Блок питания: что можно сделать из энергосберегающей лампы?

Ремонт при перегоревшей нити

Ремонтные работы с нитью влекут за собой работу балласта во внештатном режиме. Это означает, что при возникновении серьезной перегрузки пускорегулирующий аппарат выйдет из строя. При отсутствии перегрузок лампа обычно продолжает бесперебойное функционирование в течение 9–18 месяцев. Продолжительность срока службы зависит от использованных в схеме деталей, а также их качества.

В случае перегорания только одной нити шунтируем ее сопротивлением. Как это сделать, показано на рисунке.

Для создания шунтирующего сопротивления (RШ) рекомендуется ставить резистор, сопротивление которого равно второй (неповрежденной) нити накала. Однако такой подход не является полностью достоверным, так как мы измеряли сопротивление «холодной» нити. Если установить равнозначный резистор, то есть риск, что он вскоре сгорит. Поэтому лучше установить резистор с номинальным сопротивлением 22 Ом и мощностью от 1 Вт.

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.

Виды энергосберегающих ламп

К энергосберегающим бытовым лампам, как правило, относят люминесцентные приборы освещения. В большинстве случаев это компактные модели, оснащенные резьбовым цоколем Е27, Е14 и Е40 и характеризующиеся мощностью от 7 ватт и выше. Все виды светильников, попадающие в эту категорию, разделяются по двум основным признакам:

1. Типу цоколя.
2. Температуре цвета.

По типу фиксирующего в корпусе фонаря или люстры элемента энергосберегающие лампы подразделяются на резьбовые и штырьковые. Первые наиболее распространены в бытовых условиях и различаются по диаметру (14, 27, 40 мм и т. д.). В основном это изделия таких фирм, как Delux, Osram, Космос и др.

Для специфического вида светильников применяют двух- и четырехштырьковые энергосберегающие лампы. Они маркируются буквой D или G и цифровым значением. Основная сфера их применения – мощные схемы освещения в специфических условиях эксплуатации, например, для освещения стадиона.

По параметру температуры свечения энергосберегающие лампы работают в трех основных сегментах спектра:

1. 2700К – тепло-белый. Отличается желтоватым оттенком, схожим с обычной лампой-накала.
2. 4200К – естественно-белый. Прозрачный дневной свет. Является наиболее комфортным для зрительного восприятия.
3. 6400К – холодно-белый. С примесью голубоватого свечения. Применяется в основном на мощных промышленных схемах подсветки.

Кроме того, существует градация энергосберегающих ламп по форме самой колбы – трубчатые, прямые, спиралеобразные, грушевидные, шарообразные, U-образные и другие. В маркировке таких моделей обязательно указывается диаметр трубки. Например, у Т12 поперечник соответствует значению в 38 мм.

Отличительные особенности люминесцентных ламп от обычных ламп накаливания

Люминесцентные лампы не зря называют энергосберегающими, так как их применение позволяет снизить энергопотребление на 20 – 25 %. Их спектр излучения более соответствует естественному дневному свету. В зависимости от состава применяемого люминофора можно изготавливать лампы с разным оттенком свечения, как более тёплых тонов, так и холодных. Следует отметить, что люминесцентные лампы более долговечны, чем лампы накаливания. Конечно, многое зависит от качества конструкции и технологии изготовления.

Схемы, устройство и работа энергосберегающих ламп

Рейтинг:   / 1

Share

Класс!

Поделиться

Компактные энергосберегающие лампы работают так же, как и обычные люминесцентные лампы с тем же принципом преобразования электрической энергии в световую. Трубка имеет на концах два электрода, которые нагреваются до 900-1000 градусов и испускают множество электронов, ускоряемых приложенным напряжением, которые сталкиваются с атомами аргона и ртути. Возникающая низкотемпературная плазма в парах ртути преобразуется в ультрафиолетовое излучение. Внутренняя поверхность трубки покрыта люминофором, преобразующим ультрафиолетовое излучение в видимый свет. К электродам подводится переменное напряжение, поэтому их функция постоянно меняется: они становятся то анодом, то катодом. Генератор подводимого к электродам напряжения работает на частоте в десятки килогерц, поэтому энергосберегающие лампы, по сравнению с обычными люминесцентными лампами, не мерцают.

Разберём работу энергосберегающей лампы на примере наиболее распространённой схемы (лампа мощностью 11Вт).

Схема состоит из цепей питания, которые включают помехозащищающий дроссель L2, предохранитель F1, диодный мост, состоящий из четырёх диодов 1N4007 и фильтрующий конденсатор C4. Схема запуска состоит из элементов D1, C2, R6 и динистора. D2, D3, R1 и R3 выполняют защитные функции. Иногда эти диоды не устанавливают в целях экономии.

При включении лампы, R6, C2 и динистор формируют импульс, подающийся на базу транзистора Q2, приводящий к его открытию. После запуска эта часть схемы блокируется диодом D1. После каждого открытия транзистора Q2, конденсатор C2 разряжен. Это предотвращает повторное открытие динистора. Транзисторы возбуждают трансформатор TR1, который состоит из ферритового колечка с тремя обмотками в несколько витков. На нити поступает напряжение через конденсатор C3 с повышающего резонансного контура L1, TR1, C3 и C6. Трубка загорается на резонансной частоте, определяемой конденсатором C3, потому что его ёмкость намного меньше, чем ёмкость C6. В этот момент напряжение на конденсаторе C3 достигает порядка 600В. Во время запуска пиковые значения токов превышают нормальные в 3-5 раз, поэтому если колба лампы повреждена, существует риск повреждения транзисторов.

Когда газ в трубке ионизирован, C3 практически шунтируется, благодаря чему частота понижается и генератор управляется только конденсатором C6 и генерирует меньшее напряжение, но, тем не менее, достаточное для поддержания свечения лампы.

Когда лампа зажглась, первый транзистор открывается, что приводит к насыщению сердечника TR1. Обратная связь на базу приводит к закрытию транзистора. Затем открывается второй транзистор, возбуждаемый противоположно подключенной обмоткой TR1 и процесс повторяется.

 Неисправности энергосберегающих ламп

Конденсатор C3 часто выходит из строя. Как правило, это бывает в лампах, в которых используются дешёвые компоненты, расчитанные на низкое напряжение. Когда лампа перестаёт зажигаться, появляется риск выхода из строя тназисторов Q1 и Q2 и вследствие этого – R1, R2, R3 и R5. При запуске лампы генератор часто оказывается перегружен и транзисторы часто не выдерживают перегрева. Если колба лампы выходит из строя, электроника обычно тоже ломается. Если колба уже старая, одна из спиралей может перегореть и лампа перестанет работать. Электроника в таких случаях, как правило, остаётся целой.

Иногда колба лампы может быть повреждена из-за деформации, перегрева, разницы температур. Чаще всего лампы перегорают в момент включения.

 Ремонт

Ремонт обычно заключается в замене пробитого конденсатора C3. Если перегорает предохранитель (иногда он бывает в виде резистора), вероятно неисправными оказываются транзисторы Q1, Q2 и резисторы R1, R2, R3, R5. Вместо перегоревшего предохранителя можно установить резистор на несколько Ом. Неисправностей может быть сразу несколько. Например, при пробое конденсатора, могут перегреться и сгореть транзисторы. Как правило, используются транзисторы MJE13003.

Для того, чтобы сделать режим работы лампы более мягким, энергосберегающую лампу можно модернизировать.

 Устройство лампы

Лампа обычно состоит из двух частей. Верхняя часть имеет отверстия, в которые вставляется трубка. Вторая часть – больше по размерам, в ней находится печатная плата с деталями, к которой идут выводы от трубки. От верхней части платы идут провода к цоколю лампы. Обе части лампы имеют защёлки, иногда они приклеиваются. Чтобы разобрать лампу, нужно пройтись небольшой отвёрткой по месту соединения частей.

Схемы энергосберегающих ламп, как правило, очень похожи.

Схема энергосберегающей лампы Osram

Схема энергосберегающей лампы Philips

Советы по безопасности

Перед разборкой лампочек относящихся к энергосберегающему типу и изъятия всех необходимых комплектующих, которые потом послужат в качестве исходного материала для создания самоделок, необходимо ознакомиться с правилами техники безопасности. Перед выполнением всех работ по разборке ЭЛ необходимо убедиться, что стеклянная колба устройства является целой и неповрежденной. Ведь, как известно она заполнена ртутью, контакт с корой может привести к плачевным последствиям и нарушению здоровья.

При разборке необходимо аккуратно обращаться с корпусом и стеклянной колбой. Ни в коем случае нельзя открывать лампы, поворачивая стеклянную колбу. Такие действия могут привести к ее повреждению и попаданию наружу ртути. Тело лампочки лучше всего отрывать при помощи отвертки либо аккуратно разрезать его с помощью пилки.

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.

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.

Как подключать ИБП к шуруповерту

Электроинструмент необходимо разобрать, отвинтив все шурупы. Обычно корпус шуруповерта состоит из двух половинок. Далее следует найти провода, которыми двигатель подключается к батарее. Соединить эти провода с выходом ИБП можно с помощью пайки или термоусадочной трубки, вариант со скрутками нежелателен.

Для ввода провода от блока питания в корпусе инструмента необходимо выполнить отверстие

Важно предусмотреть меры, предотвращающие вырывание провода в случае неосторожных движений или случайных рывков. Самый простой вариант – обжать провод внутри корпуса у самого отверстия клипсой из сложенного пополам коротенького отрезка мягкой проволоки (подойдет алюминий)

Имея превосходящие диаметр отверстия размеры, клипса не даст проводу оторваться и выпасть из корпуса в случае рывка.

Как видно, энергосберегающая лампочка, даже отработавшая положенный ей срок, может принести немалую пользу своему владельцу. Собранный на базе ее комплектующих ИБП может с успехом применяться в качестве источника энергии для аккумуляторного электроинструмента или зарядного устройства.

Переделка блока

Прежде чем начинать переделку БП, необходимо выбрать выходную мощность тока. От этого показателя зависит степень модернизации системы. Если мощность будет находиться в пределах 20-30 Вт, не понадобятся глубокие изменения в схеме. Если же запланирована мощность свыше 50 Вт, модернизация нужна более системная.

Определение мощности

Вычисление мощности осуществляется согласно формуле:

В качестве примера рассмотрим ситуацию с блоком питания, имеющим следующие характеристики:

• напряжение — 12 В;
• сила тока — 2 А.

Вычисляем мощность:

P = 2 × 12 = 24 Вт.

Конечный параметр мощности будет больше — примерно 26 Вт, что позволяет учесть возможные перегрузки. Таким образом, для создания блока питания потребуется достаточно незначительное вмешательство в схему стандартной эконом-лампы на 25 Вт.

Новые компоненты

На схеме, представленной далее, показан порядок добавления новых деталей. Все они обозначены красным цветом.

В число новых электронных компонентов входят:

• диодный мост VD14-VD17;
• 2 конденсатора C9 и C10;
• обмотка на балластном дросселе (L5), количество витков которой определяется эмпирически.

Дополнительная обмотка выполняет еще одну важную функцию — является разделяющим трансформатором и защищает от проникновения напряжения на выходы ИБП.

Чтобы вычислить нужное количество витков в дополнительной обмотке, выполняются такие действия:

1. Временно наносим обмотку на дроссель (приблизительно 10 витков провода).
2. Стыкуем обмотку с сопротивлением нагрузки (мощность от 30 Вт и сопротивление 5-6 Ом).
3. Подключаемся к сети и делаем замер напряжения при нагрузочном сопротивлении.
4. Полученный результат делим на число витков и узнаем, сколько вольт приходится на каждый виток.
5. Выясняем нужное количество витков для постоянной обмотки.

Более подробно порядок расчета показан ниже.

Для вычисления нужного количества витков планируемое напряжение для блока делим на напряжение одного витка. В результате получаем число витков. К итоговому результату рекомендуется прибавить 5-10 %, что позволит иметь определенный запас.

Не стоит забывать, что оригинальная дроссельная обмотка находится под сетевым напряжением. Если нужно намотать на нее новый слой обмотки, позаботьтесь о межобмоточном изоляционном слое

Особенно важно соблюдать данное правило, когда наносится провод типа ПЭЛ в эмалевой изоляции. В качестве межобмоточного изоляционного слоя подойдет политетрафторэтиленовая лента (толщина 0,2 миллиметра), которая позволит повысить плотность резьбовых соединений

Такую ленту используют сантехники.

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.

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. 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.

Китайские шуруповёрты отличаются низкой ценой и плохими аккумуляторами, приходящими в негодность после первого года эксплуатации. Покупка нового аккумулятора не имеет смысла, поэтому встаёт вопрос о питании от сети. Данный блок питания состоит из доступных деталей и полностью помещается в корпусе аккумулятора.

В основе лежит плата от энергосберегающей лампы, импульсного трансформатора и выходного дросселя от компьютерного блока питания. У меня были две одинаковые платы от ламп 95 Вт, однако у обоих оказались сгоревшими полевые транзисторы, поэтому пришлось их менять. Схема лампы представлена на рисунке:

Детали, отмеченные красным цветом необходимо выпаять. С выходного дросселя от компьютерного блока питания L3 (смотри схему ниже) убираем все обмотки кроме той, которая намотана самым толстым проводом. Впаиваем новые детали согласно схеме:

Входную цепочку из предохранителя и термистора можно не ставить. Конденсатор С1 ставим максимально большей ёмкости. Если ваша энергосберегающая лампа сделана на биполярных транзисторах (чаще всего 13003, 13005), то их необходимо заменить на более мощные (13007, 13009). Так же возможно придётся заменить диодный мост D1-D4 и индуктивность L1. Чтобы избежать данных переделок необходимо брать плату от лампы как можно большей мощности.

Выходные диоды шотки D12, D13 (10А 100В) взяты с запасом, так как в ходе испытаний вышли из строя диоды от компьютерного блока питания mospec s20c40c. Автомобильная лампа EL используется в качестве подсветки, индикатора включения и нагрузки.
Полевые транзисторы и диоды шотки снабжены радиаторами.

Работа шуруповёрта представлена на видео:

https://www.youtube.com/embed//Hf-LGVylRHU

Импульсный блок питания и его особенности

В импульсный блок питания (ИБП) преобразование электрической энергии происходит по следующей схеме:

1. Выпрямитель входной (диодный мост + конденсатор) преобразует входной ток из переменного в постоянный.
2. Инвертор преобразует поступающий с входного выпрямителя постоянный ток снова в переменный, но уже с частотой выше 10 кГц, то есть исходная частота тока (50 Гц) повышается более, чем в 200 раз.
3. Переменный высокочастотный ток поступает на импульсный трансформатор, который понижает или повышает напряжение.
4. Выходной выпрямитель превращает переменный ток с требуемыми параметрами, но высокой частотой, в постоянный.

Главная особенность этого способа преобразования электроэнергии состоит в существенном увеличении частоты переменного тока, поступающего на трансформатор. Переделка энергосберегайки позволяет сделать его значительно компактным, чем он был бы при частоте в 50 Гц. Но малые размеры – это не единственное преимущество импульсных блоков перед линейными.

ИБП на IR2153/2155

Работа инвертора, преобразующего постоянный ток высокочастотный переменный, основана на применении MOSFET-транзисторов, для которых характерна высокая скорость переключения. Быстродействующими должны быть и диоды, устанавливаемые в мосту выходного выпрямителя.

Обычные диоды с током, имеющим частоту выше 10 кГц, работать не смогут. Широко используются диоды Шоттки, которые, в отличие от кремниевых диодов, теряют очень малую долю энергии, работая на высокой частоте.

При низком выходном напряжении роль выпрямителя может играть транзистор. Еще вариант – замена трансформатора дросселем. Подобные схемы встречаются в самых простых преобразователях.

Рекомендуем Вам также более подробно ознакомиться со схемой диммера.