拆解「罷工」的CFL燈泡:故障出在哪?

作者 : Brian Dipert,EDN專欄作者

待拆解的這兩個「代宰羔羊」都是13W (相當於60W白熾燈) T2 外形的 CFL燈泡,據稱擁有825lm輸出。我不記得曾經出現爆裂聲、冒煙或其他鎮流器元件故障的跡象,也沒有看到任何膨脹的電容器、燒焦的電路或是變色的底座等,究竟是什麼原因導致這些 CLF 燈泡故障?

我最近更換掉兩個「罷工」的小型螢光燈(CFL)燈泡後一直在想,CFL燈泡與LED 燈泡的內部結構究竟有哪些差別?我猜可能會在LED 燈泡中發現更多的被動的類比和電源元件(同時也相對地較缺乏數位元件)。但具體情況如何,也只有一種方法才能揭曉了,是吧?

過去幾年來,我拆解過各種 LED 燈泡,涵蓋了標準版彩色版Zigbee 控制版Wi-Fi增強版以及藍牙增強,因此已經累積了大量資訊可供比較。

待拆解的這兩個「代宰羔羊」都是13W (相當於60W白熾燈) T2 外形的 CFL燈泡,據稱擁有825流明(lm)輸出、「通用」且均採用普通的包裝。但這兩個CFL燈泡外觀並沒任何故障跡象,究竟是哪裡出了問題?

photo of CFL bulb package以下是第一個CFL燈泡的外觀照片:photo of a CFL bulb

photo of the other side of a CFL bulb接著是第二個CFL燈泡照片,它並附有直徑為0.75英吋(19.1mm)的1美分硬幣,用於比較大小:photo of the second CFL bulb laying on a table

photo of the other side of the second CFL bulb laying on a table with a penny for scale

接下來是產品標記的一系列特寫:

photo of the markings on a CFL bulb base

photo of the markings on a CFL bulb base

photo of the markings on a CFL bulb base

photo of the markings on a CFL bulb base

看看位於兩端的被動氣流通風口:

photo of a CFL bulb's bottom vents

photo of a CFL bulb's top vents

是時候著手拆解了。

雖然從接縫來看,底座的兩半可能是壓嵌在一起的,但它們的結合很可能也透過黏合劑增強了。

連接在末端的玻璃管使得要將它們分開更加複雜,很可能造成破壞;因此,我用薄型鋼鋸切割:

photo of a CFL bulb in a vice with a hacksaw for cutting it open

photo of the saw cut made into the CFL bulb base

隨後插入(並扭動)一把寬平頭螺絲起子,終於完成了操作:

photo of the CFL bulb cracked open

photo of the CFL bulb's components exposed

photo of the CFL bulb cracked open showing the PCB

在第3張照片中,您可以看到將 PCB 連接到底座電觸點的兩根電線。

它們的兩端似乎都焊接得很牢固,所以我只能剪斷它們,讓 PCB 頂部(即「鎮流器」)完全暴露在外:

photo of the empty CFL base

photo of the exposed CFL bulb PCB

以下是三個不同方向的直拍鏡頭:

photo of the top of the CFL bulb PCB

photo of the top of the CFL bulb PCBphoto of the top of the CFL bulb PCB

明顯的組成元件包括環形電感器和變壓器,以及離散式電晶體和幾個不同尺寸的電容器和其他電感器(更偏好類比/電源的讀者,您可能還注意到更多/其他值得注意的元件吧?)。同時值得注意的是,兩根線對,大概是連接到盤繞螢光燈管的兩端。讓我們來瞭解一下:

photo of the wiring connecting the CFL bulb and PCB

photo of the wiring cut between the CFL bulb and PCB

這四根電線中有一根相當短,所以我讓它保持連接:

photo of the PCB pulled away from the CFL bulb

這塊PCB的背面非常不起眼,除非您喜歡焊點以及標準和雙向二極體的組合:

photo of the bottom of the CFL bulb's PCB

現在讓我們來看看第二個CFL燈泡:

photo of the second CFL bulb cracked open

這是鎮流器的另一系列特寫照片:photo of the top of the second CFL PCBphoto of the top of the second CFL PCBphoto of the top of the second CFL PCB

photo of the top of the second CFL PCB

這一次,我將連接至螢光燈管的所有四根電線都剪掉了(前面提到在一開始的過程中就剪掉了在燈管上的一根電線):

a photo of the bottom of the CFL tubes

這樣就可以更清晰地直接拍攝PCB的背面了:

photo of the bottom of the second CFL's PCB

那麼,回到這篇文章的主題,是什麼原因導致這些CFL燈泡出現故障?

潛在的可能性很多,加上這些燈泡已經在我放置成堆的待拆解項目中一段時間了,所以有一點被我遺忘了。但我不記得曾經出現爆裂聲、冒煙或其他鎮流器元件故障的跡象,也沒有看到任何膨脹的電容器、燒焦的電路或是變色的底座等等。

相反地,回顧前面的概覽照片(特別是看到底座附近螢光燈管的變黑部份),您可能因此作出結論(如同我所見)­­——這兩種情況的根本原因在本質上更傳統:電極燈絲退化!

(參考原文:Teardown: What caused these CFL bulbs to fail?,by Brian Dipert)

本文同步刊登於EDN Taiwan 2021年10月號雜誌

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