0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Лампочка, гори

Лампочка, гори!

На этот раз Алексей Филиппов (г. Львов) и Александр Ярошенко (SamElectric.ru) популярно расскажут про устройство и электрические схемы современных светодиодных ламп, а также про 4 простых способа их доработки. Идеи доработки LED-ламп, изложенные в статье, пригодятся заядлым самодельщикам.

Современная конструкция ламп получилась в результате эволюции проб и ошибок конструкторов. В итоге лампочку удалось сделать максимально доступной и эффективной.

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.

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.

Читать еще:  Чехол из бересты для телефона своими руками

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.

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.

ИБП из люминесцентной лампы своими руками

В большинстве случаев для сборки ИБП электронный дроссель эпра следует лишь немного изменить (при двухтранзисторной схеме) за счет перемычки, а затем подключить к импульсному трансформатору и выпрямителю. Некоторые компоненты просто удаляются за ненадобностью.

Для слабых блоков питания (от 3.7 в до 20 ватт), можно обойтись без трансформатора. Достаточно будет добавить несколько витков провода на магнитопровод имеющегося в балласте лампы дросселя, если, конечно, там есть для этого место. Новую намотку можно сделать прямо поверх существующей.

Для этого отлично подойдет провод марки МГТФ с изоляцией из фторопласта. Обычно провода требуется мало, при этом почти весь просвет магнитопровода занимает изоляция, что и обуславливает малую мощность таких устройств. Чтобы увеличить ее, понадобится импульсный трансформатор.

Импульсный трансформатор

Особенностью описываемого варианта ИБП является способность до некоторой степени подстраиваться под параметры трансформатора, а также отсутствие цепи обратной связи, проходящей через этот элемент. Такая схема подключения позволяет обойтись без особо точного расчета трансформатора.

Как показала практика, даже при грубых ошибках (допускались отклонения свыше 140%) ИБП можно дать вторую жизнь и он получался работоспособным.

Трансформатор изготавливается на базе все того же дросселя, на котором наматывается вторичная обмотка из лакированного обмоточного медного провода. При этом важно уделить особенное внимание межобмоточной изоляции из бумажной прокладки, ведь «родная» обмотка дросселя будет работать под сетевым напряжением.

Даже если она покрыта синтетической защитной пленкой, поверх нее все-равно необходимо намотать несколько слоев электрокартона или хотя бы обычной бумаги общей толщиной 100 мкм (0,1 мм), а уже поверх бумаги можно укладывать лакированный провод новой обмотки.

Диаметр провода должен быть наибольшим из возможных. Витков во вторичной обмотке будет не много, поэтому их оптимальное количество можно будет подобрать опытным путем.

Используя указанные материалы и технологию можно получить блок питания мощность 20 или чуть более ватт. В данном случае ее значение ограничивается площадью окна магнитопровода и, соответственно, максимальным диаметром провода, который удается там разместить.

Выпрямитель

Во избежание насыщения магнитопровода в ИБП применяют только двухполупериодные выходные выпрямители. В том случае, если импульсный трансформатор работает на понижение напряжения, наиболее экономичной является схема с нулевой точкой, но для ее реализации понадобится сделать две полностью симметричные вторичные обмотки. При ручной намотке можно выполнить обмотку в два провода.

Стандартный выпрямитель, собранный по схеме «диодный мост» из обычных кремниевых диодов, для импульсного ИБП не подходит, поскольку из 100 Вт передаваемой мощности (при напряжении 5 В) на нем будет теряться около 32 Вт или более. Собирать же выпрямитель на мощных импульсных диодах будет слишком дорого.

Наладка ИБП

После сборки ИБП его необходимо подключить к максимальной нагрузке и проверить, насколько сильно греются транзисторы и трансформатор. Предел для трансформатора – 60 – 65 градусов, для транзисторов – 40 градусов. При перегреве трансформатора увеличивают сечение провода или габаритную мощность магнитопровода, либо выполняют оба действия совместно. Если трансформатор сделан из дросселя балласта лампы, увеличить сечение провода, скорее всего, уже не получится и придется ограничивать подключаемую нагрузку.

Как сделать светодиодный БП с повышенной мощностью

Иногда стандартной мощности электронного балласта лампы бывает недостаточно. Представим себе ситуацию: имеется лампа мощностью 23 Вт, а необходимо получить источник питания для зарядного устройства с параметрами 12В/8А.

Для того чтобы осуществить задуманное, придется раздобыть компьютерный блок питания, оказавшийся по каким-либо причинам невостребованным. Из этого блока следует изъять силовой трансформатор вместе с цепочкой R4C8, которая выполняет функцию защиты силовых транзисторов от перенапряжения. Силовой трансформатор следует присоединить к электронному балласту вместо дросселя.

Читать еще:  Десерты

Опытным путем было установлено, что данный тип ИБП позволяет снимать мощность до 45 Вт при незначительном перегреве транзисторов (до 50 градусов).

Чтобы избежать перегрева, в базах транзисторов необходимо установить трансформатор с увеличенным сечением сердечника, а сами транзисторы установить на радиатор.

Возможные ошибки

Как уже говорилось, включение в схему в качестве выходного выпрямителя обычного низкочастотного диодного моста нецелесообразно, а при повышенной мощности ИБП делать этого тем более не стоит.

Также бессмысленно пытаться ради упрощения схемы наматывать базовые обмотки непосредственно на силовом трансформаторе. В отсутствие нагрузки будут иметь место значительные потери из-за того, что в базы транзисторов будет поступать ток максимальной величины.

Применяемый трансформатор с увеличением тока нагрузки увеличивает и ток в базах транзисторов. Практика показывает, что при достижении мощностью нагрузки значений в 75 Вт в магнитопроводе трансформатора имеет место насыщение. Это приводит к ухудшению характеристик транзисторов и их перегреву.

Во избежание этого можно самому намотать трансформатор тока, в два раза увеличив сечение сердечника или сложив вместе два кольца. Также можно в два раза увеличить диаметр провода.

Существует способ избавиться от базового трансформатора, выполняющего промежуточную функцию. Для этого токовый трансформатор через мощный резистор подключают к отдельной обмотке силового обогревателя, реализуя схему обратной связи по напряжению. Недостатком данного варианта является то, что токовый трансформатор при этом постоянно работает в режиме насыщения.

Нельзя подключать трансформатор параллельно с имеющимся в балластном преобразователе дросселем. Вследствие уменьшения суммарной индуктивности будет увеличена частота блока питания. Такое явление приведет к увеличению потерь в трансформаторе и перегреву транзисторов выходного выпрямителя.

Следует учитывать повышенную чувствительность диодов Шоттки к превышению значения обратных напряжения и тока. Попытка установить, скажем, 5-вольтовый диод в 12-вольтовую схему, скорее всего, приведет к выходу элемента из строя.

Не пытайтесь заменить транзисторы и диоды отечественными, например, КТ812А и КД213. Это однозначно приводит к ухудшению рабочих характеристик устройства.

Схема ремонта

При ремонте необходимо иметь подробный план действий, по которому будет проходить вся работа. На начальном этапе проводится визуальный осмотр на предмет видимых повреждений. Если таковых не обнаружено, то необходимо приступать к разборке.

Для начала требуется разобрать энергосберегающую лампу. Это делается путем отсоединения колбы от цоколя лампы. Работу необходимо делать аккуратно, чтобы не повредить цоколь. Для соединения этих частей производители используют защелки. И путем прикладывания небольших усилий части разъединяются.

Для разборки лампы можно использовать острый нож с тонким лезвием

Далее необходимо отсоединить провода, которые соединяют колбу и балласт. При разъединении нельзя делать резких движений, так как провода очень короткие, и при резком отрыве можно их порвать, а это создаст дополнительную работу по восстановлению. Так как провода намотаны на выходы спиралей, их требуется просто отмотать, ничего отпаивать не придется.

После отсоединения проводится проверка частей энергосберегающей лампы. При обнаружении неисправности одной из частей лампы ее необходимо заменить на работоспособную.

Более мощный ИБП с отдельным трансформатором

Они позволяют определить напряжение и необходимое число витков. Трансформатор дорабатывается, блок снова испытывается, и после этого его можно применить как компактный источник питания, который намного меньше аналога на основе обычного трансформатора 220 В со стальным сердечником.

Чтобы увеличить мощность источника питания, надо применить отдельный трансформатор, сделанный аналогично из дросселя. Его можно извлечь из лампочки большей мощности, сгоревшей полностью вместе с полупроводниковыми изделиями балласта. За основу берется та же схема, которая отличается присоединением дополнительного трансформатора и некоторых других деталей, изображенных красными линиями.

ИБП с дополнительным трансформатором

Выпрямитель, показанный на изображении, содержит меньше диодов по сравнению с выпрямительным мостом. Но для его работы потребуется больше витков вторичной обмотки. Если они не вмещаются в трансформатор, надо применить выпрямительный мост. Более мощный трансформатор делается, например, для галогенок. Кто использовал обычный трансформатор для системы освещения с галогенками, знает, что они питаются достаточно большим по величине током. Поэтому трансформатор получается громоздким.

Если транзисторы разместить на радиаторах, мощность одного блока питания можно заметно увеличить. А по весу и габаритам даже несколько таких ИБП для работы с галогенными светильниками получатся меньше и легче одного трансформатора со стальным сердечником равной им мощности. Другим вариантом использования работоспособных балластов экономок может быть их реконструкция для светодиодной лампы. Переделка энергосберегающей лампы в светодиодную конструкцию очень проста. Лампа отсоединяется, а вместо нее подключается диодный мост.

На выходе моста подключается определенное количество светодиодов. Их можно подключить между собой последовательно. Важно, чтобы ток светодиода равнялся току в КЛЛ. Энергосберегающие лампочки можно назвать ценным полезным ископаемым в эпоху светодиодного освещения. Они могут найти применение даже после завершения своего срока службы. И теперь читатель знает детали этого применения.

Читать еще:  Как сделать медицинскую маску из бумажного полотенца за 2 минуту

Что потребуется для починки светодиодной лампочки

Ничего сверхъестественного из инструментов приобретать не придется. В каждой семье обычно есть паяльник, желательно, чтобы он был с тонким жалом. Вместе с ним обычно имеется припой и канифоль (либо флюс, содержащий припой), либо кислота для пайки. Также будут нужны и пинцеты — без них никуда.

Кроме этого, для комфортного проведения работ, желательно иметь держатель (третья рука), либо помощника, который придержит плату со светодиодами. Для быстрого разогрева платы со светодиодами мы рекомендуем использовать компактную газовую горелку. Она позволит быстро отпаять перегоревший светодиод и мгновенно припаять на его место старый. Купить газовую горелку можно в любом магазине табака и стоимость составляет около 350 рублей. Но, если вы не намерены сильно тратиться, подойдет и турбозажигалка.

Но главным компонентом нашего ремонтного набора является еще одна вышедшая из строя светодиодная лампа, желательно такого же типа. Именно она послужит донором запчастей для ремонтируемой лампочки. Т.к. обычно перегорает лишь 1 светодиод, то 7 других пригодятся вам для ремонта выходящих из строя устройств.

И да, после того, как вы почините лампочку, потребуется приклеить на прежнее место ее плафон, а значит нужно запастиcь и супер-клеем (или аналогичным прозрачным клеем для пластика).

Схема светодиодной лампы с датчиком освещенности

Четвертая доработка тоже расширяет функционал светодиодной лампы. Получился светильник с использованием драйвера от лампочки и функцией полноценного сумеречного датчика. Понадобилось кроме драйвера дополнительно всего две детали!

Схема сумеречного датчика (фотореле) получается энергоэффективной, компактной и дешевой. Потребление в режиме ожидания 0.06 Вт. Гениально по простоте, эффективности и функционалу. Фоторезистор, обозначенный на схеме LDR, применен GL5537, также подходит GL5539, подстроечный резистор любой подходящий, со-противлением 68–100 кОм.

Схема работает так: фоторезистор включен в схему драйвера параллельно питанию микросхемы, при увеличении освещенности его сопротивление уменьшается и шунтирует питание микросхемы драйвера, позволяя выключать свет или включать светильник по мере наступления темноты и снижения освещенности. Ток, который потребляет микросхема, всего 1 мА, это позволяет обойтись без усилителей сигнала. Сопротивления фоторезистора и его мощности рассеивания вполне достаточно для стабильной работы схемы.

Схема светодиодной лампочки с встроенным датчиком освещенности

При подаче питания на микросхему начинает протекать ток через датчик тока, возникает падение напряжения на датчике тока, возникает положительная обратная связь и обеспечивается гистерезис, повышая стабильность работы. Фильтрующий конденсатор микросхемы драйвера обеспечивает защиту от внешних помех и нежелательных срабатываний при быстрой смене освещенности, например, от движущихся теней.

Настройка работы сводится к установке движка подстроечного резистора для желаемой чувствительности срабатывания. Таким способом легко дорабатываются неизолированные драйвера разных производителей на микросхемах с одинаковыми схемами подключения. Была проверена работа схемы на драйверах BP2831, BP2832, BP2833, sic9553, BP9833D, BP2836 и еще с одной микросхемой с неопознанной маркировкой. Аналогичная микросхема CL1501.

Было доработано таким сумеречным датчиком 2 светильника: один теперь работает на входе в подъезд дома, его мощность 8 Вт, а второй светильник изготовлен с нуля, корпус из банки от косметического крема, его мощность сделал 5 Вт, а светодиод использовал 10 Вт (китайских 10 Вт). Светильник установлен и работает на лестничной клетке. Важно фоторезистор спрятать от света самого светильника.

Самодельный светильник с датчиком освещенности на фоторезисторе

Зимой, когда темнеет рано, очень часто приходится вначале пройти по темноте и включить свет, а с автоматическим датчиком освещенности намного удобнее.

Схема и блок питания

Схема энергосберегайки такая же, как у обычной люминесцентной трубки для светильников Армстронг на 36вт. Питается от стартера, который запускает свет высоким напряжением. Блок питания — это обычный стартёр, типа ЭПРА (электронный пускорегулирующий аппарат).

Для изготовления требуется небольшая переделка. На выходе подключают трансформатор со стабилизатором. Самое сложное, это найти или подобрать подходящий трансформатор. Если он не будет подходить, то спалите всю конструкцию. Еще уйдет время на наладку. Если у вас нет хорошего радиолюбительского опыта, то собрать правильно особо шансов нет.

Часто такие источники питания бывают имеют низкую надежность, потому что подвергаются большому нагреву, что даже пластик чернеет. У многих осталась устаревшая техника, типа видеомагнитофонов, поэтому проще взять готовый блок от бытовой техники, от несправной или устаревшей.

Даже с моим опытом я периодически повергаюсь воздействию высокого напряжения от 220В, что даже отвертки плавятся. Ощущения не самые приятные, поэтому лучше не лазить самостоятельно в высоковольтные блоки. Даже не разряженный конденсатор может вас нехило угостить.

Супер статья, прочитал всю! Все четко и по делу. Опыта в электрике и лампах мало, а статья лёгкая для восприятия. Очень признателен. ВК нет, а так бы и там заплатил бы.

Ссылка на основную публикацию
Статьи c упоминанием слов:
Adblock
detector