transformateur fonctionnant en mode auto-oscillant. Ses principaux éléments actifs sont généralement deux transistors bipolaires haute tension VT1, VT2, qui agissent comme des interrupteurs connectés en série à l'un des bras du soi-disant demi-pont. L'autre bras est formé de condensateurs à oxyde C3 et C4 connectés en série. La charge EL1 est connectée via le circuit de démarrage à la diagonale du demi-pont entre les condensateurs et les transistors indiqués. Il existe également d'autres types de circuits d'alimentation électrique dans lesquels la charge est connectée de manière asymétrique. Dans ces cas, le rôle de filtre de lissage peut être assuré par un condensateur à oxyde installé en parallèle ou à la place de C2, avec une capacité d'au moins 4,7 µF et une tension de fonctionnement d'au moins 350 V, et des condensateurs en demi-pont C3, C4 peut être des condensateurs sans oxyde avec une capacité inférieure à 1 μF et une tension de fonctionnement d'au moins 250 V.

Si l'un des condensateurs spécifiés tombe en panne, il est préférable de le remplacer par des condensateurs de capacité identique ou supérieure, mais conçus pour une tension de fonctionnement plus élevée, car il est possible que des processus à court terme non standard se produisent dans votre réseau électrique. qui a provoqué un tel dysfonctionnement. Pour le remplacement, il convient de sélectionner le condensateur approprié avec une température de fonctionnement de 105 °C. Lors du démarrage, une tension alternative est créée dans la diagonale du pont aux bornes de la charge avec une fréquence déterminée par les éléments du générateur. Un élément important du circuit est le transformateur de courant T1. C'est avec son aide que des retours positifs sont créés. Pour ce faire, ses enroulements de base doivent être connectés en antiphase, comme le montre la Fig. 1, qui doit être pris en compte lors de la réparation de l'unité électronique. Des microcircuits spéciaux modernes (contrôleurs) permettent de créer des générateurs fonctionnant sans transformateur de courant. Pour créer une haute tension dans le mode de démarrage de la lampe EL1, un circuit de démarrage est utilisé - starter de démarrage L2, condensateur C5 et posistor RT1.

Dans certaines unités électroniques, le posistor peut manquer. Dans certains cas, cela est dû à l'amélioration du circuit EB en y introduisant des circuits supplémentaires qui remplissent les mêmes fonctions que le posistor. Il s'agit notamment d'appareils électroniques qui utilisent des puces de contrôleur. Dans d'autres cas, au contraire, cela est dû à la volonté des fabricants de réduire leurs coûts de quelque manière que ce soit, même au détriment de la qualité des produits. Dans ce cas, un « démarrage difficile » se produit, ce qui réduit la durée de vie de l'ESL. Le fait est que pour forcer les filaments de la lampe EL1 à chauffer, un délai de démarrage de 2-3 secondes est nécessaire. Pendant ce laps de temps, un courant chauffant circule à travers ses filaments. Le circuit de démarrage résonne avec la fréquence du générateur, et le posistor froid l'empêche. Sa température commence à monter, augmentant sa résistance jusqu'à ce qu'elle ne contourne plus le circuit.

Lorsque les filaments s'échauffent suffisamment et que le circuit de démarrage entre en résonance, une surtension se produit, créant une décharge dans l'ampoule de la lampe EL1, qui assure son démarrage. Les filaments chauffés atteignent une résistance bien supérieure à la résistance du gaz ionisé dans l’ampoule, et le courant commence à la traverser. en contournant le circuit de démarrage, qui sort de résonance. L'EB passe en mode de fonctionnement et la tension sur la lampe chute à la tension nominale nécessaire pour maintenir la décharge, généralement pour la plupart des CFL, elle ne dépasse pas 350 V. De plus, dans les EB assemblés selon des circuits similaires à ceux illustrés à la Fig. . 1, le générateur RF est démarré à l'aide d'un dispositif de démarrage (PU). Elle peut être réalisée à l'aide de dinistors, de transistors fonctionnant en mode avalanche ou, dans le cas le plus simple, à l'aide d'un condensateur à oxyde de déclenchement. Il convient de noter que le PU sur un dinistor augmente la fiabilité de la batterie électronique, et le PU avec un condensateur à oxyde est le moins fiable, que l'on retrouve dans les circuits inachevés et obsolètes, car la durée de vie de l'électrolyte est limitée par le nombre de cycles de charge/décharge.

Actuellement, les terminaux haute tension modernes sont de plus en plus utilisés dans les centrales électriques. Les paramètres des transistors dépendent de la puissance de l'ESL et, par conséquent, du générateur. Parmi les transistors bipolaires, il est recommandé d'utiliser des transistors de la série 1 (TO-9) pour ESL d'une puissance de 13001...92 W, pour 11 W - série 13002 (TO-92), pour 15.20 W - série 13003 (TO-126), pour 25.40 W - série 13005 (TO-220), pour 40.65 W - série 13007 (TO-200). Les TP haute tension de la série IRF conviennent, par exemple l'IRF840 et d'autres présentant des caractéristiques similaires, y compris les TP modernes produits dans le pays. Lors de la réparation de composants électroniques en cas de panne des transistors de remplacement, il est préférable d'en choisir des plus puissants, ce qui augmentera la fiabilité de la batterie électronique et la durée de vie de la ligne de transport d'énergie électrique dans son ensemble. Il convient de noter que les transistors avec des paramètres similaires sous les mêmes marques sont produits par différents fabricants et peuvent différer non seulement par l'emplacement des bornes, mais également par la structure interne, par exemple en l'absence de diodes de protection intégrées. .

Dans le schéma de la figure 1, cette fonction est assurée par les diodes VD5, VD6. Il existe des appareils électroniques dans lesquels il n'y a aucun espace sur la carte pour installer ces diodes. Lors de leur réparation et de leur remplacement, vous devez utiliser des transistors avec des diodes intégrées ou installer des diodes supplémentaires. Pour alimenter le générateur, une tension continue à faible ondulation est requise. Il provient d'un redresseur double alternance réalisé sur un montage de diodes VD1-VD4. Étant donné que le générateur du convertisseur EB est conçu pour la puissance appropriée des lampes et fonctionne dans une certaine plage de fréquences, classées à la fois comme ondes radio ultrasoniques et ultra-longues, il peut créer des interférences radio, ainsi qu'un son souvent désagréable. vibrations, rappelant le grincement d'un moustique.

Pour réduire le niveau d'interférences radio dans l'unité électronique, en plus de les lisser, de simples filtres LC sont installés, constitués d'une inductance RF L1 et d'un condensateur non polaire C1 d'une capacité allant jusqu'à 0,5 μF. La résistance R1 sert à protéger l'ESL des surcharges au moment du démarrage et de l'arrêt, ainsi que lors de processus non standard dans le réseau. Les résistances R3, R4 dans les circuits de base ou d'émetteur des transistors VT1, VT2 les protègent des surcharges de courant et rendent le mode de fonctionnement du générateur plus doux et la forme de ses oscillations plus symétrique. Ce sont eux qui, en cas de dysfonctionnement de l'unité électronique, tombent le plus souvent en panne totalement ou partiellement. De plus, dans certains cas, de telle sorte que leur dénomination originale ne peut être déterminée à partir des marquages. Habituellement, elle ne dépasse pas plusieurs dizaines d'ohms.

Lampes domestiques de petite taille avec lampes fluorescentes. Caractéristiques de fonctionnement et de réparation
Riz. 1. Schéma typique de ballast électronique sur transistors bipolaires

Le fusible FU1, généralement évalué à environ 1 A, augmente la sécurité électrique et incendie de l'ensemble de l'appareil. Les vibrations sonores désagréables, dont les sources sont souvent certains éléments inductifs de la batterie électronique, peuvent être éliminées pendant le processus de réparation en traitant le transformateur ou les selfs avec une sorte de vernis ou, dans les cas extrêmes, avec de la colle synthétique.

A titre d'exemple sur la Fig. Les figures 2 et 3 montrent des diagrammes schématiques d'ESL produits dans les pays d'Asie du Sud-Est. De tels schémas se retrouvent le plus souvent parmi les ESL ayant échoué. En comparant ces schémas, même avec le schéma typique simplifié illustré à la figure 1, il est facile de comprendre que ces options présentent de nombreux inconvénients. En particulier, dans celui représenté sur la Fig. 2 « Lampe de table d'étude », fabriquée en Chine, utilise une lampe CFL avec des bornes à broches, et l'électronique et l'interrupteur sont situés à la base de la lampe. Le bloc électronique est assemblé sur une carte « ouverte » et il semblerait qu'un tel dispositif soit réparable. En pratique, sa réparation a posé de gros problèmes. Il est facile de remarquer que cette lampe ne possède pas de diodes de protection. Selon toute vraisemblance, ils ont été intégrés à des transistors défaillants. Lorsqu'ils ont essayé de remplacer ces transistors par des analogues sans diodes de protection, ils ont rapidement échoué. Le circuit manque également d'éléments assurant un chauffage et un démarrage normaux de la lampe, et les condensateurs de filtrage C1 et C2 sont installés avec la capacité la plus basse possible, ce qui réduit également la qualité du produit dans son ensemble.

Dans le schéma de la Fig. 2. il n'y a pas de fusible ni de résistance R1 (voir Fig. 1), qui réduisent les surcharges, ni de filtre réduisant les interférences RF (C1, L1 sur la Fig. 1). Étant donné que l'apparence de la conception de la lampe et la qualité de son exécution étaient satisfaisantes et que plusieurs tentatives infructueuses de réparation de l'unité électronique, comme auparavant, se sont soldées par un échec rapide, il a été décidé de fabriquer une autre unité électronique, conçue selon une méthode plus avancée. conception. En figue. La figure 3 montre un diagramme schématique d'un ESL sur la puce IR2520D, recommandé par ses fabricants. Une description détaillée de ces composants électroniques et microcircuits peut être trouvée dans la littérature. Un autre schéma EB, plus avancé, est illustré à la Fig. 4. Il présente également des inconvénients et certains éléments importants mentionnés ci-dessus sont absents. Bien que l'avantage de cet EB par rapport au précédent soit qu'il dispose d'un circuit pour un démarrage « doux » avec un dinistor symétrique VD9. Les EB assemblés selon ce schéma et des schémas similaires se trouvent également souvent parmi ceux qui échouent non seulement dans les lampes de table et murales, mais également dans les ESL, dans lesquels l'EB est intégré dans la base.

Lampes domestiques de petite taille avec lampes fluorescentes. Caractéristiques de fonctionnement et de réparation
Riz. 2. Schéma de la lampe de table EB STUDYING TABLE Lamp (Chine)

Lampes domestiques de petite taille avec lampes fluorescentes. Caractéristiques de fonctionnement et de réparation
Riz. 3. Circuit électrique de l'EB avec la puce IR2520D

Lampes domestiques de petite taille avec lampes fluorescentes. Caractéristiques de fonctionnement et de réparation
Riz. 4. Circuit EB avec un démarreur dinistor

Conclusions sur la faisabilité de la réparation des ESL et les problèmes de leur élimination

En étudiant l'expérience de certains spécialistes et passionnés d'électronique, présentée dans [1-7], et d'autres sources d'information, nous pouvons arriver aux conclusions suivantes. Malgré les déclarations selon lesquelles il est en principe peu pratique de réparer les ESL pour des raisons économiques, des exceptions peuvent être faites. Par exemple, si l'on sait avec certitude que l'ESL défaillante a été achetée récemment et que son élément principal - le CFL - est en bon état de fonctionnement (par exemple, il n'y a aucune trace d'impact mécanique fort, rayures visibles sur l'ampoule, sombre taches près des filaments, etc.), mais il est très probablement défectueux au total, EB. De plus, s'il n'est pas possible de remplacer la lampe via une chaîne de vente au détail. Ceci s'applique aux lampes de table et aux appliques, dans lesquelles l'unité électronique est réalisée sur un circuit imprimé ouvert et est située à la base de la lampe. Cela vous permet de tirer rapidement la bonne conclusion sur sa qualité et, connaissant la conception du circuit électronique, de comprendre dans quelle mesure il répond aux exigences modernes. Si l'unité électronique est assemblée selon une conception obsolète, la réparation n'est conseillée qu'en modifiant l'unité électronique ou en la remplaçant par une plus avancée.

S'il est nécessaire de remplacer complètement l'EB en le fabriquant vous-même, il n'est alors pas rentable pour des spécialistes professionnels d'effectuer un tel travail. Cela ne peut être fait que par des artisans à domicile et des passionnés d'électronique possédant l'expérience nécessaire.

En Russie, comme dans de nombreux autres pays, les problèmes de recyclage des DSE n'ont pas été résolus. Compte tenu de la prolifération rapide des LFC, cela pourrait créer un problème sérieux dans un avenir proche. Il convient également de tenir compte du fait qu'à l'heure actuelle, les entreprises commerciales ont accumulé une certaine quantité de produits de ce type défectueux et de mauvaise qualité, avec lesquels elles doivent faire quelque chose. Une partie a refusé de fonctionner dès le premier test, avant même la vente. Encore plus souvent, les échecs surviennent dès les premiers jours d'exploitation, lorsque les acheteurs disposent encore des documents d'achat et qu'ils, indignés par ce fait, les restituent, défendant leurs droits. Naturellement, leur nombre augmentera rapidement à l’avenir. Pour que la société change d'attitude face au problème du recyclage, des mesures supplémentaires seront très probablement nécessaires.

Compte tenu du coût relativement élevé des ESL, il pourrait s'agir dans un premier temps, par exemple, d'organiser des points de collecte pour leur élimination, ce qui permettrait au consommateur de confirmer qu'il a remis un ESL défectueux et qu'il peut bénéficier d'une réduction lors de l'achat d'un nouveau. . Bien entendu, ce n'est pas la seule proposition, et les représentants des grands fabricants, fournisseurs, commerces et autorités d'ESL devraient développer une politique unifiée sur cette question, ce qui permettrait d'économiser de l'argent qui devrait autrement être dépensé pour l'amélioration de l'environnement. Il serait utile que les réparateurs participent également à la résolution de ces problèmes.

littérature

  1. Shirokov V. Lampes fluorescentes électroniques compactes : choisir, utiliser, réparer. "Radiohobby", n° 3, 2001, p. 48-52.
  2. Dyakonov V., Remnev A., Smerdov V. Ballasts électroniques. "Réparation et service", n° 9, 2001, p. 29-38.
  3. Sameluk V. Source d'alimentation pour lampes fluorescentes de faible puissance. "Électricien", n° 5, 2002, p. 9-10.
  4. Kavyev A. Sources d'alimentation pour lampes fluorescentes. "Radio", n°4, 2007, p. 41-45.
  5. Kashkarov A. Lampes à économie d'énergie : astuces de réparation. "Radiomir", n° 10, 2009, p. 45.
  6. Kashkarov A. La lampe à économie d'énergie clignote ! "Radiomir", n° 3, 2010, page 34.
  7. Andreev S. Retour de la lampe à incandescence. « Radioconstructeur », n°12, 2010, p. 26.

Auteur : V. Efremov

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