Compact Fluorescent Lamp (CFL)
Kompaktní zářivky mají oproti normálním žárovkám několik výhod. Především je to výrazně nižší spotřeba (až o 80%) a mnohem delší životnost (5 - 15 krát). Mezi nevýhody patří delší start hlavně u dražších typů, nemožnost použít regulátor osvětlení a v neposlední řadě také cena.
Zářivku lze sehnat na trhu obvykle v těchto barvách světla:
Nejčastěji se setkáme s odstínem "teplá bílá", který se nejvíce blíží klasické žárovce a lidem je nejpříjemnější. Kompaktní zářivka používá vakuovou trubici stejně jako klasická zářivka a také princip přeměny elektrické energie na světlo je stejný. Trubice má na koncích dvě elektrody pokryté obvykle bariem. Katoda generuje při vysoké teplotě asi 900 stupňů Celsia množství elektronů, které jsou urychlovány napětím mezi elektrodami a sráží se s atomy směsi argonu a rtuti. Vznikne nízkoteplotní plazma. Přebytečnou energii rtuť vyzáří v podobě UV záření. Luminofor, kterým je pokrytá vnitřní stěna trubice, přemění UV záření na viditelné světlo. Trubice je napájena střídavým proudem, takže se funkce elektrod, katoda a anoda stále střídají. Protože se pro napájení trubice používá měnič, který běží na frekvenci řádově desítky kilohertz, tak CFL zářivka oproti klasické zářivce "nebliká". Měnič obsažený v patici nahrazuje klasickou tlumivku se startérem.
Princip běhu si vysvětlíme na zářivce LUXAR 11W. Zapojení obsahuje část zdrojovou skládající se z odrušovací tlumivky L2, pojistky F1, můstkového usměrňovače z diod 1N4007 a filtračního kondenzátoru C4. Rozběhová část obsahuje D1, C2, R6 a diak. D2, D3, R1, R3 plní ochrannou funkci. Ostatní součástky plní pracovní funkci.
R6, C2 a DIAK slouží k vytvoření prvotního impulsu do báze tranzistoru Q2 a způsobí jeho otevření. Po rozběhnutí je tato část obvodu zablokována diodou D1, přes kterou se při každém otevření Q2 vybije náboj na C2. Nikdy se nepodaří nashromáždit dostatek energie pro znovuotevření diaku. Dále jsou tranzistory buzeny přes malý transformátor T1. Ten se obvykle skládá z feritového prstence se třemi vinutími o několika závitech (5-10). Nyní jsou žhavící vlákna trubice napájena přes kondenzátor C3 napětím vznikajícím na sériovém rezonančním obvodu tvořeným L1, TR1, C3 a C6. Než se trubice rozsvítí, je rezonanční frekvence obvodu určena kapacitou kondenzátoru C3, protože má mnohem menší kapacitu, než C6. V tomto okamžiku je napětí na C3 přes 600V v závislosti na použité trubici. Během startu je špičkový kolektorový proud tranzistory asi 3-5x větší než za normálního běhu. Pokud je trubice poškozena, hrozí zničení tranzistorů.
Jakmile dojde k ionizaci plynu v trubici, dojde prakticky ke zkratování C3, a díky tomu se sníží frekvence řízená nyní pouze C6 a také napětí generované oscilátorem. Je však dostatečné k udržení zářivky rozsvícené. Za normální situace, kdy se tranzistor otevře, se zvětšuje proud tekoucí do transformátoru TR1, dokud se jeho jádro nenasytí a pak zmizí zpětná vazba do báze a tranzistor se uzavře. Potom dojde k otevření druhého tranzistoru buzeného opačně zapojeným vinutím TR1 a celý proces se opakuje.
Častá závada je proražený kondenzátor C3. To hrozí hlavně v případě levnějších zářivek, kde jsou použity levnější součástky na nižší napětí. Pokud trubice včas nenaskočí, hrozí zničení tranzistorů Q1 a Q2 a následně rezistorů R1, R2, R3, R5. Měnič je při startu velmi přetěžován a tranzistory obvykle nevydrží delší tepelné zatížení. Pokud tedy doslouží trubice, zničí se obvykle následně i elektronika. Při dosloužení trubice se také může přepálit jedno z vláken elektrod a měnič pak už nenaběhne, ale elektronika to přežije. Někdy může dojít k prasknutí trubice vlivem vnitřního pnutí a rozdílu teplot. Nejčastěji vznikne porucha při zapínání zářivky.
Oprava elektroniky obvykle znamená výměnu kondenzátoru C3, pokud je proražen. Pokud shoří pojistka, došlo zřejmě ke zničení obou tranzistorů Q1 a Q2 a rezistorů R1, R2, R3, R5. Také je třeba vyměnit pojistku např. nahrazením rezistorem 0,5 ohmu. Závady se mohou sčítat. Například kvůli proraženému kondenzátoru dojde k tepelnému přetížení tranzistorů a k jejich následnému zničení. Nejvhodnější tranzistory jsou MJE13003, které se ovšem špatně shánějí. Nahradil jsem je BD129, které jsou sice běžně vedené, ale také mám problém s jejich sehnáním. Existují slabší varianty jako 2SC2611, 2SC2482, BD128, BD127, ale nejsem si jistý, jestli dlouhodobě vydrží. Originální tranzistory se na našem trhu vůbec nevyskytují. Pokud nevadí velikost pouzdra TO220, je možné použít tranzistory MJE13007.
Zářivka je obvykle složena ze dvou částí. Jedna je plastiková destička s otvory pro trubici, a zobáčky. Trubice je k ní přitmelená. Druhá mohutnější část má na konci žlábky pro zacvaknutí zobáčků ze spodní části. Uvnitř je plošný spoj se součástkami, na který jsou připájeny vývody z trubice. Z horní strany vedou drátky k vrcholu zářivky, kde jsou připájeny, nebo zalisovány pod závit. Oba dva plastikové díly jsou do sebe zacvaknuté a někdy také zalepené. Obvykle stačí opatrně páčit menším šroubovákem postupně po celém obvodu zářivky do spáry mezi plastikové části a dojde k povolení lepidla. Potom se více zapáčí v místě zobáčku a dojde k 'rozlousknutí' obalu na samostatné části viz. foto. Pro opětovné složení stačí oba díly do sebe jen zaklapnout.
Většina těchto kompaktních zářivek používá stejné, nebo velmi podobné zapojení. Dražší kompaktní zářivky používají trochu složitější zapojení s předžhavením elektrod a díky tomu mají delší životnost. Momentálně žádnou takovou nemám. Tyto zářivky se téměř nevyplatí opravovat, protože cena těch levnějších se pohybuje kolem 50,- Kč a cena práce je dnes podstatně vyšší. Zapojení vznikla při opravě kompaktních zářivek a slouží pouze pro výzkumné a opravné účely. Informace jsem čerpal při obkreslování a zkoumání zapojení a ze zdrojů uvedených níže.
Zářivka Bigluz 20W používá klasické zapojení s nepatrnými obměnami. Hodnoty součástek jsou přizpůsobené většímu výkonu.
Fotografie rozebrané zářivky Bigluz 20W.
Zářivka Isotronic 11W používá trochu odlišné zapojení, kde je hlavně vyřazen startovací obvod s diakem. Startování probíhá pravděpodobně pomocí kondenzátoru C1.
Zářivka Luxtek 8W používá opět klasické zapojení s nepatrnými obměnami. Zajímavý je snad jen termistor, který se pravděpodobně stará o hladší náběh zářivky po předehřátí.
Fotografie destičky s elektronikou a horní částí obalu se závitem.
Zářivka Maway 11W používá také odlišné zapojení jako zářivka isotronic.
Zářivka Maxilux 15W používá úplně klasické zapojení.
Zářivka Polaris 11W má malý závit a má trochu pozměněné hodnoty součástek. Jinak je zapojení víceméně klasické.
Zářivka BrownieX 20W má také zjednodušené zapojení jako zářivka isotronic.
Zářivka PHILIPS ECOTONE 11W má opět zjednodušené zapojení jako zářivka isotronic. Tato zářivka má oproti ostatním správně dimenzované součástky, takže by elektronika měla vydržet déle. I zapojení je méně ošizené. Má tlumivku L2 proti VF rušení, kondezátor C1 na 1200V, který je velmi napěťově namáhaný. Také trubice je výrazně kvalitnější oproti neznačkovým výrobkům. Barva "warm white" opravdu velmi připomíná barvu svitu obyčejné žárovky a nemá patrný růžový nádech. Take trubice je nepatrně delší a má oproti jiným 11W zářivkám větší svítivost. Všechny tyto úsporné zářivky co mám, i z jiných sérií, mají shodnou barvu světla a svítivost. Narozdíl například od zářivek MAWAY, kde má každá jinou barvu světla, některým odešla elektronika, jiné zase zmizelo vakuum z trubice apod. Řekněme, že je vidět, že značkový výrobce se snaží udržet kvalitu na rozumné úrovni. Tato nižší řada zářivek Philips se dá sehnat za cenu kolem 90,- Kč. Mám těchto zářivek již několik a zatím odešla jedna. Philips vyrábí ještě dražší řadu úsporných zářivek s delší životností, ale od té nemám zatím schéma.
Fotografie rozebrané zářivky Philips.
Zářivka IKEA 7W má klasické zapojení jako Luxar 11W. Hodnoty součástek jsou přizpůsobeny nižšímu výkonu. Součástky jsou dostatečně napěťově dimenzovány. Závada byla taková, že se přerušilo jedno ze žhavicích vláken. Zářivka svítila nepřetržitě celý rok, což je přes 8500 hodin. Na svůj odchod měla skutečně nárok. Skutečná životnost odpovídala uváděné výrobcem.
Fotografie rozebrané zářivky IKEA 7W
Zářivka OSRAM DULUX EL 11W má opět klasické zapojení pouze s drobnými obměnami. Měla malý závit a byla plně funkční.
Zářivka OSRAM DULUX EL 21W je zapojena úplně klasicky. Narozdíl od předchozí OSRAMky nemá termistor pro pomalý start. Měla přepálené jedno žhavicí vlákno.
Zářivka EUROLITE 23W je zapojena úplně klasicky. Za schéma děkuji Mardovi.
Elektronický předřadník SINECAN 5 pro dvě zářivkové trubice je zapojen prakticky stejně jako většina úsporných žárovek. Drobný rozdíl je v napájení trubic před diodou D6 a zapojení rozběhových kondenzátorů C10 a C11 kolem trubic. Není mi úplně jasné, proč je to takto zapojeno. Předřadník neobsahuje pojistku, pouze tam je vlasový spoj na plošném spoji, který při poruše rozstříkne měď po izolační podložce. Vadné předřadníky odešly kvůli elektrolytickému kondenzátoru, který se nafouknul a shořely pak tranzistory a rezistory R3, R4, R5 a R6.
Fotografie otevřeného předřadníku.
Tato žárovka je zajímavá snad jen svým příkonem 25W, jinak má klasické zapojení.
Žárovky Philips Genie používám již několik let. Jsem s nimi vcelku spokojen. Jejich výhoda je velmi kompaktní provedení trubice, které umožňuje montáž do svítidel s malým prostorem pro žárovku. Rozsvítí se téměř okamžitě po zapnutí. Nepozoroval jsem, že by to mělo negativní vliv na jejich životnost.
Fotografie rozebrané žárovky.
Tato žárovka má téměř identické zapojení, jako její 11W varianta. Má navíc pouze dvě ochranné diody D6 a D7 a má lehce upravené hodnoty některých součástek. Tranzistory jsou výkonnější typ 13003.
Nuno Sucena Almeida úspěšně opravoval elektronický předřadník a poslal mi jeho schéma, které nyní uvádím. Schéma je úplně stejné jako většina jiných předřadníků. Zajímavé je použití zdvojovače napětí, protože lampa je na 120V, ale elektronika je navržena na 230V. Zde je článek autora: http://slug.blog.aeminium.org/2012/03/01/electronic-ballast-repair/
Další úsporka s klasickým zapojením. Jediná zajímavost je její miniaturní provedení. Měla přerušené jedno žhavící vlákno.
Fotografie rozebrané žárovky OSRAM.
English
Česky