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.
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.