Поки вчені приборкують швидкість світла, я ось вирішив приборкати непотрібні люмінесцентні лампи, переробляючи їх в світлодіодні. Компактні люмінесцентні лампи (КЛЛ) по трохи відходять у минуле, зі зрозумілих усім причин: менша ефективність щодо світлодіодних, екологічна небезпечність (ртуть), ультрафіолетове випромінювання небезпечне для очей людини, та й недовговічність.
Як і у багатьох радіоаматорів, накопичилася ціла коробка цього «добра». Менш потужні можна використовувати як запчастини, ну а ті що по могутніше, починаючи з 20W можна переробити під світлодіодні лампи і джерела живлення. Адже електронний баласт, це дешевий перетворювач напруги, то є простий і доступний імпульсний блок живлення яким можна живити пристрої потужністю до 30-40W (залежить від КЛЛ), і навіть більше якщо міняти вихідний дросель і транзистори. Тим радіоаматорам які проживають у віддалених місцях, або в певних ситуаціях, ці «енергосберегалкі» виявляться корисними. Так що, не поспішайте їх викидати після виходу з ладу - а працюють вони не довго!
У моєму випадку, приблизно рік тому (навесні 2014 р.), Почавши експериментувати з електронним баластом, в пошуках корпусу під переробку в світлодіодну лампу, повертаючись увечері додому з роботи, мене осінило - побачивши на тротуарі банку з під коли. Адже алюмінієвий корпус з під 0,25L напою, якраз підходить в якості радіатора для розсіювання тепла світлодіодної стрічки. А також, ідеально сідає під корпус КЛЛ «Vitoone» з цоколем Е27, на 25 W. Та й в естетиці непоганий!
Виготовивши кілька перероблених LED-ламп, я почав їх випробовувати в різних умовах експлуатації. Одна з них працює в підсобному приміщенні в жарі і морозі (з вентиляційними отворами), інша в житловому приміщенні (без отворі в пластмасовому цоколі). Ще одна підключена до триметрової світлодіодним стрічці. Пройшов майже рік, і вони до цих пір безвідмовно служать! Ну, і з огляду на те, що на тему світлодіодів, статтею з'являється все більше і більше, довелося нарешті написати і про мою випробуваною часом ідеї.
Схема переробки КЛЛ на LED
Схем переробки КЛЛ існує багато . У своєму випадку розглядав переробку ламп «Osram», «Vitoone», «Brilux», «Philips». Узагальнена схема переробленого електронного баласту компактної люмінесцентної лампи денного світла показана на малюнку. Вони мало чим відрізняються в залежності від виробника, але принцип роботи цих імпульсних перетворювачах однаковий. Загалом, принцип роботи двотактного перетворювача напруга складається з двох транзисторах npn (VT1, VT2), полягає в перетворенні випрямленої напруги (VD1-VD4), в високочастотне (близько 30kHz). Напруга 220V проходить через запобіжник FU1 (або через низькоомний резистор, який грає роль запобіжника), випрямляється і фільтрується через дросель L4 і конденсатори C1, C6. Якщо ви хочете отримати більш потужний блок живлення, то тоді доведеться перемотати L4 проводом більшого перетину, і замінити діоди моста (або діодні збірку) на більший струм! Обов'язково раджу міняти електролітичний конденсатор C1 - замість 4,7mF або 6,8mF на більш ємний конденсатор, виходячи з розрахунку вихідної потужності: 1mF на 1 W. Залишив на 10mF / 400V, адже треба ще вміститься в корпус КЛЛ! Великі конденсатори на 47 ... 100mF можна знайти в старих одноразових фотоапаратах «Kodak» або в інших ІБП. Збільшення ємності конденсатора вхідного фільтра знизить рівень пульсацій напруги на виході ДБЖ. Також, доведеться збільшити потужність резисторів в базових і емітерний ланцюгах VT1, VT2.
Запуск перетворювача відбувається за рахунок симетричного динистора VS1 і елементів D6, R1, C3, при відкриванні через динистор проходить імпульс на базу ключа VT2. Після запуску ця частина схеми блокується діодом D6. Через кожне відкриття транзистора VT2, конденсатор C3 розряджається і не дає повторного відкриття динистора. Транзистори збуджують тороидальний трансформатор L1, з трьома обмотками в кілька витків: з них дві керуючі і одна робоча. Відкриття кожного ключа викликає наводку імпульсів в двох протилежних обмотках, а також в робочій обмотці. Змінна напруга з L1 надходить на L3 і далі на люмінесцентну лампу, яку ми прибираємо зі схеми. Коли лампа запалюється, транзистор VT1 відкривається, і насичується сердечник L1. Зворотній зв'язок на базу призводить до закриття ключа. Потім відкривається VT2, що порушується протилежно підключеної обмоткою L1 і процес повторюється.
Щодо транзисторів: можна залишити ті що є (13003 корпус ТО-126, їх аналоги: MJE13003 або КТ8170А1), або використовувати з запасом потужності. Правильний вибір транзисторів визначить надійність генератора. Таким чином, для енергозберігаючих ламп потужністю до 7W рекомендується використовувати транзистори серії 13001, до10W - 13002, для 15-20W -13003 з корпусом ТО-126, 25-40W - 13005 ТО-220, 40-65W - 13007 ТО-200, 85W - 13009 ТО-220 відповідно (остання цифра означає робочий струм транзистора). У моєму випадку, перегріву транзисторів не відбувається і радіатор ставити не довелося. Рекомендую в разі нагрівання, міняти на щабель могутніше і міняти і перемотувати дросель L3. При великих навантаженнях сердечник цього трансформатора може піти в насичення.
Далі - шунтуючи крайні штирі (їх 4) перемичкою, на які були підключені нитки розжарювання лампи, і прибираємо конденсатор C5, він вже не знадобиться (дивимося схему і фото). Основа переробки полягає в додаванні вторинної обмотці на дросель L3. Первинна обмотка дроселя L3 містить приблизно 200-400 витків дроту діаметром 0,2 мм. Для цього, виймаємо з плати дросель, і розбираємо його методом нагріву. Цього можна досягти за допомогою паяльника або промислового фена. Акуратно роз'єднуємо ферритові часточки дроселя (за рахунок нагріву клеїть матеріал втрачає свої властивості). Якщо часточки розіб'ються, сердечник можна буде з'єднати скотчем або клеєм.
Зверніть увагу: дросель повинен бути без зазору! Якщо він є, то його можна прибрати за допомогою напилка або «болгарки» (подібне вже робив, але не перестарайтеся).
Розібравши трансформатор, знімаємо вторинну обмотку, і на її місці наметовому приблизно 30-35 витків одножильного проводу (ПЕВ), діаметром 0,5-0,8 мм. Мені вдалося розмістити в дроселі від «Brilux» - 35 витків дроту загальним діаметром приблизно 0,7 мм, з'єднавши разом 3х0,23 мм. Також, мотав інший трансформатор емальованим дротом 0,47 мм, але з меншою потужністю навантаження. Краще перемотати, і потім вже з зібраного трансформатора відмотувати до потрібного вам напруги!
Між обмотками додаємо додаткову ізоляцію з трансформаторної паперу або в моєму випадку, скотчі. Отриманий таким чином трансформатор, залишається з відкритою вторинною обмоткою та упаюється назад на плату КЛЛ. У разі якщо вікно дроселя не дозволяє намотати вторинну обмотку або якщо потрібен блок потужніший, то знадобиться інший імпульсний трансформатор великих розмірів (наприклад від комп'ютерного блоку живлення або з інших високочастотних ДБЖ з ферритом магнітною проникністю 2000НМ).
Тепер, залишається додати випрямляч і навантаження у вигляді світлодіодним стрічки. Вихідний випрямляч можна робити по бруківці схемою або за схемою з нульовою точкою. Але це в тому випадку, якщо задіяти більш габаритний трансформатор для схеми з нульовою точкою. Як мостового випрямляча я застосував високочастотні діоди КД213А (з максимальним струмом до 10А і робочою частотою до 100kHz), як найбільш дешеві для цієї конструкції. Вони відмінно справляються з частотою і температурою (-60 ... + 125 ° C). Хоча, для надійності, в одній з ламп (на 3-х метрової стрічці) я додав в якості радіатора звичайні монети, прикріпивши їх до металевої поверхні діодів. На інших двох, випрямний міст залишив без радіаторів, з невеликим проміжком між ними (як це видно на фото). Також, помаранчева лампа протягом майже року працює і без вентиляційних отворів в пластмасовому корпусі КЛЛ. Але це, для своїх дослідів. А вам самим вирішувати, що робити - в залежності яке навантаження застосовувати до ДБЖ. Ставити на виході низькочастотний діодний міст, який використовується в звичайних мережевих випрямлячах, не вдасться. На високій частоті він буде сильно грітися, незалежно від габаритів діодів. Можна обійтися і простим стабілізатором, але я додав до світильника роз'єм з вимикачем, для того щоб в критичний момент, мати під рукою джерело живлення на 12V / 15 ... 30 W. Або доповнити зовнішнім стабілізатором, або підключивши до нього авто-зарядку для мобільних девайсів -забезпечити себе ДБЖ якого просто можна знайти, подивившись на стелю!
Ну все, приступаємо до складання світильника. Беремо алюмінієву банку на 0,25L, згинаємо верхню частину всередину, попередньо розрізавши її на чотири половинки (як видно на фотографіях). Збоку робимо отвір для проводу, і клеїмо на банку 1м (1 ... 1,5 м) світлодіодної стрічки, так щоб між витками залишався просвіт, який буде працювати в якості радіатора.
Не раджу застосовувати стрічку в «силіконі», вона має низьку тепловіддачу, дорожче в ціні, і до того ж дуже шкідлива для здоров'я людини; при нагріванні можна відчути неприємний запах випарів цього пластика!
Використовуйте LED-стрічку з SMD світлодіодами на 5мм: 3528 / 12V / 4,8 W / м-60шт / м, 3528 / 12V / 9,6W / м-120шт / м, 5050 / 12V / 12,8W / м-60шт / м, або 5050 / 12V / 14,4W / м-60шт / м, з найбільшим кутом розсіювання і найбільшою світловіддачею люмен / метр. Їх можна буде в періоді експлуатації світильника, дуже просто прочистити щіткою і ремонтувати (наприклад - мені довелося пройти паяльником по одному із сегментів стрічки). Далі, в пластиковому корпусі КЛЛ, треба буде виконати невеликі виїмки розпеченим паяльником, для того щоб утримувати корпус банки. Вона просто буде сідає на клік. Це дасть можливість доступу до начинки світильника, без додаткових інструментів. Інший кінець стрічки, склеюємо двокомпонентним швидковисихаючим клеєм або скотч-стрічкою.
Плату кріпимо до корпусу КЛЛ за допомогою термоклея ( «молекулярний клей») і ізолюємо накладками з тряпочной ізоляційної стрічки. Потрібно приділити особливу увагу цьому моменту складання, прикріплюючи плату пристрою так щоб залишався зазор між металевим корпусом банки і платою. Адже апарат знаходиться під змінним мережевим напругою, небезпечною для життя! Далі, ще раз, ретельно перевіряємо всі елементи нашого девайса. Незабутній ізолювати всі дроти термоусадочним кембриком, щоб уникнути коротких замикань. На металеву поверхню діодів можна залити пару крапель клею, для того щоб виключити контакт з корпусом алюмінієвої колби.
А ось, для того щоб подивившись на стелю можна було-б знайти джерело живлення або в разі відключення електроенергії, джерело світла на 12 вольт, треба буде не полінується і додати до лампи кілька деталей. По-перше, робимо отвір в днищі банки під гніздо, як це показано на фотографіях. Гніздо і штекер будь-хто, можна і з контактами відключення. Тут використовував А / V конектор, з того що якщо під рукою не виявиться штекер, можна було просто закріпити дроти на корпус і в центральний отвір гнізда.
Далі, потрібен вимикач (закріпивши його додатковим отвором збоку колби) для того щоб відключити світло і отримати більше потужності для іншого пристрою, який ви хочете живити. Наприклад, можна вивести окремий провід від автомобільної зарядки на 12 вольт і таким чином заряджати мобільний телефон. Також, можна підзарядити акумулятор шуруповерта і т.д.
Лампу можна підключити до автомобільного акумулятора або будь-якого іншого з напругою 9-12V і використовувати в якості автономного джерела світла. Таким чином, ми маємо універсальний девайс який виявиться незайвим в поїздках, на роботі і вдома, а в деяких обставинах - єдиним рішенням.
Тепер, кілька слів про випробування. На світлодіодним стрічці довжиною в 3 м (3528 / 12V / 4,8 W / м-60 шт / м) - споживана потужність переробленої ДБЖ була близько 20W. На світильниках з алюмінієвих банок - близько 12-13W (11,5V). Без навантаження свідчення були при 14,8V - P = 2,5-2,9W. Максимально вдалося зняти навантаження з переробленого КЛЛ / 25W - приблизно 28W, але трансформатор при цьому перегрівається (+70 ... 75 ° C).
Температура трансформатора в лампах з під банок, досягала близько 60 ° C, світлодіодів = 50 ... 60 ° C, діодів моста (КД213А) = 50 ° C. Пожежна безпека при таких показаннях, думаю забезпечена. Вага даного світильника становить 90 г, другого - 105 грам. За рахунок низької ваги і невеликих габаритах, лампа підійде до більшості люстр, бра і інших освітлювальних приладів. Також, для освітлення коридорів і підсобних приміщень.
Приблизний ККД пристрою -77-85%. Розрахунок виходить з даних роботи ДБЖ без навантаження (P = 2,5-2,9W), і з навантаженням (13W / 12,5V). Споживання струму - близько 800 мА. Відповідно, не можна порівняти цей девайс з пленарними імпульсними перетворювачами. Але це краще, ніж живити LED-світильник від важких трансформаторних перетворювачах або від конденсаторних схем, без гальванічної розв'язки з невеликою потужністю.
Якщо хочете, можете доповнити пристрій стабілізатором струму, для того щоб продовжити термін служби світлодіодів і використання в якості харчування різних гаджетів. Також, можна доповнити його фільтром харчування, в залежності від конкретного застосування.
Відео
Хоча, це простий пристрій, на практиці воно виявилося дуже корисним. Кому цікаво дивіться відео і пишіть на пошту: [email protected] З повагою, Флорін Матієнко (flomaster).
література
- 1. «Джерела живлення», Е.А. Москат, 2012р.
- 2. Журнал «Радіоаматор» №1,2009г.
Форум по LED
Обговорити статтю ЛАМПА СВІТОДІОДНА УНІВЕРСАЛЬНА
