Тема переробки або модернізації що вийшли з ладу люмінесцентних (енергозберігаючих) ламп в світлодіодні піднімалася неодноразово. Хай вибачать мене автори цих статей, але більшість запропонованих варіантів малоефективні і вже точно не естетичні. Виною тому складності з елементної базою і комплектуючими, а так же наш менталітет, коли ми намагаємося зліпити цукерку з ...
Але спасибі корейцям, що випустив в минулому році чудовий світлодіодний модуль Seoul Semiconductors Acrich2, який підключається до мережі змінного струму 220 В без додаткового джерела живлення. Виробник гарантує, що при дотриманні умов експлуатації (рекомендована робоча температура не вище 70 ºС) даний модуль чесно відпрацює не менше 50 000 годин. Не будемо вдаватися в технічні подробиці, все зрозуміло з малюнка.
Як коментар
За родом своєї діяльності маю багатий досвід роботи з різними джерелами живлення. Так ось вказаний корейцями ресурс блоку живлення в 15 000 годин завищений приблизно в 2 рази, це за умови використання високоякісних електролітів. Китайський же ширвжиток, наявний зараз в широкому продажі, явно не входить в категорію якісних товарів.
Отже, з джерелом світла розібралися. Наступний крок - як його охолодити. Городити банальний ребристий радіатор - не естетично і незручно. І тут без везіння не обійшлося. Виявляється, в Росії розроблений і випускається радіаторний профіль АП888, спеціально призначений для модулів цієї серії.
Профіль універсальний, призначений для установки трьох типів модулів Acriche: AW3221 (4 Вт) і Acrich2 на 8 і 12 Вт.
Подальша робота з модернізації перегоріли енергозберігаючої лампи не склала ніяких труднощів і зайняла від сили 15-20 хвилин.
1 Відрізати радіатор в розмір, необхідний для забезпечення ефективного охолодження модуля. Постачальник профілю рекомендує наступні розміри для забезпечення робочої температури не більше 70 ° С:
- 4 Вт - 10-15 мм;
- 8 Вт - 30-35 мм;
- 12 Вт - 40-45 мм.
В даному випадку «кашу маслом не зіпсуєш», і я для 8 Вт взяв радіатор 50 мм.
3 Просвердлити отвори в кришці корпусу цоколя для кріплення радіатора.
4 Всі складові частини - радіатор, модуль і фільтр до модуля, готові до складання.
5 Далі все просто. Встановлюємо модуль на радіатор, не забудьте про теплопровідних пасту (рекомендую КТП-8). Кріпимо кришку корпусу цоколя до радіатора. Підпоюємо дроти до модуля і фільтру. Потім все упаюємо в цоколь.
Підключення потужних світлодіодів в освітлювальних приладах здійснюється через електронні драйвери, які стабілізують ток, на свій вихід.
В наш час великого поширення набули так звані енергозберігаючі люмінесцентні лампи (компактні люмінесцентні лампи -КЛЛ) .Але згодом вони виходять з ладу. Одна з причин несправності -перегораніе нитки напруження лампи. Не поспішайте утилізувати такі лампи тому, що в електронній платі містяться багато компонентів які можна використовувати в подальшому в інших саморобних пристроях. Це дроселі, транзистори, діоди, конденсатори. Зазвичай, у цих ламп електронна плата справна, що дає можливість використання в якості блоку живлення або драйвера для світлодіода. В результаті таким чином отримаємо безкоштовний драйвер для підключення світлодіодів, тим більше це цікаво.
Можна подивитися процес виготовлення саморобки в відео:
Перелік інструментів та матеріалів
-Енергозберігаючі люмінесцентна лампа;
-Викрутки;
-паяльнік;
-тестер;
-светодіод білого світіння 10вт;
-емальпровод діаметром 0,4 мм;
-термопаста;
-діоди марки HER, FR, UF на 1-2А
-настільна лампа.
Крок перший. Розбирання лампи.
Розбираємо енергозберігаючу люмінесцентну лампу акуратно підчепивши викруткою. Колбу лампи не можна розбивати так, як всередині знаходяться пари ртуті. Продзвонювати нитки напруження колби тестером. Якщо хоч одна нитка показує обрив, значить колба несправна. Якщо є справна аналогічна лампа, то можна підключити колбу від неї до перероблюваної електронній платі, щоб упевнитися в її справності.
Крок другий. Переробка електронного перетворювача.
Для переробки я використовував лампу потужністю 20 Вт, дросель якої витримати навантаження до 20 Вт. Для світлодіода потужністю 10 Вт це досить. Якщо потрібно підключити більш потужне навантаження, можна застосувати електронну плату перетворювача лампи з відповідної потужності, або поміняти дросель з сердечником більшого розміру.
Також можливо живити світлодіоди меншої потужності, підібравши необхідну напругу кількістю витків на дроселі.
Змонтував перемички з дроту в на штирках для підключення ниток напруження лампи.
Поверх первинної обмотки дроселя потрібно намотати 20 витків емальпровода. Потім припаюємо вторинну намотану обмотку до випрямного діодному містку. Підключаємо до лампи напруга 220В і вимірюємо напруга на виході з випрямляча. Воно склало 9,7В. Світлодіод, підключений через амперметр, споживає струм в 0,83А. У цього світлодіода номінальний струм дорівнює 900мА, але щоб збільшити його ресурс в роботі спеціально занижено споживання по току. Доданий місток можна зібрати на платі навісним монтажем.
Схема переробленої електронної плати перетворювача. В результаті з дроселя отримуємо трансформатор з підключеним випрямлячем. Зеленим кольором показані додані компоненти.
Крок третій. Збірка світлодіодним настільної лампи.
Патрон для лампи на 220 вольт прибираємо. Світлодіод потужністю 10 Вт встановив на термопасту на металевий абажур старої настільної лампи. Абажур настільної лампи служить теплоотводом для світлодіода.
Електронну плату харчування і діодний міст розмістив в корпусі підставки настільної лампи.
У цій статті Ви знайдете докладний опис процесу виготовлення імпульсних блоків живлення різної потужності на базі електронного баласту компактної люмінесцентної лампи.
Імпульсний блок живлення на 5 ... 20 Ватт ви зможете виготовити менш ніж за годину. На виготовлення 100-ватного блоку живлення знадобиться кілька годин.
В даний час набули широкого поширення Компактні Люмінесцентні Лампи (КЛЛ). Для зменшення розмірів баластного дроселя в них використовується схема високочастотного перетворювача напруги, яка дозволяє значно знизити розмір дроселя.
У разі виходу з ладу електронного баласту, його можна легко відремонтувати. Але, коли виходить з ладу сама колба, то лампочку зазвичай викидають.
Однак електронний баласт такої лампочки, це майже готовий імпульсний Блок живлення (БП). Єдине, чим схема електронного баласту відрізняється від справжнього імпульсного БП, це відсутністю розділового трансформатора і випрямляча, якщо він необхідний.
У той же час, сучасні радіоаматори відчувають великі труднощі при пошуку силових трансформаторів для харчування своїх саморобок. Якщо навіть трансформатор знайдений, то його перемотування вимагає використання великої кількості мідного дроту, та й масо-габаритні параметри виробів, зібраних на основі силових трансформаторів не радують. А адже в переважній більшості випадків силовий трансформатор можна замінити імпульсним блоком живлення. Якщо ж для цих цілей використовувати баласт від несправних КЛЛ, то економія складе значну суму, особливо, якщо мова йде про трансформаторах на 100 Ватт і більше.
Відмінність схеми КЛЛ від імпульсного БП
Це одна з найпоширеніших електричних схем енергозберігаючих ламп. Для предобразованія схеми КЛЛ в імпульсний блок живлення досить встановити всього одну перемичку між точками А - А 'і додати імпульсний трансформатор з випрямлячем. Червоним кольором відзначені елементи, які можна видалити.
А це вже закінчена схема імпульсного блоку живлення, зібрана на основі КЛЛ з використанням додаткового імпульсного трансформатора.
Для спрощення, видалена люмінесцентна лампа і кілька деталей, які були замінені перемичкою.
Як бачите, схема КЛЛ не вимагає великих змін. Червоним кольором відзначені додаткові елементи, привнесені в схему.
Якої потужності блок живлення можна виготовити з КЛЛ?
Потужність блоку живлення обмежується габаритної потужністю імпульсного трансформатора, максимально допустимим струмом ключових транзисторів і величиною радіатора охолодження, якщо він використовується.
Блок живлення невеликої потужності можна побудувати, намотавши вторинну обмотку прямо на каркас вже наявного дроселя.
У разі якщо вікно дроселя не дозволяє намотати вторинну обмотку або якщо потрібно побудувати блок живлення потужністю, що значно перевищує потужність КЛЛ, то знадобиться додатковий імпульсний трансформатор.
Якщо потрібно отримати блок живлення потужністю понад 100 Ватт, а використовується баласт від лампи на 20-30 Ватт, то, швидше за все, доведеться внести невеликі зміни і в схему електронного баласту.
Зокрема, може знадобитися встановити більш потужні діоди VD1-VD4 у вхідній мостовий випрямляч і перемотати вхідний дросель L0 товщим проводом. Якщо коефіцієнт посилення транзисторів по струму виявиться недостатнім, то доведеться збільшити базовий струм транзисторів, зменшивши номінали резисторів R5, R6. Крім цього доведеться збільшити потужність резисторів в базових і емітерний ланцюгах.
Якщо частота генерації виявиться не дуже високою, то можливо доведеться збільшити ємність розділових конденсаторів C4, C6.
Імпульсний трансформатор для блоку живлення
Особливістю полумостового імпульсних блоків живлення з самозбудженням є здатність адаптуватися до параметрів використовуваного трансформатора. А той факт, що ланцюг зворотного зв'язку не буде проходити через наш саморобний трансформатор і зовсім спрощує завдання розрахунку трансформатора і налагодження блоку. Блоки живлення, зібрані за цими схемами прощають помилки в розрахунках до 150% і вище. Перевірено на практиці.
Не лякайтесь! Намотати імпульсний трансформатор можна протягом перегляду одного фільму або навіть швидше, якщо Ви збираєтеся виконувати цю монотонну роботу зосереджено.
Ємність вхідного фільтра та пульсації напруги
У вхідних фільтрах електронних баластів, через економію місця, використовуються конденсатори невеликої ємності, від яких залежить величина пульсацій напруги з частотою 100 Hz.
Щоб знизити рівень пульсацій напруги на виході БП, потрібно збільшити ємність конденсатора вхідного фільтра. Бажано, щоб на кожен Ватт потужності БП доводилося по одній мікрофарадах або близько того. Збільшення ємності С0 спричинить за собою зростання пікового струму, що протікає через діоди випрямляча в момент включення БП. Щоб обмежити цей струм, необхідний резистор R0. Але, потужність вихідного резистора КЛЛ мала для таких струмів і його слід замінити на більш потужний.
Якщо потрібно побудувати компактний блок живлення, то можна використовувати електролітичні конденсатори, що застосовуються в лампах спалахах плівкових «Мальніц». Наприклад, в одноразових фотоапаратах Kodak встановлені мініатюрні конденсатори без розпізнавальних знаків, але їх ємність аж цілих 100μF при напрузі 350 Вольт.
Блок живлення потужністю, близькою до потужності вихідної КЛЛ, можна зібрати, навіть не киваючи окремий трансформатор. Якщо у оригінального дроселя є досить вільного місця у вікні муздрамтеатру, то можна намотати пару десятків витків дроту і отримати, наприклад, блок живлення для зарядного пристрою або невеликого підсилювача потужності.
На зображенні видно, що поверх наявної обмотки був намотаний один шар ізольованого проводу. Я використовував провід МГТФ (багатожильний провід під фторопластовою ізоляції). Проте у такий спосіб можна отримати потужність всього в кілька Ватт, так як більшу частину вікна буде займати ізоляція проводу, а перетин самої міді буде невелика.
Якщо потрібно бо'льшая потужність, то можна використовувати звичайний мідний лакований обмотувальний дріт.
Увага! Оригінальна обмотка дроселя знаходиться під напругою мережі! При описаної вище доопрацювання, обов'язково потурбуйтеся про надійну межобмоточной ізоляції, особливо, якщо вторинна обмотка мотається звичайним лакованим обмотувальним проводом. Навіть якщо первинна обмотка покрита синтетичною захисною плівкою, додаткова паперова прокладка необхідна!
Як бачите, обмотка дроселя покрита синтетичною плівкою, хоча часто обмотка цих дроселів взагалі нічим не захищена.
Наметовому поверх плівки два шари електрокартону товщиною 0,05 мм або один шар товщиною 0,1 мм. Якщо немає електрокартону, використовуємо будь-яку відповідну по товщині папір.
Поверх ізолюючої прокладки мотаємо вторинну обмотку майбутнього трансформатора. Перетин дроту слід вибирати максимально можливе. Кількість витків підбирається експериментальним шляхом, благо їх буде небагато.
Мені, таким чином, вдалося отримати потужність на навантаженні 20 Ватт при температурі трансформатора 60ºC, а транзисторів - 42ºC. Отримати ще більшу потужність, при розумній температурі трансформатора, не дозволила занадто мала площа вікна муздрамтеатру і обумовлене цим переріз проводу.
Потужність, що підводиться до навантаження - 20 Ватт.
Частота автоколивань без навантаження - 26 кГц.
Частота автоколивань при максимальному навантаженні - 32 кГц
Температура трансформатора - 60ºС
Температура транзисторів - 42ºС
Для збільшення потужності блоку живлення довелося намотати імпульсний трансформатор TV2. Крім цього, я збільшив ємність конденсатора фільтра напруги C0 до 100μF.
Так як ККД блоку живлення зовсім не дорівнює 100%, довелося прикрутити до транзисторів якісь радіатори.
Адже якщо ККД блоку буде навіть 90%, розсіяти 10 Ватт потужності все одно доведеться.
Мені не пощастило, в моєму електроном баласті були встановлені транзистори 13003 поз.1 такої конструкції, яка, мабуть, розрахована на кріплення до радіатора за допомогою фасонних пружин. Ці транзистори не потребують прокладках, тому що не забезпечені металевою майданчиком, а й тепло віддають набагато гірше. Я їх замінив транзисторами 13007 поз.2 з отворами, щоб їх можна було прикрутити до радіаторів звичайними гвинтами. Крім того, 13007 мають в кілька разів бо'льшую гранично-допустимі струми.
Якщо побажаєте, можете сміливо прикручувати обидва транзистора на один радіатор. Я перевірив, це працює.
Тільки, корпусу обох транзисторів повинні бути ізольовані від корпусу радіатора, навіть якщо радіатор знаходиться всередині корпусу електронного пристрою.
Кріплення зручно здійснювати гвинтами М2,5, на які потрібно попередньо надіти ізоляційні шайби і відрізки ізоляційної трубки (кембрика). Допускається використання теплопровідних пасти КПТ-8, так як вона не проводить струм.
Увага! Транзистори знаходяться під напругою мережі, тому ізоляційні прокладки повинні забезпечувати умови електробезпеки!
Резистори еквівалента навантаження поміщені в воду, так як їх потужність недостатня.
Потужність, що виділяється на навантаженні - 100 Ватт.
Частота автоколивань при максимальному навантаженні - 90 кГц.
Частота автоколивань без навантаження - 28,5 кГц.
Температура транзисторів - 75ºC.
Площа радіаторів кожного транзистора - 27см².
Температура дроселя TV1 - 45ºC.
TV2 - 2000НМ (Ø28 х Ø16 х 9мм)
випрямляч
Всі вторинні випрямлячі полумостового імпульсного блоку живлення повинні бути обов'язково двухполуперіодним. Якщо не дотриматися цю умову, то магінтопровод може увійти в насичення.
Існують дві широко поширені схеми двухполуперіодних випрямлячів.
1. Мостова схема.
2. Схема з нульовою точкою.
Мостова схема дозволяє заощадити метр дроту, але розсіює в два рази більше енергії на діодах.
Схема з нульовою точкою економічніша, але вимагає наявності двох абсолютно симетричних вторинних обмоток. Асиметрія за кількістю витків або розташуванню може привести до насичення муздрамтеатру.
Однак саме схеми з нульовою точкою використовуються, коли потрібно отримати великі струми при малому вихідному напрузі. Тоді, для додаткової мінімізації втрат, замість звичайних кремнієвих діодів, використовують діоди Шотткі, на яких падіння напруги в два-три рази менше.
Приклад.
Випрямлячі комп'ютерних блоків живлення виконані за схемою з нульовою точкою. При віддається в навантаження потужності 100 Ватт і напрузі 5 Вольт навіть на діодах Шотткі може розсіятися 8 Ват.
100/5 * 0,4 \u003d 8 (Ватт)
Якщо ж застосувати мостовий випрямляч, та ще й звичайні діоди, то розсіюється на діодах потужність може досягти 32 Ватт або навіть більше.
100/5 * 0,8 * 2 \u003d 32 (Ватт).
Зверніть увагу на це, коли будете проектувати блок живлення, щоб потім не шукати, куди зникла половина потужності.
У низьковольтних випрямлячах краще використовувати саме схему з нульовою точкою. Тим більше що при ручному намотуванні можна просто намотати обмотку в два дроти. Крім цього, потужні імпульсні діоди недешеві.
Як правильно підключити імпульсний блок живлення до мережі?
Для налагодження імпульсних блоків живлення зазвичай використовують ось таку схему включення. Тут лампа розжарювання використовується в якості баласту з нелінійної характеристикою і захищає безперервного живлення від виходу з ладу при нештатних ситуаціях. Потужність лампи зазвичай вибирають близькою до потужності випробовується імпульсного БП.
При роботі імпульсного БП на холостому ходу або при невеликому навантаженні, опір нитки какао лампи невелика і воно не впливає на роботу блоку. Коли ж, з яких-небудь причин, ток ключових транзисторів зростає, спіраль лампи розжарюється і її опір збільшується, що призводить до обмеження струму до безпечної величини.
На цьому кресленні зображена схема стенду для тестування і налагодження імпульсних БП, що відповідає нормам електробезпеки. Відмінність цієї схеми від попередньої в тому, що вона забезпечена розділовим трансформатором, який забезпечує гальванічну розв'язку досліджуваного безперервного живлення від освітлювальної мережі. Вимикач SA2 дозволяє блокувати лампу, коли блок живлення віддає більшу потужність.
Важливою операцією при тестуванні БП є випробування на еквіваленті навантаження. Як навантаження зручно використовувати потужні резистори типу ПЕВ, ППБ, ПСБ і т.д. Ці «скло-керамічні» резистори легко знайти на радіоринку по зеленій розфарбуванні. Червоні цифри - розсіює потужність.
З досвіду відомо, що потужності еквівалента навантаження чомусь завжди не вистачає. Перераховані ж вище резистори можуть обмежений час розсіювати потужність в два-три рази перевищує номінальну. Коли БД включається на тривалий час для перевірки теплового режиму, а потужність еквівалента навантаження недостатня, то резистори можна просто опустити в воду.
Будьте обережні, стережіться опіку!
Навантажувальні резистори цього типу можуть нагрітися до температури в кілька сотень градусів без будь-яких зовнішніх проявів!
Тобто, ні диму, ні зміни забарвлення Ви не помітите і можете спробувати зачепити резистор пальцями.
Як налагодити імпульсний блок живлення?
Власне, блок живлення, зібраний на основі справного електронного баласту, особливої \u200b\u200bналагодження не вимагає.
Його потрібно підключити до еквівалента навантаження і переконатися, що БП здатний віддати розрахункову потужність.
Під час прогону під максимальним навантаженням, потрібно простежити за динамікою зростання температури транзисторів і трансформатора. Якщо занадто сильно гріється трансформатор, то потрібно, або збільшити перетин дроту, або збільшити габаритну потужність муздрамтеатру, або і те й інше.
Якщо сильно гріються транзистори, то потрібно встановити їх на радіатори.
Якщо в якості імпульсного трансформатора використовується домотать дросель від КЛЛ, а його температура перевищує 60 ... 65ºС, то потрібно зменшити потужність навантаження.
Яке призначення елементів схеми імпульсного блоку живлення?
R0 - обмежує піковий струм, що протікає через діоди випрямляча, в момент включення. У КЛЛ також часто виконує функцію запобіжника.
VD1 ... VD4 - мостовий випрямляч.
L0, C0 - фільтр живлення.
R1, C1, VD2, VD8 - ланцюг запуску перетворювача.
Працює вузол запуску наступним чином. Конденсатор C1 заряджається від джерела через резистор R1. Коли напруги на конденсаторі C1 досягає напруги пробою динистора VD2, динистор відмикається сам і відмикає транзистор VT2, викликаючи автоколивання. Після виникнення генерації, прямокутні імпульси прикладаються до катода діода VD8 і негативний потенціал надійно замикає динистор VD2.
R2, C11, C8 - полегшують запуск перетворювача.
R7, R8 - покращують замикання транзисторів.
R5, R6 - обмежують струм баз транзисторів.
R3, R4 - запобігають насичення транзисторів і виконують роль запобіжників при пробої транзисторів.
VD7, VD6 - захищають транзистори від зворотного напруги.
TV1 - трансформатор зворотного зв'язку.
L5 - баластний дросель.
C4, C6 - розділові конденсатори, на яких напруга живлення ділиться навпіл.
TV2 - імпульсний трансформатор.
VD14, VD15 - імпульсні діоди.
C9, C10 - конденсатори фільтра.
В даний час все більшого поширення набувають так звані люмінесцентні енергозберігаючі лампи. На відміну від звичайних люмінесцентних ламп з електромагнітним баластом, в енергозберігаючих лампах з електронним баластом використовується спеціальна схема.
Завдяки цьому такі лампи легко встановити в патрон замість звичайної лампочки розжарювання зі стандартним цоколем E27 і E14. Саме про побутові люмінесцентних лампах з електронним баластом далі і піде мова.
Відмінні риси люмінесцентних ламп від звичайних ламп розжарювання.
Люмінесцентні лампи не дарма називають енергозберігаючими, так як їх застосування дозволяє знизити енергоспоживання на 20 - 25%. Їх спектр випромінювання більш відповідає природному денному світлі. Залежно від складу застосовуваного люмінофора можна виготовляти лампи з різним відтінком світіння, як більш теплих тонів, так і холодних. Слід зазначити, що люмінесцентні лампи більш довговічні, ніж лампи розжарювання. Звичайно, багато що залежить від якості конструкції і технології виготовлення.
Пристрій компактної люмінесцентної лампи (КЛЛ).
Компактна люмінесцентна лампа з електронним баластом (скорочено КЛЛ) складається з колби, електронної плати і цоколя E27 (E14), за допомогою якого вона встановлюється в стандартному патроні.
Усередині корпусу розміщується кругла друкована плата, на якій зібрано високочастотний перетворювач. Перетворювач при номінальному навантаженні має частоту 40 - 60 кГц. В результаті того, що використовується досить висока частота перетворення, усувається "моргання", властиве люмінесцентним лампам з електромагнітним баластом (на основі дроселя), які працюють на частоті електромережі 50 Гц. Принципова схема КЛЛ показана на малюнку.
З цієї принципової схемою збираються в основному досить дешеві моделі, наприклад, що випускаються під брендом Navigator і ERA. Якщо ви використовуєте компактні люмінесцентні лампи, то, швидше за все вони зібрані за наведеною схемою. Розкид зображених на схемі значень параметрів резисторів і конденсаторів реально існує. Це пов'язано з тим, що для ламп різної потужності застосовуються елементи з різними параметрами. В іншому схемотехніка таких ламп мало чим відрізняється.
Розберемося докладніше в призначенні радіоелементів, показаних на схемі. на транзисторах VT1 і VT2 зібраний високочастотний генератор. Як транзисторів VT1 і VT2 використовуються кремнієві високовольтні n-p-nтранзистори серії MJE13003 в корпусі TO-126. Зазвичай на корпусі цих транзисторів вказуються тільки цифровий індекс 13003. Також можуть застосовуватися транзистори MPSA42 в більш мініатюрному корпусі формату TO-92 або аналогічні високовольтні транзистори.
Мініатюрний симетричний динистор DB3 (VS1) Служить для автозапуску перетворювача в момент подачі живлення. Зовні динистор DB3 виглядає як мініатюрний діод. Схема автозапуску необхідна, тому що перетворювач зібраний за схемою зі зворотним зв'язком по струму і тому сам не запускається. У малопотужних лампах динистор може бути відсутнім взагалі.
Діодний міст, виконаний на елементах VD1 - VD4 служить для випрямлення змінного струму. Електролітичний конденсатор С2 згладжує пульсації випрямленої напруги. Діодний міст і конденсатор С2 є найпростішим мережевим випрямлячем. З конденсатора C2 постійна напруга надходить на перетворювач. Діодний міст може виконуватися як на окремих елементах (4 діодах), або може застосовуватися діодний збірка.
При своїй роботі перетворювач генерує високочастотні перешкоди, які небажані. конденсатор З 1, Дросель (котушка індуктивності) L1 і резистор R1 перешкоджають поширенню високочастотних перешкод по електромережі. У деяких лампах, мабуть із економії :) замість L1 встановлюють дротяну перемичку. Також, у багатьох моделях немає запобіжника FU1, Який вказаний на схемі. У таких випадках, розривний резистор R1 також відіграє роль найпростішого запобіжника. У разі несправності електронної схеми споживаний струм перевищує певне значення, і резистор згорає, розриваючи ланцюг.
дросель L2 зазвичай зібраний на Ш-образні ферритовом муздрамтеатрі і зовні виглядає як мініатюрний броньовий трансформатор. На друкованій платі цей дросель займає досить значний простір. Обмотка дроселя L2 містить 200 - 400 витків дроту діаметром 0,2 мм. Також на друкованій платі можна знайти трансформатор, який вказаний на схемі як T1. Трансформатор T1 зібраний на кільцевому магнітопроводі з зовнішнім діаметром близько 10 мм. На трансформаторі намотані 3 обмотки монтажним або обмотувальним проводом діаметром 0,3 - 0,4 мм. Число витків кожної обмотки коливається від 2 - 3 до 6 - 10.
Колба люмінесцентної лампи має 4 виведення від 2 спіралей. Висновки спіралей підключаються до електронної плати методом холодної скручування, тобто без пайки і прикручені на жорсткі дротяні штирі, які упаяні в плату. У лампах малої потужності, що мають малі габарити, висновки спіралей запаюються безпосередньо в електронну плату.
Ремонт побутових люмінесцентних ламп з електронним баластом.
Виробники компактних люмінесцентних ламп заявляють, що їх ресурс в кілька разів більше, ніж звичайних ламп розжарювання. Але, незважаючи на це побутові люмінесцентні лампи з електронним баластом виходять з ладу досить часто.
Пов'язано це з тим, що в них застосовуються електронні компоненти, які не розраховані на перевантаження. Також варто відзначити високий відсоток бракованих виробів і невисока якість виготовлення. У порівнянні з лампами розжарювання вартість люмінесцентних досить висока, тому ремонт таких ламп виправданий хоча б в особистих цілях. Практика показує, що причиною виходу з ладу служить в основному несправність електронної частини (перетворювача). Після нескладного ремонту працездатність КЛЛ повністю відновлюється і це дозволяє скоротити грошові витрати.
Перед тим, як почати розповідь про ремонт КЛЛ, торкнемося теми екології та безпеки.
Незважаючи на свої позитивні якості люмінесцентні лампи шкідливі як для навколишнього середовища, так і для здоров'я людини. Справа в тому, що в колбі присутні пари ртуті. Якщо її розбити, то небезпечні пари ртуті потраплять в навколишнє середовище і, можливо, в організм людини. Ртуть відносять до речовин 1-ого класу небезпеки .
При пошкодженні колби необхідно залишити на 15 - 20 хвилин приміщення і відразу ж провести примусове провітрювання кімнати. Необхідно уважно ставитися до експлуатації будь-яких люмінесцентних ламп. Слід пам'ятати, що сполуки ртуті, що застосовуються в енергозберігаючих лампах небезпечніше звичайної металевої ртуті. Ртуть здатна залишатися в організмі людини і завдавати шкоди здоров'ю.
Крім зазначеного недоліку необхідно відзначити, що в спектрі випромінювання люмінесцентної лампи присутня шкідливе ультрафіолетове випромінювання. При тривалому знаходженні поряд з включеною люмінесцентною лампою можливе подразнення шкіри, так як вона чутлива до ультрафіолету.
Наявність в колбі високотоксичних сполук ртуті є головним мотивом екологів, які закликають скоротити виробництво люмінесцентних ламп і переходити до більш безпечним світлодіодним.
Розбирання люмінесцентної лампи з електронним баластом.
Незважаючи на простоту розбирання компактної люмінесцентної лампи, слід бути акуратним і не допускати розбиття колби. Як вже говорилося, всередині колби присутні пари ртуті, небезпечні для здоров'я. На жаль, міцність скляних колб невисока і залишає бажати кращого.
Для того щоб розкрити корпус де розміщена електронна схема перетворювача, необхідно гострим предметом (вузької викруткою) розтиснути пластмасову засувку, яка скріплює дві пластмасові частини корпусу.
Далі слід від'єднати висновки спіралей від основної електронної схеми. Робити це краще вузькими плоскогубцями підхопивши кінець виведення проводу спіралі і відмотати витки з дротяних штирів. Після цього скляну колбу краще помістити в надійне місце, щоб не допустити її розбиття.
Частина, що залишилася електронна плата з'єднана двома провідниками з другою частиною корпусу, на якій змонтований стандартний цоколь E27 (E14).
Відновлення працездатності ламп з електронним баластом.
При відновленні КЛЛ насамперед слід перевірити цілісність ниток напруження (спіралей) всередині скляної колби. Цілісність ниток напруження просто перевірити за допомогою звичайного омметра. Якщо опір ниток мало (одиниці Ом), то нитка справна. Якщо ж при вимірі опір нескінченно велике, то нитка розжарення перегоріла і застосувати колбу в даному випадку неможливо.
Найбільш уразливими компонентами електронного перетворювача, виконаного на основі вже описаної схеми (див. Принципову схему), є конденсатори.
Якщо люмінесцентна лампа не включається, то слід перевірити на пробій конденсатори C3, C4, C5. При перевантаженнях ці конденсатори виходять з ладу, тому що прикладена напруга перевершує напругу, на яке вони розраховані. Якщо лампа не включається, але колба світитися в районі електродів, то можливо пробитий конденсатор C5.
В такому випадку перетворювач справний, але оскільки конденсатор пробитий, то в колбі не виникає розряд. Конденсатор C5 входить в коливальний контур, в якому в момент запуску виникає високовольтний імпульс, що приводить до появи розряду. Тому якщо конденсатор пробитий, то лампа не зможе нормально перейти в робочий режим, а в районі спіралей буде спостерігатися світіння, яке викликається розігрівом спіралей.
холодний і гарячий режим запуску люмінесцентних ламп.
Побутові люмінесцентні лампи бувають двох типів:
З холодним запуском
З гарячим запуском
Якщо КЛЛ загоряється відразу після включення, то в ній реалізований холодний запуск. Даний режим поганий тим, що в такому режимі катоди лампи попередньо не прогрівається. Це може привести до перегорання ниток напруження внаслідок протікання імпульсу струму.
Для люмінесцентних ламп більш кращий гарячий запуск. При гарячому запуску лампа загоряється плавно, протягом 1-3 секунд. Протягом цих кілька секунд відбувається розігрів ниток напруження. Відомо, що холодна нитка розжарення має менший опір, ніж розігріта. Тому, при холодному запуску через нитку розжарення проходить значний імпульс струму, який може з часом викликати її перегорання.
Для звичайних ламп розжарювання холодний запуск є стандартним, тому багато хто знає, що вони згорають якраз в момент включення.
Для реалізації гарячого запуску в лампах з електронним баластом застосовується наступна схема. Послідовно з нитками розжарення включається позистор (PTC - терморезистор). На принциповій схемі цей позистор буде підключений паралельно конденсатору С5.
У момент включення в результаті резонансу на конденсаторі С5, а, отже, і на електродах лампи виникає висока напруга, необхідне для її запалювання. Але в такому випадку нитки напруження погано прогріті. Лампа включається миттєво. В даному випадку паралельно С5 підключений позистор. У момент запуску позистор має низький опір і добротність контуру L2C5 значно менше.
В результаті напруга резонансу нижче порога запалювання. Протягом декількох секунд позистор розігрівається і його опір збільшується. В цей же час розігріваються і нитки напруження. Добротність контуру зростає і, отже, зростає напруга на електродах. Відбувається плавний гарячий запуск лампи. У робочому режимі позистор має високий опір і не впливає на робочий режим.
Нерідкі випадки, що виходить з ладу як раз цей позистор, і лампа просто не включається. Тому при ремонті ламп з баластом слід звернути на нього увагу.
Досить часто згорає низькоомним резистор R1, який, як уже говорилося, відіграє роль запобіжника.
Активні елементи, такі як транзистори VT1, VT2, діоди випрямного моста VD1 -VD4 також варто перевірити. Як правило, причиною їх несправності служить електричний пробій p-n переходів. Динистор VS1 і електролітичний конденсатор С2 на практиці рідко виходять з ладу.
Енергозберігаючі лампи широко застосовуються в побуті та на виробництві, з часом вони приходять в непридатність, а тим часом багато хто з них після нескладного ремонту можна відновити. Якщо вийшов з ладу сам світильник, то з електронної «начинки» можна зробити досить потужний блок живлення на будь-яке потрібне напруження.
Як виглядає блок живлення з енергозберігаючої лампи
У побуті часто потрібно компактний, але в той же час потужний низьковольтний блок живлення, зробити такий можна, використовуючи вийшла з ладу енергозберігаючу лампу. У лампах найчастіше виходять з ладу світильники, а блок живлення залишається в робочому стані.
Для того щоб зробити блок живлення, необхідно розібратися в принципі роботи електроніки, що міститься в енергозберігаючу лампу.
Переваги імпульсних блоків живлення
В останні роки намітилася явна тенденція до відходу від класичних трансформаторних блоків живлення до імпульсних. Це пов'язано, в першу чергу, з великими недоліками трансформаторних блоків живлення, таких як велика маса, мала перевантажувальна здатність, малий ККД.
Усунення цих недоліків в імпульсних блоках харчування, а також розвиток елементної бази дозволило широко використовувати ці вузли харчування для пристроїв з потужністю від одиниць ват до багатьох кіловат.
Схема блоку живлення
Принцип роботи імпульсного блоку живлення в енергозберігаючу лампу точно такий же, як в будь-якому іншому пристрої, наприклад, в комп'ютері або телевізорі.
У загальних рисах роботу імпульсного блоку живлення можна описати таким чином:
- Змінний мережевий струм перетвориться в постійний без зміни його напруги, тобто 220 В.
- Широтно-імпульсний перетворювач на транзисторах перетворює постійну напругу в прямокутні імпульси, з частотою від 20 до 40 кГц (в залежності від моделі лампи).
- Ця напруга через дросель подається на світильник.
Розглянемо схему і порядок роботи імпульсного блоку живлення лампи (малюнок нижче) більш детально.
Схема електронного баласту енергозберігаючої лампи
Напруга надходить на мостовий випрямляч (VD1-VD4) через обмежувальний резистор R 0 невеликого опору, далі випрямлена напруга згладжується на фільтруючому високовольтному конденсаторі (С 0), і через згладжує фільтр (L0) подається на транзисторний перетворювач.
Запуск транзисторного перетворювача відбувається в той момент, коли напруга на конденсаторі С1 перевищить поріг відкриття динистора VD2. Це запустить в роботу генератор на транзисторах VT1 і VT2, завдяки чому виникає автогенерація на частоті близько 20 кГц.
Інші елементи схеми, такі як R2, C8 і C11, відіграють допоміжну роль, полегшуючи запуск генератора. Резистори R7 і R8 збільшують швидкість закриття транзисторів.
А резистори R5 і R6 служать як обмежувальні в ланцюгах баз транзисторів, R3 і R4 оберігають їх від насичення, а в разі пробою грають роль запобіжників.
Діоди VD7, VD6 - захисні, хоча в багатьох транзисторах, призначених для роботи в подібних пристроях, такі діоди вбудовані.
TV1 - трансформатор, з його обмоток TV1-1 і TV1-2, напруга зворотного зв'язку з виходу генератора подається в базові ланцюга транзисторів, створюючи тим самим умови для роботи генератора.
На малюнку вище червоним кольором виділені деталі, які потрібно видалити при переробці блоку, точки А-А` потрібно з'єднати перемичкою.
переробка блоку
Перед тим як приступити до переробки блоку живлення, слід визначитися з тим, яку потужність струму необхідно мати на виході, від цього буде залежати глибина модернізації. Так, якщо потрібно потужність 20-30 Вт, то переробка буде мінімальною і не зажадає великого втручання в існуючу схему. Якщо необхідно отримати потужність 50 і більше ват, то модернізація буде потрібно більш грунтовна.
Слід мати на увазі, що на виході блоку живлення буде постійна напруга, а не змінна. Отримати від такого блоку живлення змінну напругу частотою 50 Гц неможливо.
визначаємо потужність
Потужність можна обчислити за формулою:
Р - потужність, Вт;
I - сила струму, А;
U - напруга, В.
Наприклад, візьмемо блок живлення з наступними параметрами: напруга - 12 В, сила струму - 2 А, тоді потужність буде:
З урахуванням перевантаження можна прийняти 24-26 Вт, так що для виготовлення такого блоку потрібно мінімальне втручання в схему енергозберігаючої лампи потужністю 25 Вт.
нові деталі
Додавання нових деталей в схему
Додаються деталі виділені червоним кольором, це:
- діодний міст VD14-VD17;
- два конденсатора З 9, З 10;
- додаткова обмотка, розміщена на баластному дроселі L5, кількість витків підбирається досвідченим шляхом.
Додається обмотка на дросель грає ще одну важливу роль розділового трансформатора, оберігаючи від попадання напруги на вихід блоку живлення.
Щоб визначити необхідну кількість витків в додається обмотці, слід виконати наступні дії:
- на дросель намотують тимчасову обмотку, приблизно 10 витків будь-якого проводу;
- з'єднують з опором навантаження, потужністю не менше 30 Вт і опором приблизно 5-6 Ом;
- включають в мережу, заміряють напруга на опорі навантаження;
- отримане значення ділять на кількість витків, дізнаються, скільки вольт доводиться на 1 виток;
- обчислюють необхідне число витків для постійної обмотки.
Більш детальний розрахунок наведено нижче.
Випробувальний включення переробленого блоку живлення
Після цього легко обчислити необхідну кількість витків. Для цього напруга, яке планується отримати від цього блоку, ділять на напругу одного витка, виходить кількість витків, до отриманого результату додають про запас приблизно 5-10%.
W \u003d U вих / U віт, де
W - кількість витків;
U вих - необхідну вихідну напругу блоку живлення;
U віт - напруга на один виток.
Намотування додаткової обмотки на штатний дросель
Оригінальна обмотка дроселя знаходиться під напругою мережі! При намотуванні поверх неї додаткової обмотки необхідно передбачити межобмоточную ізоляцію, особливо якщо намотується дріт типу ПЕЛ, в емалевої ізоляції. Для межобмоточной ізоляції можна застосувати стрічку з політетрафторетилену для ущільнення різьбових з'єднань, якою користуються сантехніки, її товщина всього 0,2 мм.
Потужність в такому блоці обмежена габаритної потужністю використовуваного трансформатора і допустимим струмом транзисторів.
Блок живлення підвищеної потужності
Для цього буде потрібно більш складна модернізація:
- додатковий трансформатор на феритових кільцях;
- заміна транзисторів;
- установка транзисторів на радіатори;
- збільшення ємності деяких конденсаторів.
В результаті такої модернізації отримують блок живлення потужністю до 100 Вт, при вихідній напрузі 12 В. Він здатний забезпечити струм 8-9 ампер. Цього достатньо для живлення, наприклад, шуруповерта середньої потужності.
Схема модернізованого блоку живлення наведена на малюнку нижче.
Блок живлення потужністю 100 Вт
Як видно на схемі, резистор R 0 замінений на більш потужний (3-ватний), його опір зменшено до 5 Ом. Його можна замінити на два 2-ватних по 10 Ом, з'єднавши їх паралельно. Далі, С 0 - його ємність збільшена до 100 МКФ, з робочою напругою 350 В. Якщо небажано збільшувати габарити блоку живлення, то можна підшукати мініатюрний конденсатор такої ємності, зокрема, його можна взяти з фотоапарата-мильниці.
Для забезпечення надійної роботи блоку корисно дещо зменшити номінали резисторів R 5 і R 6, до 18-15 Ом, а також збільшити потужність резисторів R 7, R 8 і R 3, R 4. Якщо частота генерації виявиться невисокою, то слід збільшити номінали конденсаторів C 3 і C 4 - 68n.
Найскладнішим може виявитися виготовлення трансформатора. Для цієї мети в імпульсних блоках найчастіше використовують ферритові кільця відповідних розмірів і магнітної проникності.
Розрахунок таких трансформаторів досить складний, але в інтернеті є багато програм, за допомогою яких це дуже легко зробити, наприклад, «Програма розрахунку імпульсного трансформатора Lite-CalcIT».
Як виглядає імпульсний трансформатор
Розрахунок, проведений за допомогою цієї програми, дав наступні результати:
Для сердечника використовується ферритові кільце, його зовнішній діаметр - 40, внутрішній - 22, а товщина - 20 мм. Первинна обмотка проводом ПЕЛ - 0,85 мм 2 має 63 витка, а дві вторинних тим же проводом - 12.
Вторинну обмотку необхідно намотувати відразу в два дроти, при цьому їх бажано попередньо злегка скрутити між собою по всій довжині, так як ці трансформатори дуже чутливі до несиметричності обмоток. Якщо не дотримуватися цієї умови, то діоди VD14 і VD15 будуть нагріватися нерівномірно, а це ще більше збільшить несиметричність що, врешті-решт, виведе їх з ладу.
Зате такі трансформатори легко прощають значні помилки при розрахунку кількості витків, до 30%.
Так як ця схема спочатку розраховувалася для роботи з лампою потужністю 20 Вт, то встановлені транзистори 13003. На малюнку нижче позиція (1) - транзистори середньої потужності, їх слід замінити на більш потужні, наприклад, 13007, як на позиції (2). Можливо, їх доведеться встановити на металеву пластину (радіатор), площею близько 30 см 2.
випробування
Пробне вмикання варто проводити з дотриманням деяких запобіжних заходів, щоб не вивести з ладу блок живлення:
- Перше пробне включення виробляти через лампу розжарювання 100 Вт, щоб обмежити струм на блок живлення.
- До виходу обов'язково підключити навантажувальний резистор 3-4 Ома, потужністю 50-60 Вт.
- Якщо все пройшло штатно, дати попрацювати 5-10 хв., Відключити і перевірити ступінь нагріву трансформатора, транзисторів і діодів випрямляча.
Якщо в процесі заміни деталей не були допущені помилки, блок живлення має запрацювати без проблем.
Якщо пробне включення показало працездатність блоку, залишається випробувати його в режимі повного навантаження. Для цього опір навантажувального резистора зменшити до 1,2-2 Ом і включити його в мережу безпосередньо без лампочки на 1-2 хвилини. Після чого відключити і перевірити температуру транзисторів: якщо вона перевищує 60 0 С, то їх доведеться встановити на радіатори.
