Инструкция по изготовлению импульсного блока питания из энергосберегающей лампы

Как сделать светодиодную лампу

Необходимые материалы

Для того чтобы переделать энергосберегающую лампочку в светодиодную своими руками, необходимо иметь при себе следующий список материалов:

1. Сгоревшую, вышедшую из строя лампу.
2. Небольшой кусок стеклотекстолита для соединения деталей между собой. Если есть другие идеи (кроме пайки), можете воспользоваться своей для решения вопроса, как крепить светодиоды.
3. Комплект радиоэлементов, соответствующих определённой схеме, в том числе светодиоды. Специалисты советуют выбирать для сборки светодиодной лампочки своими руками обычные детали, которые в большом ассортименте представлены на каждом радиорынке, где их стоимость существенно ниже.
4. Конденсатор объёмом 0,022 Mf, напряжение в котором составляет 400 V, одно сопротивление рассчитано на 1 мОм и пара сопротивлений на 200 Ом.
5. Светодиоды — дешевле выпаять в нужной численности посредством ленты.

Изготовление схемы

Процесс создания схемы своими руками начинается с вырезания из текстолита окружности, диаметр которой равен 30 мм. Далее нанесите на круге дорожки, хорошо справляется с этой задачей лак для покраски ногтей. После покрытия одного слоя, отставьте деталь в сторону до тех пор, пока она полностью не высохнет.

Схема соединения элементов

В это время можно заняться химией, а именно своими руками изготовить массу, растворяющую медь. Для этого следует смешать медный купорос и обычную кухонную соль в соотношении 1:2. Обязательно добавьте небольшой объём тёплой воды (но не горячей!) и в полученную смесь окуните будущую плату. Уже через сутки вы заметите, как медь исчезла с текстолитового круга, осталась только та часть, которая была обработана лаком.

На завершающем этапе производится пайка. Однако прежде чем переходить к этой фазе, воспользуйтесь специальным растворителем и избавьтесь от слоя лака. Затем пролужите имеющиеся дорожки.

Схема светодиодной лампы

Возьмите миллиметровое сверло и на участках фиксации элементов сделайте отверстия. Наконец переходите к полноценной пайке схемы. Если вы не новичок в работе с паяльником и имеете определённые навыки, для создания светодиодной лампочки с напряжением 220 V своими руками, точнее, платы её драйвера, достаточно выделить 30 свободных минут.

Процесс сборки не обходится без разбора старой энергосберегающей лампы. Пропилите полотнищем по металлу периметр на самом конце пластика. Вытащите все внутренние детали, оставьте только провода, исходящие от цокольной части старого светильника. Снова вооружитесь паяльником и зафиксируйте плату к этим проводам.

Закрепите схему, оснащённую светодиодами, на внутренней поверхности пластика. Перед окончательной поклейкой включите лампу, если она работает — воспользуйтесь термоклеем.

Как обойтись без пайки

Некоторых может не устраивать пайка, в этом случае в качестве альтернативы драйвер для изделия заменяется полноценным блоком питания, предназначенным для фиксации и работы светодиодной ленты. Именно за счёт применения целого куска ленты, а не её отдельных отрезков, пайка и глобальная переделка не требуются.

С чем могут возникнуть проблемы? С размерами блока питания. Здесь понадобится либо переделать электропроводку от А до Я (освещение здания сводится к одной ветке), либо каждый светильник или ряд изделий запитать другим трансформатором. Если дом оснащён точечными осветительными приборами, можно выделить из цепи самый первый и поместить перед ним блок питания, после чего вместо ламп на 220 V установить самодельные светодиодные модели 12 V.

Как собрать лампочки

Сборка освещающих изделий своими руками осуществляется из пластиковых труб, порезанных на отдельные отрезки. По сторонам труб с помощью паяльника закрепляется светодиодная лента, обязательно сверьтесь с параллельной схемой. На конце пучка проводов разместите два штырька, выступающих в качестве цоколя.

Если светильники оснащены традиционным патроном для фиксации лампы, процесс упрощается в разы — достаточно модернизировать старые энергосберегающие приборы, причём применять внутренние платы уже нет необходимости. Как и в предыдущий раз, образец разбирается, а все «внутренности», кроме проводов цоколя, изымаются. Колпачок, из которого выходили люминесцентные трубки, закрывается цилиндром, выполненным из пластика, на котором фиксируются участки светодиодной ленты. Эти ленты подключаются к проводам из цоколя.

https://youtube.com/watch?v=ISalGPhtjtQ

При подключении учитывайте «+» и «-». Плюс желательно припаять к нижней составляющей цоколя. Если подключение не дало результатов, разрешить проблему можно, переподключив выход блока питания к проводам.

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.

Как сделать блок питания из энергосберегающей лампы

Может показаться, что это дело так называемых радиолюбителей, опытных мастеров работы со схемами, электроприборами.

Но на деле оказывается, что заниматься «оживлением» старой техники может практически любой человек, сталкивающийся в быту с электрическими устройствами. Достаточно работать по плану и иметь схему устройства перед глазами. Мы подготовили наглядную электросхему и поэтапный план работы над блоком из ЭСЛ.

Разбираем лампу

Будьте осторожны, когда разбираете ЭСЛ. Повредив целостность колбы, можно выпустить вредные пары ртути, которые быстро распространяются вокруг. Рекомендуем аккуратно, не спеша поддевать маленькой отверткой в месте шва.

Когда вам открылась схема, соединенная с колбой четырьмя выводами питания, отрежьте их и внимательно рассмотрите состояние элементов. Внешне можно понять, что они вышли из строя, по подгоревшим местам, вздутиям; могут отпаяться концы соединений. После внешнего осмотра необходимо прозвонить электрическую цепь. По опыту радиолюбителей в ЭСЛ часто портятся конденсаторы и резисторы.

Запасные элементы берутся из схем других энергосберегающих ламп, отложенных вами для будущего блока питания. После того, как из нескольких схем соберете одну, можно двигаться дальше.

Вам нужно решить, блок питания какой мощности вы хотели бы собрать. Если мощность блока равна мощности энергосберегающей лампочки, то больших изменений не потребуется; если же захотите увеличить мощность блока питания, то нужно добавить вторичную обмотку, выложенную медным проводником.

Подготовительные работы

Итак, мы уже удалили контакты, идущие до колбы. Красным на схеме изображен удаленный нами узел ЭСЛ. На оставшиеся концы в схеме садим перемычку. Для повышения выдаваемой мощности нужно добавить к дросселю (на схеме L5) дополнительную (вторичную) обмотку. Появится резерв мощности блока питания за счет нее.

Помимо этого, добавляем новые детали в схему:

• конденсаторы (на схеме C9, С10)
• мост диодный (VD14-VD17)

Нужное количество витков для вторичной обмотки определяется в несколько этапов:

1. Укладывается временная обмотка около десяти витков и соединяется с нагрузочным сопротивлением, имеющим характеристики в пределах 30-ти ватт и более, и собственно самим сопротивлением от 5 до 6 Ом;
2. После подключения питания измеряется напряжение на нагрузочном сопротивлении;
3. Полученные цифры напряжения делятся на число витков – так узнается, какое напряжение приходит на один виток;
4. Расчет нужного количества витков для питания постоянной обмотки и подбор диаметра проводника для вторичной обмотки.

Диаметр вторичной обмотки советуем выбрать 0,5 мм.

Количество нужных витков:

X = U_вых (достигаемое напряжение БП) /U_вит (напряжение одного витка)

Кардинальные преобразования

Однако надёжней сделать импульсный блок питания с нуля, поискав трансформатор с нужными характеристиками в старой электронике. Заводские трансформаторы будут гораздо долговечней самоделки. И не нужно к тому же высчитывать количество витков по формуле, достаточно присоединить паяльником концы обмотки трансформатора к схеме.

Если вы хотите сильно увеличить мощность блока питания, в несколько раз, то нужно выпаять старый дроссель и присоединить новый (на схеме ниже обозначен как TV2). Подсоединяем к блоку два диода, составляющих выходной выпрямитель (на схеме VD14, VD15), заменяем диоды на входном выпрямителе с большей мощностью (на схеме RO) и ставим конденсатор с большей емкостью (на схеме CO). Подбирать конденсатор необходимо в пропорциях 1 Ватт выходной мощности = 1 микрофарад. На схеме изображено сто микрофарад на сто ватт.

Опробовать блок питания можно на лампочке аналогичной мощности. Главное следить за тем, чтобы температура трансформатора нашего блока не превышала 60ºС, а транзисторов 80ºС. Измеряется температура ртутными либо спиртовыми термометрами. Также есть так называемые заводские термопары и термосопротивления. Опытный радиолюбитель всегда имеет такие приспособления под рукой.

Советуем посмотреть видео-инструкцию:

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.

Блок питания на двадцать ватт

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.

Уменьшение поперечного диаметра используемого провода конечно увеличит численность витков, но на мощность это повлияет только в минус.

Стоваттный блок питания

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.

Подключение к сети 220 вольт

Подключение происходит с помощью лампы накаливания. Она будет служить защитным механизмом и подключается перед блоком питания.

В этом случае, лампа служит балластом, который имеет нелинейный показатель и отлично предохраняет ибп от неисправной работы сети. Значение мощности лампы необходимо подбирать таким же образом, как и мощность самого импульсного блока питания.

Так как, возможно, что блок питания будет пропускать сильное напряжение, позаботьтесь о том, чтобы все его соединения и контакты были качественно заизолированы. Тоже касается и всех транзисторов, их так же следует изолировать от внешней среды, ведь они могут пропускать ток через свой корпус.

Очень часто причиной поломки электроприбора становится неисправность аккумулятора. Вследствие этого нужен ремонт или же покупка нового оборудования. Но можно избежать больших затрат, сделав блок питания из энергосберегающей лампы своими руками. Все необходимые детали можно взять из обычной люминесцентной лампы, стоимость которой невелика.

Какой мощности блок питания можно изготовить из КЛЛ?

Мощность блока питания ограничивается габаритной мощностью импульсного трансформатора, максимально допустимым током ключевых транзисторов и величиной радиатора охлаждения, если он используется.

Блок питания небольшой мощности можно построить, намотав вторичную обмотку прямо на каркас уже имеющегося дросселя.

В случае если окно дросселя не позволяет намотать вторичную обмотку или если требуется построить блок питания мощностью, значительно превышающей мощность КЛЛ, то понадобится дополнительный импульсный трансформатор.

Если требуется получить блок питания мощностью свыше 100 Ватт, а используется балласт от лампы на 20-30 Ватт, то, скорее всего, придётся внести небольшие изменения и в схему электронного балласта.

В частности, может понадобиться установить более мощные диоды VD1-VD4 во входной мостовой выпрямитель и перемотать входной дроссель L0 более толстым проводом. Если коэффициент усиления транзисторов по току окажется недостаточным, то придётся увеличить базовый ток транзисторов, уменьшив номиналы резисторов R5, R6. Кроме этого придётся увеличить мощность резисторов в базовых и эмиттерных цепях.

Если частота генерации окажется не очень высокой, то возможно придётся увеличить емкость разделительных конденсаторов C4, C6.

Пробный пуск

Собрав схему согласно нашим рекомендациям, можно приступать к пробным испытаниям. Обычно при этом используется обычная лампочка накаливания, мощностью, соответствующей изготовленному блоку питания.

Пробный пуск

Подключённая к цепи, она служит чем-то сродни предохранителя стабилизатора и оберегает блок при перепадах токов и напряжения. Если всё хорошо, лампа особо никак не влияет на работу платы (из-за низкого сопротивления). Зато при скачках высоких токов сопротивление лампы возрастает, нивелируя негативное воздействие на электронные компоненты схемы. И даже если вдруг лампа сгорит — её будет не так жалко, как собственноручно собранный импульсный блок, над которым вы корпели несколько часов. Самая простая схема проверочной цепи выглядит так.

Запустив систему, понаблюдайте, как меняется температура трансформатора (или обмотанного «вторичкой» дросселя). В том случае если он начинает сильно нагреваться (до 60ºС), обесточьте цепь и попробуйте заменить провода обмотки аналогом с большим сечением, или же увеличьте количество витков. То же самое касается и температуры нагрева транзисторов. При существенном её росте (до 80ºС) следует снабдить каждый из них специальным радиатором. Вот в принципе и всё. Напоследок напоминаем Вам о соблюдении правил безопасности, так как на выходе напряжение очень высокое. Плюс ко всему компоненты платы могут сильно нагреваться, никак не меняясь при этом внешне.

Также не советуем использовать такие импульсные блоки при создании зарядных устройств для современных гаджетов с тонкой электроникой (смартфонов, электронных часов, планшетов и т.д.). Зачем так рисковать? Никто не даст гарантию что «самоделка» будет работать стабильно, и не угробит дорогостоящее устройство. Тем более что подходящего добра (имеется в виду готовых зарядок) более чем предостаточно на рынке, и стоят они совсем недорого. Такой самодельный блок питания может безбоязненно использоваться для подключения лампочек разных видов, для запитки LED-лент, несложных электроприборов, не столь чувствительных к скачкам токов (напряжения).

Надеемся, Вы смогли осилить весь приведённый материал. Возможно, он вдохновит вас попробовать создать нечто подобное самостоятельно. Пусть даже первый блок питания, сделанный вами из платы лампочки, сначала и не будет реальной рабочей системой, зато Вы приобретёте базовые навыки. И главное – азарт и жажду творчества! А там, глядишь, и получится сделать из подручных материалов полноценный блок питания для светодиодных лент, весьма популярных сегодня. Удачи!

Стоит ли ремонтировать энергосберегающие лампы

Решение о том, ремонтировать или не ремонтировать лампу, во многом зависит от количества неисправных источников света. Если речь идет о единственной перегоревшей лампочке, не стоит связываться с трудоемким процессом ремонта. Когда ламп много, ремонт обретает экономический смысл. Из частей нескольких ламп реально собрать одну, которая будет работоспособной. Из практики известно, что для сборки одной лампочки понадобятся детали от 3–4 испорченных источников света.

Следует знать! Любая лампа рассчитана на определенный срок службы и характеризуется ограниченным коммутационным резервом. Срок службы чаще всего указывается в часах (например, 10 или 20 тысяч часов).

Принимая решение о ремонте лампы, стоит подумать о предстоящих затратах. Придется потратиться на покупку деталей (если их нельзя взять из лампочек, которые перегорели), на поездку в магазин или на рынок. Кроме того, процесс поиска и причин достаточно трудоемок, поэтому следует учесть и затраты времени.

Обратите внимание! Отремонтированные лампы часто имеют дефект: освещение подключается с некоторым запозданием

Основные отличия

Светодиодная лампа, так или иначе, обеспечивает помещению более яркое освещение. При напряжении 13 Вт она выдаёт 1000 лм, энергосберегающая — всего 800 лм.

Что касается теплоотдачи, она определяется по показателям поддержания оптимальной температуры в здании, сохранении в подходящем состоянии бытовой техники и мебели. И здесь тоже лидирует светодиодное изделие, обладая теплоотдачей 30,5 градусов при теплоотдаче энергосберегающего устройства 81,7 градусов.

Светодиодная лампа

Последнее изделие рассчитано на 8000 часов активной работы, тогда как для первого установлен рекордный срок эксплуатации — до 50000 часов. Причём светодиодная лампа с течением времени не теряет первоначального оттенка освещения и яркости, чего нельзя сказать об энергосберегающей.

Лавры первенства достаются светодиодным источникам и в процессе утилизации, их можно выбросить в мусорный контейнер. Энергосберегающий светильник, выброшенный на свалку, загрязняет окружающую среду (воздух и грунтовые воды) ядовитыми ртутными парами, в результате чего происходит сильнейшее отравление людей, животных и рыбы. Именно поэтому утилизация таких ламп должна проходить в соответствии с определёнными правилами.

Энергосберегающая лампа

Несмотря на плюсы и минусы, светодиодные и энергосберегающие устройства являются взаимозаменяемыми — изготовители побеспокоились о соответствующем размере любой из ламп, и патронов для них.

Общим для двух конкурирующих аналогов является довольно качественный цветовой поток, обеспечивающий высокий уровень комфорта для сетчатки человеческого глаза.

В чем разница между ИБП и электронным балластом

Сразу предупредим тех, кто ожидает получение мощного источника питания из КЛЛ – большую мощность получить в результате простой переделки балласта нельзя. Дело в том, что в катушках индуктивности, которые содержат сердечники, рабочая зона намагничивания жестко ограничена конструкцией и свойствами намагничивающего напряжения. Поэтому импульсы этого напряжения, создаваемые транзисторами, точно подобраны и определены элементами схемы. Но такой блок питания из ЭПРА вполне достаточен для питания светодиодной ленты. Тем более что импульсный блок питания из энергосберегающей лампы соответствует ее мощности. А она может быть до 100 Вт.

Наиболее распространенная схема балласта КЛЛ построена по схеме полумоста (инвертора). Это автогенератор на основе трансформатора TV. Обмотка TV1-3 намагничивает сердечник и выполняет при этом функцию дросселя для ограничения тока через лампу EL3. Обмотки TV1-1 и TV1-2 обеспечивают положительную обратную связь для появления напряжения, управляющего транзисторами VT1и VT2. На схеме красным цветом показана колба КЛЛ с элементами, которые обеспечивают ее запуск.

Пример распространенной схемы балласта КЛЛ

Все катушки индуктивности и емкости в схеме подобраны так, чтобы получить в лампе точно дозированную мощность. С ее величиной связана работоспособность транзисторов. А поскольку они не имеют радиаторов, не рекомендуется стремиться получать от переделанного балласта значительную мощность. В трансформаторе балласта нет вторичной обмотки, от которой питается нагрузка. В этом главное отличие его от ИБП.

Трансформатор из дросселя

Далее рассмотрим оба варианта. Для того чтобы воспользоваться дросселем из электронного балласта, его надо выпаять из платы и затем разобрать. Если в нем применен Ш-образный сердечник, он содержит две одинаковые части, которые соединены между собой. В рассматриваемом примере для этой цели применена оранжевая клейкая лента. Она аккуратно удаляется.

Удаление ленты, стягивающей половинки сердечника

Половинки сердечника обычно склеены так, чтобы между ними оставался зазор. Он служит для оптимизации намагничивания сердечника, замедляя этот процесс и ограничивая скорость нарастания тока. Берем наш импульсный паяльник и нагреваем сердечник. Прикладываем его к паяльнику местами соединения половинок.

Рассоединяем склеенные половины сердечника

Разобрав сердечник, получаем доступ к катушке с намотанным проводом. Обмотку, которая уже есть на катушке, отматывать не рекомендуется. От этого изменится режим намагничивания. Если свободное место между сердечником и катушкой позволяет обернуть один слой стеклоткани для улучшения изоляции обмоток друг от друга, надо сделать это. А потом намотать десять витков вторичной обмотки проводом подходящей толщины. Поскольку мощность нашего блока питания будет небольшой, толстый провод не нужен. Главное, чтобы он поместился на катушке, и половинки сердечника наделись на него.

Разобранный дроссель

Намотав вторичную обмотку, собираем сердечник и закрепляем половинки клейкой лентой. Предполагаем, что после тестирования БП станет понятно, какое напряжение создается одним витком. После тестирования разберем трансформатор и добавим необходимое число витков. Обычно переделка имеет целью сделать преобразователь напряжения с выходом 12 В. Это позволяет получить при использовании стабилизации зарядное устройство для аккумулятора. На такое же напряжение можно сделать и драйвер для светодиодов из энергосберегающей лампы, а также зарядить фонарик с питанием от аккумулятора.

Поскольку трансформатор нашего ИБП, скорее всего, придется доматывать, впаивать его в плату не стоит. Лучше припаять проводки, торчащие из платы, и к ним на время тестирования припаять выводы нашего трансформатора. Концы выводов вторичной обмотки надо очистить от изоляции и покрыть припоем. Затем либо на отдельной панельке, либо прямо на выводах намотанной обмотки надо собрать выпрямитель на высокочастотных диодах по схеме моста. Для фильтрации в процессе измерения напряжения достаточно конденсатора 1 мкФ 50 В.

Готовая к тестированию плата с выпрямителем

Схема импульсного блока питания

Отличия от ламп накаливания

Все лампочки имеют коэффициент полезного действия, или КПД. У энергосберегающих моделей он может достигать 80% (в зависимости от конструкции конкретной модели). У обычной лампы КПД, как правило, не превышает 18%. Если за основу взять 100 Ватт потреблённой энергии, то лампа накаливания способна преобразовать всего лишь 18 Ватт, оставшаяся энергия нагревает спираль.

Немаловажным достоинством энергоэффективных устройств является их долговечность. Срок службы люминесцентной, а особенно светодиодной модели превышает в несколько раз срок службы обычной лампочки. Они не требуют частой замены и поэтому их смело можно устанавливать в труднодоступных местах (высокие потолки, лестничные пролёты, ниши).

Энергосберегающие модели, по сравнению с привычными лампами накаливания, меньше нагреваются, и поэтому являются менее пожароопасными. Больший показатель мощности и меньший нагрев позволяют их устанавливать в нишах натяжных потолков, люстрах, бра и прочих сложных конструкциях. Температура нагрева экономных вариантов не достигает таких пределов, при которых было бы возможно плавление проводов и других пластиковых элементов патрона.

Несомненным плюсом экономных вариантов является наличие нескольких световых оттенков, благодаря которым можно выбирать оттенок на своё усмотрение.

В отличие от лампы накаливания, на любую энергосберегающую лампу есть гарантия.

Но есть и минусы у экономичных ламп.

Стоимость этих вариантов в несколько раз превышает цену ламп накаливания. Но учитывая срок их службы и экономию электроэнергии, приобретение энергосберегающих изделий является для бюджета более выгодным.

Прежде всего, страдают люди, имеющие повышенную чувствительность к свету. Длительное нахождение под воздействием энергосберегающих ламп может привести к обострению различных кожных заболеваний. Опасны такие лампы и для людей, страдающих эпилепсией, так как они могут спровоцировать приступ мигрени и головокружения.

Не стоит забывать и про стробоскопический эффект экономных ламп. Интенсивность свечения такой лампы меняется сто раз за 1 секунду при частоте тока в 50 Гц, то есть лампа зажигается и гаснет сто раз в секунду (мерцает).

Люминесцентные модели содержат пары ртути. Её содержание колеблется в пределах 1-70 мг.

Совершенные источники питания — драйверы

Самые новые светодиодные лампы комплектуются драйверами, основой которых является импульсный преобразователь. Они обладают высоким КПД и минимальным уровнем пульсаций. Однако их стоимость значительно выше, чем уже рассмотренные простые варианты.

Для крепления драйвера к корпусу используется силиконовая паста. Чтобы получить доступ к этому элементу, вначале отпиливается рассеиватель, а затем вынимается светодиодная плата. Подача питания на 220 вольт происходит с помощью проводов красного и черного цвета с цоколя лампы. На плату светодиодов питание подается бесцветными проводниками.

Драйвер может устойчиво работать при перепадах напряжения сети от 85 до 265 вольт. Кроме того, схема светодиодной лампы на 220 В предусматривает защиту от коротких замыканий, а также наличие электролитических конденсаторов, обеспечивающих работу при высокой температуре, вплоть до 105 градусов.

Для изготовления корпусов ламп используется алюминий и специальный пластик, хорошо рассеивающий тепло. Благодаря качественному теплоотведению, срок службы основных элементов лампы увеличивается до 40 тыс. часов. Более мощные лампы оборудуются радиаторами, прикрепляемыми к светодиодной плате слоем термопасты.

Смотрим, как устроена LED лампочка

Теперь можно рассмотреть все детали лампы и из чего она устроена. Разработчики ламп заложили определенные характеристики в конструкцию лампы, а именно ток через светодиоды, который обусловлен несколькими требованиям, такими как температурный режим, яркость и мощность потребления, срок службы лампочки и соотношение цены и всех этих характеристик.

Теорию мирового заговора производителей, по которой производители заинтересованы делать не надёжные вещи, мы рассматривать не будем, моё мнение что это миф, всё диктует маркетинг и потребители, а производители делают то что у них заказывают, то что хорошо продаётся, значит всегда ищут середину между надежностью и ценой. В наших реалиях обычно более дешёвые товары выигрывает по продажам, в итоге имеем то что имеем.

Выход из строя лампочки в большинстве случаев происходит из-за обрыва в цепи светодиодов.

Неисправная лампа – на сгоревшем светодиоде, который обрывает цепь, можно видеть черную точку.

При эксплуатации, после включения лампочки, происходит нагрев кристаллов светодиодов и термическое расширение. Токопроводящие выводы от кристаллов делают в виде тонких нитей из золота, так как золото очень пластичный металл и хорошо переносит деформации не разрушаясь. Коэффициент расширения у кристаллов и остальных материалов конструкции светодиода не одинаков, со временем от включений и выключений лампочки, термическая деформация разрушает вывод кристалла светодиода или место его крепления, цепь разрывается и лампа выходит из строя.

К слову, для меньшего воздействия температуры на линейные размеры, хорошее решение делать светодиоды с несколькими более мелкими кристаллами, чем с одним большим такой же общей площади, и за одно это позволяет поднять напряжение питания светодиода при последовательном включении кристаллов внутри одного корпуса светодиода.

Светодиод для лампы с тремя кристаллами, работающими в облегченном режиме

Эффективный синхронный выпрямитель. Или вторая жизнь электронному хламу

Выпрямление тока при помощи диода и транзистора: преимущества и недостатки.

Речь пойдет о схеме выпрямителя с применением транзисторов с изолированным затвором, англ. сокращённо Mosfet.

В схеме применён самый распространённый Mosfet с индуцированным каналом N-проводимости. Главным преимуществом из за которого широко применяются такие ключи в современных электронных устройствах в схемах питания – это малое сопротивление и падение напряжения в открытом состоянии (не более 0.1 В).

Вот классическая схема включения для проверки и изучения работы транзистора с N-каналом:

Схема включения для проверки транзистора Mosfet

Открытие ключа с N-каналом происходит когда приложить (зарядить затвор) положительное напряжение к затвору (Gate) относительно истока (Source), соответственно чтобы закрыть транзистор, нужно разрядить затвор, то есть потенциал на нём должен быть ниже напряжения открывания перехода. В открытом состоянии ключ проводит ток в обе стороны.

Напоминаю, что схема такого транзистора и цоколевка выводов такая:

Есть особенности, которые нужно учитывать при выпрямлении тока при помощи такого транзистора:

1. наличие паразитного диода между стоком и истоком.
2. затвор имеет емкость, что влияет на скорость срабатывания при повышении частоты.

Возникает вопрос: в чём заключается эффективность выпрямителя на этих транзисторах и зачем все эти сложности? Давно придуманы диоды Шоттки, прямое падение на переходе металл-полупроводник которых в два раза меньше чем на P-N переходе у обычного кремниевого диода, но когда необходимо питание с низким напряжением и большим током потребления, потери КПД даже на диодах Шоттки уже значительные!

Таблица потерь мощности на диодах Шоттки в при работе на разных напряжениях:

напряжение блока питания	падение на выпрямительном диоде Шоттки	мощность рассеиваемая на диоде	потери
12 В* 1 А=12 Ватт	0.4 В 1А	0.4 Ватт	4,8 %
5 В* 2 А=10 Ватт	0.4 В 2 А	0.8 Ватт	8 %
3.1 В* 3 А=9,3 Ватт	0.4 В 3 А	1.2 Ватт	11%

В современной компьютерной технике, где напряжения питания процессоров могут быть в пределах 1 В, блок питания всего компьютера делается на более высокое напряжение, при этом не страдает КПД из за потерь на выпрямителе, а уже в самой схеме напряжение блока питания преобразуется импульсными понижающими преобразователями с использованием схем синхронных выпрямителей на Mosfet.

Ниже приведена известная схема блока питания с низким выходным напряжением и с использованием Mosfet в качестве выпрямителя.

Выпрямитель с низким выходным напряжением с использованием Mosfet транзистора

Верхняя обмотка трансформатора – обмотка управления транзистора, нижняя – силовая, количеством её витков определяется выходное напряжение такого выпрямителя, а площадью сечения – ток. Подробности разберём ниже.

Вторая жизнь электронных балластов КЛЛ

Радиолюбители давно широко используют платы сгоревших “экономок” (КЛЛ) со схемой электронного балласта, а также похожих по схеме электронных трансформаторов для питания галогенных ламп в своих проектах. Сейчас это актуально из за перехода на более эффективное освещение на светодиодах, такие электронные трансформаторы и балласты становятся не нужны, а их можно применить как источник питания для других целей после несложной переделки.

В схеме стандартного балласта от КЛЛ, переделка состоит в том, чтобы поставить перемычку как показано по схеме: