Теоретическое обоснование
Светодиоды работают при низком напряжении – порядка 2-3В. Но самое главное, для нормальной работы требуется не стабильность напряжения, а стабильность тока
, по ним протекающего. При понижении тока снижается яркость свечения, а превышение приводит к выходу из строя диодного элемента. Полупроводниковые устройства, к которым относятся светодиоды, имеют ярко выраженную зависимость от температуры. При нагреве сопротивление перехода падает и возрастает прямой ток.
Простой пример: источник стабильного напряжения выдает 3В, при токе потребления светодиода 20мА. При повышении температуры напряжение на светодиоде остается неизменным, а ток возрастает вплоть до недопустимых значений.
Для исключения описанной ситуации, источники света на полупроводниках запитывают от стабилизатора тока, он же драйвер. По аналогии с люминесцентными лампами драйвер иногда называют балластом для светодиодов.
Наличие входного напряжение 220В вместе с требованием стабилизации тока приводит необходимости создания сложной схемы питания светодиодных ламп.
Практическая реализация идеи
Простейший источник питания светодиодов от сети 220В имеет следующий вид:
На приведенном рисунке резистор обеспечивает падение излишка напряжения питающей сети, а диод, включенный параллельно, защищает LED элемент от импульсов напряжения обратной полярности.
Как видно из рисунка, что можно проверить расчетами, требуется гасящий резистор большой мощности, выделяющий во время работы много тепла.
Ниже приведена схема, где вместо резистора используется гасящий конденсатор
Использование в качестве балласта конденсатора позволяет избавиться от мощного резистора и повысить КПД схемы. Резистор R1 ограничивает ток в момент включения схемы, R2 служит для быстрого разряда конденсатора в момент выключения. R3 дополнительно ограничивает ток через группу светодиодов.
Конденсатор С1 служит для гашения излишков напряжения, а С2 сглаживает пульсации питания.
Диодный мост образован четырьмя диодами типа 1N4007, которые можно выпаять из негодной энергосберегающей лампы.
Расчет схемы произведен для светодиодов HL-654H245WC с рабочим током 20мА. Не исключено применение аналогичных элементов с таки током.
Так же, как и в предыдущей схеме, здесь не обеспечивается стабилизация тока. Чтобы исключить выход светодиодов из строя, в схеме балласта для светодиодных ламп емкость конденсатора С1 и сопротивление резистора R3 выбраны с запасом, чтобы при максимальном входном напряжении и повышенной температуре светодиодов, ток через них не превышал допустимых значений. В нормальном режиме ток через диоды несколько менее номинального, но на яркости лампы это практически не сказывается.
Недостаток подобной схемы заключается в том, что использование более мощных светодиодов потребует увеличение емкости гасящего конденсатора, имеющего большие габариты.
Аналогично выполняется питание светодиодной ленты от платы энергосберегающей лампы. Важно, чтобы ток светодиодной ленты соответствовал линейке светодиодов, то есть 20мА.
Общие сведения
Элемент питания
По сути, такая схема является практически готовым импульсным блоком питания. Не хватает в нём только разделительного трансформатора с выпрямителем. Поэтому, если колба цела, можно не боясь ртутных испарений, попытаться разобрать корпус. Кстати именно осветительные элементы лампочек чаще всего выходят из строя: из-за выгорания ресурса, нещадной эксплуатации, слишком низких (или высоких) температур и т.д. Внутренние платы более-менее защищены герметичным корпусом и деталями с запасом прочности. Советуем перед началом ремонтно-восстановительных работ поднакопить некоторое количество ламп (можете поспрашивать на работе или у знакомых – обычно такого добра везде хватает). Ведь не факт что все они будут ремонтопригодны. В данном случае нам важна именно работоспособность балласта (т.е. платы, встроенной внутри лампочки).
Возможно, в первый раз и придётся немного покопаться, но зато потом вы за час сможете собрать примитивный блок питания для устройств, подходящих по мощностям. Если Вы планируете создавать блок питания, выбирайте модели люминесцентных ламп помощнее, начиная от 20 Вт. Впрочем, менее яркие лампочки тоже пойдут в ход — они могут использоваться как доноры нужных деталей. И в результате из пары-тройки сгоревших экономок вполне можно создать одну вполне дееспособную модель, будь то рабочая лампочка, блок питания или зарядное устройство для аккумуляторов. Чаще всего мастера-самоучки используют балласт экономок для создания 12-ваттных блоков питания. Они могут подключаться к современным светодиодным системам, ведь 12 V – это рабочее напряжение большинства самых распространённых в быту приборов, в том числе и осветительных. Такие блоки обычно прячутся в мебели, поэтому внешний вид узла особого значения не имеет. И даже если внешне поделка получится неаккуратной – ничего страшного, главное позаботиться о максимальной электробезопасности. Для этого тщательно проверяйте созданную систему на работоспособность, оставляя поработать её в тестовом режиме на продолжительное время. Если скачков напряжения и перегрева не наблюдается – значит, Вы всё сделали правильно. Понятно, что намного жизнь обновлённой лампочке вы не продлите — всё равно рано или поздно ресурс исчерпывается (выгорает люминофор и нить накала). Но согласитесь, почему бы не попытаться восстановить вышедшую из строя лампу в течение полугода-года после покупки.
Используем драйвер энергосберегающей лампы
Более надежна схема, когда используется драйвер из энергосберегающей лампы с минимальными переделками. В качестве примера на рисунке показана переделка энергосберегающей лампы мощностью 20Вт для питания мощного светодиода с током потребления 0.9А.
Переделка светодиодной лампы для питания светодиодов
Переделка электронного балласта для светодиодных ламп в данном примере минимальна. Большая часть элементов в схеме оставлена от драйвера старой лампы. Изменениям подвергся дроссель L3 и добавлен выпрямительный мост. В старой схеме между правым выводом конденсатора С10 и катодом диода D5 была включена люминесцентная лампа.
Теперь конденсатор и диод соединены напрямую, а дроссель используется в качестве трансформатора.
Переделка дросселя заключается в намотке вторичной обмотки, с которой и будет сниматься напряжение для питания светодиода.
Не разбирая дроссель, на него нужно намотать 20 витков эмалированного провода диаметром 0.4мм. При включении напряжение холостого хода вновь выполненной обмотки должно составлять около 9.5–9.7В. После подключения моста и светодиода, амперметр, включенный в разрыв питания LED элемента, должен показывать около 830–850мА. Большее или меньшее значение требует коррекции количества витков трансформатора.
Диоды 1N4007 или аналогичные, можно использовать от другой неисправной лампы. Диоды в экономках используются с большим запасом по току и напряжению, поэтому выходят из строя крайне редко.
Все приведенные схемы светодиодных драйверов из энергосберегающей лампы, хоть и обеспечивают низковольтное питание, имеют гальваническую связь с сетью переменного тока, поэтому при работе по отладке нужно соблюдать меры предосторожности.
Наилучшим и самым безопасным будет использование при работе разделяющего трансформатора с одинаковыми первичной и вторичной обмотками. Имея на выходе те же самые 220В, трансформатор будет обеспечивать надежную гальваническую развязку первичной и вторичной цепей.
Автор статьи наглядно показал, как разобрать и что можно добыть для повторного использования из старой энергосберегающей лампы. Таким образом можно «вернуть» часть денег заплаченных за эту лампу в свое время. Если же удастся сохранить корпус с цоколем, то его можно использовать для изготовления других ламп. Сейчас модно делать своими руками светодиодные лампы из подручных средств.
Перегоревшая энергосберегающая лампа
Привет всем,
сегодня я хочу показать вам, как вы можете сделать большую часть из этих денег вы вложили в энергосберегающие лампы путем извлечения его полезных деталей после он сгорел.
Цель:
Цель этой Instructable, чтобы показать вам источник свободной части можно использовать для следующих проектов и снижения потерь электроэнергии.
Вы можете получить эти детали из энергосберегающих ламп:
- Конденсаторы
- Диоды
- Транзисторы
- Катушки
Необходимые инструменты:
- плоскую отвертку или пилу/режущий инструмент
- оловоотсос
- паяльник
Пожалуйста, прочитайте следующий текст для вашей же безопасности. Я не хочу, чтобы люди пострадали так что читайте и, пожалуйста, будьте осторожны.
Файл readme:
- Перед началом убедитесь, что стеклянные тела энергосберегающая Лампа разбита! Если он сломан, нужно запечатать его в сумку или какой-то контейнер, чтобы избежать попадания воздействию ртути внутри лампы.
- Будьте очень осторожны, чтобы не повредить стекло и корпус светильника! Не пытайтесь открыть лампу, повернув стекло кузова или пытается порвать или как-то так.
- Не пытайтесь открыть лампу сразу после этого сгорел. Он содержит высоковольтный конденсатор, который должен выполнять первым! Не прикасайтесь к печатной плате, если Вы не знаете, если конденсатор остается заряженным или вы можете получить удар током!
- Я думаю, что лучший совет, чтобы распоряжаться сгорел или разбитые энергосберегающие лампы, чтобы положить их в емкость (например, ведро с крышкой или как-то так) и хранить контейнер в безопасном месте, пока вы не найдете место, чтобы переработать их.
- Пожалуйста, не выбрасывайте энергосберегающие лампы в мусорное ведро! Энергосберегающие лампы являются экологически опасными и могут нанести вред людям!
Подготовительные работы
В качестве примера — ниже приведена схема люминесцентной лампочки Vitoone, но принципиально состав плат от разных производителей отличается не сильно. В данном случае представлена лампочка достаточной мощности – 25 ватт, из неё может получиться отличный зарядный блок на 12 В.
Схема лампы Vitoone 25W
Сборка блока питания
Красным цветом на схеме обозначен осветительный узел (т.е. колба с нитями накала). Если нити в нём перегорели, тогда эта часть лампочки нам больше не понадобится, и можно смело откусить контакты от платы. Если лампочка всё же горела перед поломкой, хоть и тускло, можно потом попытаться реанимировать её на какое-то время, подсоединив к рабочей схеме с другого изделия. Но речь сейчас не об этом. Наша цель — создать блок питания с балласта, добытого из лампочки. Итак, удаляем все что находится между точками А и А´ на приведённой выше схеме. Для блока питания небольшой мощности (приблизительно равной исходной у лампочки-донора) достаточно лишь небольшой переделки. На месте удалённого лампочного узла нужно установить перемычку. Для этого просто примотайте новый отрезок провода к освободившимся штырькам — на месте крепления бывших нитей накала энергосберегающей лампочки (или к отверстиям под них).
В принципе Вы можете попытаться немного повысить генерируемую мощность, снабдив дополнительной (вторичной) навивкой уже имеющийся на плате дроссель (он обозначен на схеме как L5). Таким образом, его родная (заводская) навивка становится первичной, а ещё один слой вторичной — обеспечивает тот самый резерв мощности. И опять же, его можно регулировать количеством витков или толщиной навиваемого провода.
Подключение блока питания
Но, понятно, намного нарастить исходные мощности не удастся. Всё упирается в размеры «рамки» вокруг ферритов – они весьма ограничены, т.к. изначально предполагались для использования в компактных лампах. Зачастую удаётся нанести витки только в один слой, восьми – десяти для начала будет достаточно. Старайтесь накладывать их равномерно по всей площади феррита, чтобы получить максимальную производительность. Такие системы очень чувствительны к качеству навивки и будут неравномерно нагреваться, и в конце-концов придут в негодность. Рекомендуем на время проведения работ выпаять со схемы дроссель, так как иначе выполнить намотку будет нелегко. Очистите его от заводского клея (смол, плёнок и т.д.). Визуально оцените состояние провода первичной намотки, проверьте целостность феррита. Так как если они повреждены, нет смысла в дальнейшем продолжать с ним работать. Перед началом вторичной намотки проложите по верху первичной обмотки полоску бумаги или электрокартона, чтобы исключить вероятность пробоя. Липкая лента в данном случае не самый лучший вариант, так как со временем клеевой состав оказывается на проводах и ведёт к коррозии. Схема доработанной платы из лампочки будет выглядеть так
Схема доработаной платы из лампочки
Многие не понаслышке знают, что делать обмотку трансформатора своими руками то ещё удовольствие. Это скорее занятие для усидчивых. В зависимости от количества слоёв на это можно потратить от пары часов, до целого вечера. Ввиду ограниченности пространства дроссельного окна для создания вторичной обмотки рекомендуем использовать лакированный медный кабель, сечением 0,5 мм. Потому что проводам в изоляции там просто не хватит места для навивки сколько-нибудь значимого количества витков. Если надумаете снять изоляцию с имеющегося у вас провода, не пользуйтесь острым ножом, т.к. после нарушения целостности внешнего слоя обмотки на надёжность такой системы придётся только надеяться.
Импульсный блок и его назначение
С обоих концов этой трубки установлены электроды, катод и анод. После подачи на них тока, они начинают нагреваться. Достигнув необходимой температуры они выпускают электроны, которые ударяются об молекулы ртути и та начинает излучать ультрафиолетовый свет.
Ультрафиолет конвертируется в видимый для человеческого глаза спектр благодаря люминофору, который находится в трубке. Таким образом, лампа зажигается спустя некоторое время. Обычно скорость загорания лампы зависит от срока её выработки. Чем дольше лампа работала, тем больше будет промежуток между включением и полным зажиганием.
Чтобы понять предназначение каждой из составляющих ибп, следует разобрать по отдельности какие функции они выполняют:
- R0 – работает ограничителем и предохранителем блока питания. Он стабилизирует и останавливает излишний поток питания тока в момент включения, который протекает через диоды выпрямляющего устройства.
- VD1, VD2, VD3, VD4 – используются как мостовые выпрямители.
- L0, C0 – фильтруют подачу тока и делают её без перепадов.
- R1, C1, VD8 и VD2 – запускная цепь преобразователей. Процесс запуска происходит следующим образом. Источник зарядки конденсатора С1 является первый резистор. После того как конденсатор набирает такой мощности, что способен пробить динистор VD2, он самостоятельно открывается и попутно открывает транзистор, что вызывает автоколебание в схеме. Затем прямоугольный импульс направляется на катод диода VD8 и возникающий минусовый показатель закрывает второй динистор.
- R2, C11, C8 – делают стартовый процесс преобразователей более лёгким.
- R7, R8 – Делают закрытие транзисторов более эффективным.
- R6, R5 – создают границы для тока на базах каждого транзистора.
- R4, R3 – работают как предохранители в случае резкого повышения напряжения в транзисторах.
- VD7 VD6 – предохраняют каждый транзистор бп от возвратного тока.
- TV1 – обратный трансформатор для связи.
- L5 – дроссель балластный.
- C4, C6 – конденсаторы разделения, где всё напряжение и питание разделяется пополам.
- TV2 – трансформатор для создания импульсов.
- VD14, VD15 – диоды, работающие от импульсов.
- C9, C10 – фильтрующие конденсаторы.
Благодаря правильной расстановке и тщательному подбору характеристик всех перечисленных составляющих, мы и получаем блок питания необходимой нам мощности для дальнейшего использования.
Отличия конструкции лампы от импульсного блока
Очень похожа по строению импульсного блока питания, из-за чего сделать импульсный бп можно очень легко и быстро. Для переделки, необходимо установить перемычку и дополнительно установить трансформатор вырабатывающий импульсы и который оснащён выпрямителем.
Для облегчения ибп, удалена стеклянная люминесцентная лампа и некоторые составляющие конструкции, которые были заменены специальным соединителем. Вы могли заметить, что для изменения необходимо выполнить всего несколько простых операций, и этого будет вполне достаточно.
Плата с энергосберегающей лампы
Выдаваемый показатель мощности, ограничен размером используемого трансформатора, максимальным возможным пропускным показателем основных транзисторов и габаритами охлаждающей системы. Чтобы увеличить немного мощность, достаточно намотать ещё обмотки на дроссель.
Рассчитываем ёмкость необходимого напряжения
Для экономии используют конденсаторы с маленьким показателем ёмкости. Именно от них будет зависеть показатель пульсации входящего напряжения. Для снижения пульсации, необходимо увеличивать объём конденсаторов тоже делается для увеличения показателя пульсации только в обратном порядке.
Для снижения размеров и улучшения компактности, возможно, применять конденсаторы на электролитах.
К примеру, можно использовать такие конденсаторы, которые вмонтированы в фототехнику. Они обладают ёмкостью 100µF х 350V.
Чтобы обеспечить бп показателем двадцать ватт, достаточно использовать стандартную схему от энергосберегающих светильников и вовсе не наматывая дополнительной намотки на трансформаторы. В случае, когда дроссель обладает свободным пространством и может дополнительно уместить витки, можно их добавить.
Таким образом, следует добавить два-три десятка витков обмотки, чтобы была возможность подзаряжать мелкие устройства или использовать ибп как усилитель для техники.
Схема блока питания на 20 ватт
Если вам требуется более эффективное увеличение показателя мощности, можно использовать самый простой провод из меди, покрытый лаком. Он специально предназначен для обмотки. Убедитесь что изоляция на стандартной обмотке дросселя достаточно качественная, так как эта часть будет находиться под значением входящего тока. Также следует оградить её от вторичных витков с помощью бумажной изоляцией.
Действующая модель БП мощность – 20 Ватт.
Для изоляции используем специальный картон толщиной 0.05 миллиметра или 0.1 миллиметра. В первом случае необходимо два слова, во втором достаточно одного. Сечение обмоточного провода используем из максимального больших, количество витков будет подбирать методом проб. Обычно витков необходимо достаточно мало.
Проделав все необходимые действия, вы получаете мощность бп 20 ватт и рабочую температура трансформатора шестьдесят градусов, транзистора сорок два. Большую мощность сделать не получиться, так как размеры дросселя ограничены и сделать большее количество обмотки не получится.
Уменьшение поперечного диаметра используемого провода конечно увеличит численность витков, но на мощность это повлияет только в минус.
Чтобы иметь возможность поднять мощность бп до сотни ватт, необходимо дополнительно докрутить импульсный трансформатор и расширить ёмкость фильтровочного конденсатора до 100 фарад.
Схема 100 ватт БП
Чтобы облегчить нагрузку и уменьшить температуру транзисторов, к ним следует добавить радиаторы для охлаждения. При такой конструкции, КПД получится в районе девяноста процентов.
Следует подключить транзистор 13003
К электронному балласту бп следует подключить транзистор 13003, который способен закрепляться с помощью фасонной пружины. Они выгодны тем, что с ними нет необходимости устанавливать прокладку из-за отсутствия металлических площадок. Конечно, их теплоотдача значительно хуже.
Лучше всего проводить закрепления с помощью винтов М2.5, с заранее установленной изоляцией. Также возможно использовать термопасту, которая не передаёт напряжение сети.
Убедитесь что транзисторы надёжно заизолированы, так как через них проходит ток и при плохой изоляции возможно короткое замыкание.
Кардинальные преобразования
В идеале для вторичной обмотки нужно брать такой же тип провода, как и в исходном заводском варианте. Но часто «окно» магнитоприёмника дросселя настолько узкое, что не получается даже намотать один полноценный слой. А ещё ведь обязательно нужно учитывать толщину прокладки между первичной и вторичной обмоткой. В результате кардинально изменить мощности, выдаваемые схемой лампы, без внесения изменений в состав компонентов платы не получится. Кроме того, насколько бы аккуратно вы не выполняли намотку, сделать её так качественно, как в моделях, произведённых заводским способом, вам всё равно не удастся. И в данном случае проще тогда собрать импульсный блок с нуля, чем переделывать «добро», добытое бесплатно из лампочки. Поэтому рациональнее поискать на разборках старой компьютерной или телерадиотехники готовый трансформатор с искомыми параметрами. Он выглядит намного компактнее, чем «самоделка». Да и запас прочности его не идёт ни в какое сравнение.
Трансформатор
И Вам не придётся ломать голову над расчётами количества витков для получения желаемой мощности. Припаял к схеме – и готово! Поэтому если мощность блока питания нужна бóльшая, скажем порядка 100 Вт, тогда придётся действовать радикально. И только имеющимися в лампах запчастями тут не обойтись. Так если Вы хотите ещё больше повысить мощность блока питания, необходимо выпаять и удалить с платы лампочки родной дроссель (обозначен на схеме ниже как L5).
Подробная схема ИБП
Подключенный трансформатор
Затем на участке между прежним местом дросселя и реактивной средней точкой (на схеме этот отрезок находится между разделительными конденсаторами С4 и С6) подсоединяется новый мощный трансформатор (обозначен как TV2). К нему, при необходимости, подсоединяется выходной выпрямитель, состоящих из пары соединительных диодов (они обозначены на схеме как VD14 и VD15). Не помешает попутно заменить на более мощные и диоды на входном выпрямителе (на схеме это VD1-VD4). Не забудьте также установить более ёмкий конденсатор (показан на схеме как С0). Подбирать его нужно из расчёта1 микрофарад на 1 Вт выходной мощности. В нашем случае был взят конденсатор на 100 mF. В результате мы получаем вполне дееспособный импульсный блок питания из энергосберегающей лампы. Собранная схема будет выглядеть примерно так.
