Драйвер для светодиодов из энергосберегающей лампы

Блок питания: что можно сделать из энергосберегающей лампы?

Драйвер для светодиодов из энергосберегающей лампы

Несмотря на небольшие размеры энергосберегающих ламп, в них много электронных компонентов. По своему устройству это обычная трубчатая люминесцентная лампа с миниатюрной колбой, но только свернутой в спираль или иную пространственную компактную линию. Ее поэтому называют компактной люминесцентной лампой (в сокращении КЛЛ).

И для нее характерны все те же самые проблемы и неисправности, что и для больших трубчатых лампочек. Но электронный балласт лампочки, которая перестала светить, скорее всего, из-за перегоревшей спирали, обычно сохраняет свою работоспособность. Поэтому его можно использовать для каких-либо целей как импульсный блок питания (в сокращении ИБП), но с предварительной доработкой. Об этом и пойдет речь далее. Наши читатели узнают, как сделать блок питания из энергосберегающей лампы.

В чем разница между ибп и электронным балластом

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

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

Пример распространенной схемы балласта КЛЛ

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

В чем суть реконструкции балласта

Чтобы получить возможность подключения нагрузки к отдельной обмотке, надо либо намотать ее на дросселе L5, либо применить дополнительный трансформатор. Переделка балласта в ИБП предусматривает:

  • разборку корпуса балласта КЛЛ. Это можно сделать отверткой, которую надо поочередно, шаг за шагом вставлять по линии соприкосновения его деталей. Прилагаемое к лампе усилие не должно быть чрезмерным для колбы. Надо постараться давить на нее с минимальной силой.Как открыть корпус балласта КЛЛ
  • Отсоединение контактов лампы от платы балласта. Для этого их жилки отматываются с четырех штырьков на плате.Отсоединение контактов колбы
  • Извлечение платы и соединение всех четырех штырьков перемычками (шунтирование лампы).

Плата балласта извлечена из лампы

Для дальнейшей переделки электронного балласта в блок питания из энергосберегающей лампы надо принять решение относительно трансформатора:

  • использовать имеющийся дроссель, доработав его;
  • либо применить новый трансформатор.

Трансформатор из дросселя

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

Удаление ленты, стягивающей половинки сердечника

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

Рассоединяем склеенные половины сердечника

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

Читайте также  Светодиоды на 12 вольт для освещения

Разобранный дроссель

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

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

Готовая к тестированию плата с выпрямителемСхема импульсного блока питания

Тестирование ИБП

Но перед присоединением к сети 220 В последовательно с нашим блоком, переделанным своими руками из лампы, обязательно соединяется мощный резистор. Это мера соблюдения безопасности. Если через импульсные транзисторы в блоке питания потечет ток короткого замыкания, резистор его ограничит. Очень удобным резистором в таком случае может стать лампочка накаливания на 220 В. По мощности достаточно применить 40–100-ваттную лампу. При коротком замыкании в нашем устройстве лампочка будет светиться.

Последовательное соединение платы с лампочкой перед подачей напряжения 220 В

Далее присоединяем к выпрямителю щупы мультиметра в режиме измерения постоянного напряжения и подаем напряжение 220 В на электрическую цепь с лампочкой и платой источника питания. Предварительно обязательно изолируются скрутки и открытые токоведущие части. Для подачи напряжения рекомендуется применить проводной выключатель, а лампочку вложить в литровую банку. Иногда они при включении лопаются, а осколки разлетаются по сторонам. Обычно испытания проходят без проблем.

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.

Источник: https://lampagid.ru/vidy/lyuminestsentnye/blok-pitaniya-iz-lampy

Лампочка, гори!

Драйвер для светодиодов из энергосберегающей лампы

  • 4 октября 2019 г. в 11:45
  • 27052

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.

Немного «лампочной» теории

Чаще всего встречается неизолированный драйвер, его схему делают на импульсном понижающем преобразователе. Применение такого драйвера в светодиодной лампочке имеет ряд преимуществ по сравнению с другими схемами:

  • Хорошая стабильность выходного тока в широком диапазоне питающего напряжения, полное отсутствие пульсаций по сравнению со схемой на конденсаторном балласте.
  • Более высокий КПД по сравнению с изолированным и с линейным драйвером. Выходное напряжение такого драйвера гораздо выше, чем у изолированных драйверов. Для получения заданной мощности применяются светодиоды с несколькими кристаллами в одном корпусе, что позволяет поднять напряжение и снизить ток в цепи, КПД повышается за счет снижения потерь в цепи питания.
  • Меньшие размеры и стоимость по сравнению с изолированным драйвером, так как дроссель получается меньше, чем трансформатор для такой же мощности. Из-за особенности схемы, дросселю не нужно переваривать всю мощность в отличие от трансформатора в изолированном драйвере, меньше нужно материала для его изготовления. Будьте осторожны при работе с такими драйверами, чтобы не получить удар током!
Читайте также  Теплоотвод для светодиодов

Разбираем светодиодную лампочку

Корпус ламп делают из композитного материала, который служит теплоотводом для светодиодов. Разбираются лампочки разных производителей довольно просто. Рассеиватель держится по периметру на защелках и силиконе. Поддеваем ножом и подрезаем герметик по кругу, колпак снимается с некоторым усилием. Плата с диодами может быть запрессована или прикручена винтами, контакты могут быть припаяны или съемными.

Сравнение внешнего вида драйверов светодиодных ламп

После снятия платы со светодиодами не нужно сразу пытаться извлечь драйвер, это не получится. Будут мешать провода, идущие от цоколя лампы.

Необходимо поддеть и вытащить центральный контакт цоколя лампы, так один вывод освободится, а второй можно отпаять или отрезать от самой платы, а потом при сборке его придется удлинить.

Драйвер внутри светодиодной лампы

Что чаще всего ломается?

Разработчики ламп заложили определенные характеристики в конструкцию лампы, а именно ток через светодиоды, который обусловлен несколькими требованиями, такими как температурный режим, яркость и мощность потребления, срок службы лампочки и соотношение цены и всех этих характеристик.

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

Теорию мирового заговора производителей, по которой производители заинтересованы делать ненадежные вещи, мы рассматривать не будем, мое мнение, что это — миф. Все диктует маркетинг и потребители, а производители делают то, что у них заказывают, то, что хорошо продается, значит, всегда ищут середину между надежностью и ценой. В наших реалиях обычно более дешевые товары выигрывают по продажам, в итоге имеем то, что имеем.

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

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

Доработка лампы для увеличения срока службы

Первая доработка заключается в снижении тока через светодиоды, что позволяет значительно продлить срок службы лампы, яркость свечения при этом неизбежно снижается. Снижением тока достигается дополнительное повышение КПД светодиода, что, в свою очередь, еще больше снижает температуру кристаллов. Такой доработкой убиваем двух зайцев.

Для наглядности КПД светодиода и потерь в виде тепла, дан график зависимости тока через светодиод и яркости свечения, где показана нелинейная зависимость.

Обычно это легко сделать без схем и даташитов на микросхему драйвера. Нужно найти на плате резистор или пару резисторов, включенную в параллель с сопротивлением в несколько Ом, — это датчик тока, который нас интересует. Такой резистор — датчик тока, есть абсолютно во всех схемах драйверов, как в импульсных, так и в линейных, и везде сопротивление датчика единицы Ом.

Первая переделка схемы драйвера LED-лампы Лампа, со вскрытой колбой

Стандартный резистор нужно заменить на резистор большего сопротивления или отпаять один из двух резисторов. Ток через светодиоды снижается пропорционально увеличению сопротивления резистора датчика тока.

Даже незначительное снижение тока через светодиоды и мощности лампы существенно продлевает срок ее службы.

Более дорогие лампы отличаются большим количеством светодиодов на меньшем токе и заниженной мощностью, чем у более дешевых ламп, светоотдача люмен/вт у них больше, а режим светодиодов более щадящий. Я обычно занижаю мощность на 20–30%, но делаю это на новой лампе, пока золотые проводники еще крепкие, а светодиоды «свежие».

Доработка схемы. Показан резистор обратной связи Доработка светодиодной лампы для плавного включения яркости

Плавное увеличение яркости при включении

Вторая доработка позволяет включать лампу плавно, например, для применения в спальне. Для этого нужно включить позистор (терморезистор с положительной температурной зависимостью, или термистор PTC) параллельно всем или большей части светодиодов.

Читайте также  Освещение потолков светодиодами

Работает схема просто: пока позистор холодный, его сопротивление минимально, и ток течет через часть светодиодов и позистор и постепенно разогревает его. По мере прогрева сопротивление плавно нарастает и плавно включает в цепь остальные светодиоды — яркость плавно нарастает.

Позистор нужен с холодным сопротивлением 330–470 Ом, его маркировка wmz11a. Такие есть в продаже или их можно добыть из энергосберегающей лампы мощностью 32 Вт.

Я так доработал 3 лампы в люстре на потолке мощностью 7 Вт (а было 9 Вт изначально, мощность занижена для долговечности) и одну лампочку 3 Вт в бра. Плавное включение до 100% происходит примерно за 30 сек.

Ночник с пониженной яркостью на светодиодной лампочке 

Третья доработка заключается в том, чтобы сделать дополнительную функцию — ночник. У меня такая лампа установлена в темном коридоре, и это удобно, ночью света достаточно, чтобы пройти. Получается, что в «выключенном» состоянии лампочка слабо горит, а при подаче питания светит с обычной яркостью. Тут нужно доработать драйвер, убрать резистор, который есть на плате драйвера, он нужен в схеме для разрядки выходного фильтрующего конденсатора, и допаять резистор 150 кОм мощностью 1 Вт параллельно выводам микросхемы.

Еще нужно установить в выключатель резистор 68 кОм мощностью 1 Вт параллельно контактам выключателя. Важно! Теперь патрон лампочки всегда будет находиться под напряжением!

Работает схема так: образуется делитель напряжения, один из резисторов делителя в выключателе, а второй в лампе. Питание приходит на лампу с меньшим напряжением благодаря делителю. Для запуска драйвера напряжения недостаточно, ток идет по цепи через резисторы делителя и светодиоды, лампа светится с малой яркостью, которая будет зависеть от сопротивления резисторов.

Схема доработки светодиодной лампочки для работы в режиме ночника

В некоторых драйверах (не во всех, стоит попробовать в начале без подстроечника) придется поставить подстроечный резистор 100 кОм параллельно керамическому конденсатору фильтра питания микросхемы (вход 4 VCC), чтобы настроить напряжение питания и избежать эффекта мига-ния лампы в режиме ночника, когда микросхема драйвера пытается стартовать.

Подстроечным резистором нужно добиться, чтобы микросхема не стартовала в режиме ночника, а в штатном режиме работала как положено. Мощность потребления ночника с приведенными номиналами резисторов 0,42 Вт.

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.

Если появились вопросы — заходите на блог samelectric.ru или в группу .com/samelectric, поможем!

Источник: Алексей Филиппов и Александр Ярошенко, автор блога SamElectric.ru

Источник: https://www.elec.ru/testdrive/lampochka-gori/