Энергосберегающие лампы

Аватара пользователя

Автор темы
Slide
Администратор
Администратор
Сообщения: 306
Зарегистрирован: 16 янв 2013, 14:07
Репутация: 0
Моя DVB карта: Prof 7301 и Prof 8000
Имя: Александр
Откуда: Солнечная страна
Поблагодарили: 1 раз
Контактная информация:

Энергосберегающие лампы

Сообщение Slide » 20 фев 2013, 22:16

Энергосберегающие лампы
Сетевая светодиодная лампа с блоком питания на микросхеме VIPer22A
В последнее время лампы накаливания, имеющие весьма ограниченный ресурс около 1000 часов, и газоразрядные осветительные лампы с ресурсом примерно 20 000 часов энергично вытесняются светодиодными аналогами, способными функционировать без замены гораздо дольше — 100 000 часов. Они имеют наивысший среди искусственных источников света КПД преобразования электрической энергии в световую, что вынуждает правительства многих стран, в том числе и России, энергичнее внедрять энергосберегающие технологии в светотехнике. Этому также способствует неуклонное снижение стоимости сверхъярких светодиодов из-за конкуренции их мировых производителей.
К сожалению, в большинстве бытовых светодиодных ламп использованы простейшие сетевые блоки питания с балластным конденсатором. И это несмотря на то, что общеизвестные недостатки последних (бросок тока при включении, узкий интервал сетевого напряжения, соответствующий допустимым пределам тока через светодиоды, а также возможность повреждения при обрывах в нагрузке) приводят к преждевременному выходу светильников из строя. Это значит, что подобное схемотехническое решение в принципе не может обеспечить эффективную долговременную работу светодиодных источников света с предполагаемым ресурсом в 100 000 часов.
Предлагаемая конструкция простого малогабаритного сетевого ИИП для светодиодной лампы (рис. 1) свободна от таких недостатков и, несмотря на высокую надежность эксплуатации, очень дешева (примерно 50 руб. без светодиодов).
Изображение
Использование средств автоматизированного проектирования данного устройства предоставляет возможность радиолюбителю самостоятельно гибко варьировать номенклатуру и число подключаемых светодиодов.
Работа подобного импульсного понижающего стабилизатора напряжения и физические принципы его функционирования описаны в [1] (рис.1,в и рис. 2,б). Поэтому более подробно рассмотрим последовательность проектирования сетевого преобразователя для питания 17 ультраярких светодиодов, используемых в описываемом устройстве (рис. 1). Среди них EL1—EL8 — стандартные 5-миллиметровые светодиоды LC503TWN1 -15G и EL9-EL11 — чип-светодиоды ARL-5060WYC по 3 шт. в прямоугольном корпусе PLCC6 размерами 5x5 мм с допустимым прямым током до 40 мА и прямым падением напряжения примерно 3,2 В на каждом диоде. Такой выбор светодиодов в экземпляре автора обусловлен необходимостью освещения компьютерной клавиатуры. Первые светодиоды обладают малым углом излучения — 15° по уровню половинной мощности, вторые — большим — 120°. В результате в суммарном световом пятне будут отсутствовать резкие границы, причем освещенность в центре больше, чем на периферии. Цветовой оттенок такого источника света — средний между холодным и теплым белым, что обусловлено параметрами использованных светодиодов.
Из конструктивных соображений однотипные светодиоды соединены последовательно, при этом получены показанные на рис. 1 две цепи (из 8 и 9 светодиодов соответственно), которые соединены параллельно через токоограничивающие резисторы R2 и R3. Выходное напряжение преобразователя для обеих цепей выбрано 32 В при токе нагрузки 40 мА.
Для проектирования преобразователя использована программа Non-Isolated VIPer Design Software v.2.3 (NIVDS), о которой рассказано в статье [2]. Интервал напряжения сети оставлен выбранный программой по умолчанию 88...264 В. Использован ШИ контроллер — микросхема VIPer22A с частотой преобразования 60 кГц, режим преобразования прерывистый (DCM — Discontinuous Current Mode), выходное напряжение — 32 В при токе 40 мА. Индуктивность накопительного дросселя L1, рассчитанная программой, составила 2,2 мГн. Другие параметры преобразователя: КПД — 74 %, максимальная амплитуда тока коммутирующего транзистора микросхемы DA1 — 169мА, ее максимальная температура — 47 °С, эффективное значение *** тока — 17 мА при максимальном сетевом напряжении 264 В.
Дроссель L1 — доработанный высокочастотный ДМ-0,1 500 мкГн. Для увеличения его индуктивности до 2,2 мГн к имеющейся обмотке добавляют, не изменяя направление намотки, 2 слоя по 100 витков провода ПЭВ-2 диаметром 0,12 мм. Изоляцию между добавляемыми слоями, а также общее покрытие дросселя выполняют клейкой лентой (скотчем). Отгибание выводов дросселя для монтажа на печатной плате производят не ближе 5 мм от ферритового корпуса, иначе
заводские выводы обмотки будут повреждены. Вместо доработанного дросселя ДМ-0,1 можно применить катушки индуктивности КИГ-0,2-2200 или SDR1006-2200.
Чертеж печатной платы преобразователя, выполненной из односторонне фольгированного стеклотекстолита толщиной 1...1,2 мм, показан на рис. 2, а ее внешний вид — на рис. 3.
ИзображениеИзображение
Конденсатор С1 впаивают с зазором 7...8 мм до платы, так как его надо наклонить к центру платы, чтобы он разместился в примененном цоколе от сгоревшей энергосберегающей лампы.
В преобразователе могут быть использованы импортные оксидные конденсаторы с предельной рабочей температурой 105°С. Конденсаторы С2 и С5 — пленочные или керамические с номинальным напряжением не менее 50 В. Плавкая перемычка FU1 — проволока от предохранителя с номинальным током 1 А. Прорезь защищает плату при перегорании FU1. Но прорезь не нужна, если перемычку заменить плавкой вставкой в керамическом корпусе (из серий ВП1-1, ВП1-2) или предохранительным резистором Р1-25 (или аналогичным импортным сопротивлением 8... 10 Ом). В случае использования предохранительного резистора сопротивление резистора R1 уменьшают до 10...12 Ом.
Светодиодная нагрузка R2R3EL1 — EL11 смонтирована на другой печатной плате из двусторонне фольгированного стеклотекстолита толщиной 0.5...1 мм (рис. 4).
Изображение
Участок фольги многоугольной формы в центре платы предназначен для отвода тепла от светодиодов поверхностного монтажа EL9—EL11. Токоограничивающие резисторы R2 и R3 — РН1-12 типоразмера 1206. Две платы соединяют между собой пайкой в соответствующих контактных площадках трех отрезков медного провода диаметром 0,7 мм и длиной примерно 7 мм, на которые в качестве ограничительных букс надеты отрезки пустотелых пластиковых стержней от шариковых ручек. Два провода подают питание на плату со светодиодами, а третий обеспечивает необходимую жесткость конструкции. При соединении смежными являются стороны, свободные от элементов на обеих платах. В отверстия контактных площадок, отмеченных звездочками, вставляют и с двух сторон пропаивают короткие отрезки провода.
Вначале с помощью ЛАТР желательно убедиться в стабильности выходного напряжения 32 В во всем интервале изменения сетевого напряжения (88...264 В), при этом вместо светодиодов подключают резисторы общим сопротивлением 800 Ом Затем свето-диоды устанавливают на место, а вместо постоянных токоограничивающих резисторов R2 и R3 временно спаивают подстроечные сопротивлением 150 Ом, При измерениях следует остерегаться электрического удара током, поскольку все элементы устройства гальванически связаны с питающей электросетью. Все изменения выполняют только в отключенном состоянии. Подстроечные резисторы регулируют диэлектрической
отверткой. Ток через каждую цепь светодиодов контролируют миллиамперметром Хотя использованные светодиоды допускают прямой ток до 40 мА с соответствующим увеличением яркости свечения, в целях достижения заявленной долговечности светодиодов подстройкой резисторов ток устанавливают равным 20 мА. Примерно через 5 мин после включения стабилизируется тепловой режим светодиодов, поэтому необходима дополнительная подстройка тока. При наличии одного миллиамперметра ток в каждой светодиодной цепи регулируют по очереди. В завершение подстроечные резисторы заменяют постоянными найденного сопротивления.
С помощью инструмента Waveforms программа NIVDS позволяет смоделировать режимы ШИ контроллера.
Изображение
На рис. 5 показана диаграмма импульсного тока в контроллере при сетевом напряжении 220 В, практически совпавшая с результатами контрольных измерений. Интервал О...1,5мкс соответствует открытому состоянию коммутирующего транзистора микросхемы DA1 (прямой ход преобразователя). Синим цветом показан график тока в накопительном дросселе во время обратного
хода преобразователя. Интервал 1,5... 13 мкс соответствует этапу передачи в нагрузку энергии, накопленной дросселем во время прямого хода. Интервал 13...16,6 мкс — так называемая бестоковая пауза в работе преобразователя, когда возникают свободные затухающие колебания напряжения и тока в выходной цепи. Более наглядно эти колебания иллюстрирует снятая диаграмма напряжения на истоке транзистора относительно общего провода питания (рис. 6),
Изображение
где хорошо заметно, что затухающие колебания напряжения происходят относительно уровня 32 В, соответствующего выходному напряжению преобразователя. Выходной фильтр С4С5 снижает пульсации выходного напряжения до 300 мВ.
Как видно из рис. 5 и 6, пиковый ток коммутирующего транзистора микросхемы (169 мА) в несколько раз меньше максимально допустимого значения 700 мА, напряжение на стоке этого транзистора (300 В) также меньше максимально допустимого 730 В. Это обеспечивает работу преобразователя с большим запасом электрической прочности, что наряду со встроенной в микросхему тепловой защитой, а также защитой от замыканий и обрывов в нагрузке гарантирует многолетнюю надежную работу описанного устройства. Внешний вид светодиодной лампы показан на рис. 7.
Изображение
В ней использован отражатель от неисправного карманного фонаря.


Аватара пользователя

Автор темы
Slide
Администратор
Администратор
Сообщения: 306
Зарегистрирован: 16 янв 2013, 14:07
Репутация: 0
Моя DVB карта: Prof 7301 и Prof 8000
Имя: Александр
Откуда: Солнечная страна
Поблагодарили: 1 раз
Контактная информация:

Энергосберегающие лампы

Сообщение Slide » 20 фев 2013, 22:22

Светодиодная лампа с ИИП — стабилизатором тока
В настоящее время в светотехнике вместо ламп накаливания и люминесцентных ламп все чаще применяют светодиоды благодаря их замечательным свойствам — энергоэффективности и долговечности. В основном выпускаемые промышленностью светодиодные лампы и фонари можно разделить на две группы. Светильники первой группы рассчитаны на питание от источников постоянного напряжения с низким внутренним сопротивлением, в частности, от гальванических или аккумуляторных батарей. Светильники второй группы получают питание от простейших сетевых блоков питания с балластным конденсатором.
Вольт-амперная характеристика светодиода существенно нелинейна, поэтому его, как и обычный диод, нельзя непосредственно подключать к источнику постоянного напряжения. На токоограничительных резисторах бесполезно расходуется энергия источника питания, что является принципиальным недостатком светильников первой группы. Другой недостаток — ток через светодиоды, а значит, и яркость их свечения зависят от их температуры, что особенно заметно при установлении теплового режима после включения. В светильниках второй группы через светодиоды могут протекать опасные импульсы тока в момент включения и под воздействием импульсных помех, которые могут вывести их из строя задолго до истечения гарантированного срока службы. Общий недостаток светильников обеих групп — зависимость яркости свечения от напряжения питания.
Предлагаемое устройство не имеет ни одного из перечисленных недостатков. ИИП — стабилизатор тока обеспечивает устойчивую яркость свечения, долговечное и эффективное функционирование светодиодной лампы.
В статье [1] описан импульсный преобразователь на ШИ-контроллере VIPer22A для питания 17 светодиодов с *** током 20 мА каждый. При этом однотипные светодиоды подключены последовательно к источнику
стабилизированного напряжения через токоограничивающий резистор, поэтому рабочий ток стабилизируется лишь через несколько минут после включения. Несмотря на *** мощность менее 3 Вт, яркость лампы оказалась достаточной для освещения лестничной площадки у входной двери квартиры, где лампа круглосуточно работает и поныне. А для освещения рабочего
места у компьютера было решено изготовить более яркий источник с ИИП — стабилизатором тока, который не требует налаживания, не содержит никаких токоограничивающих резисторов и обеспечивает постоянную яркость лампы с момента ее включения независимо от переходных тепловых процессов.
Из всего многообразия реализуемых на рынке мощных светодиодов выбран ASMT-MW22 [2] из следующих соображений: большой световой поток — 145 лм; встроенный в светодиод симметричный стабилитрон, защищающий прибор от повреждения при завышенном напряжении питания и переполюсовке; доступность приобретения в торговой сети и через Интернет у различных поставщиков с возможностью выбора приемлемой цены и сроков доставки; наличие теплоотводящего фланца, облегчающего изготовление лампы с произвольным числом светодиодов без специального технологического оборудования. В предлагаемой
конструкции применены три светодиода, суммарная сила света которых примерно соответствует лампе накаливания мощностью 60 Вт.
Большинство производителей светодиодов утверждают, что их энергоэффективность в 10—12 раз выше, чем у ламп накаливания. При токе 0,6 А *** рассматриваемой светодиодной лампой мощность составляет примерно 7,5 Вт. Световой поток такой лампы должен быть эквивалентен аналогичному параметру лампы накаливания мощностью 75 Вт. Но поскольку телесный угол излучения в два раза меньше (лампа накаливания излучает свет вкруговую, а светодиодная — только в одной полусфере), визуально яркость лампы из трех светодиодов даже выше, чем 100 Вт лампы накаливания, и при прямом "невооруженном взгляде" на светодиодную лампу она "слепит" глаза.
Поскольку долговечность светодиода определяется его тепловым режимом и стабильностью рабочего тока, при конструировании лампы особое внимание было уделено этим аспектам. В результате получено устройство, схема которого показана на рис. 1.
Изображение
Как и в предыдущем устройстве [1], в новом импульсном преобразователе сетевого напряжения также использован ШИ-контроллер на микросхеме DA1 VIPer22A Но для контроля и стабилизации рабочего тока через мощные светодиоды EL1—EL3 вторичные цепи преобразователя дополнены специализированной микросхемой TSM1052 (DA2) — стабилизатором напряжения и тока [3].
Датчик тока нагрузки — резистор R5 — подключен к микросхеме DA2 так, что напряжение на ее входе Ictrl (вывод 4) имеет отрицательную полярность относительно ее общего провода GND (вывод 2). Микросхема DA2 поддерживает ток нагрузки таким, чтобы падение напряжения на резисторе R5 в установившемся режиме составляло 0,2 В. Для выбранного сопротивления R5 0,33 Ома стабилизируемый ток равен 0,2/0,33=0,6 А. Увеличение этого тока вызывает уменьшение напряжения на выходе OUT (вывод 3) микросхемы DA2, при этом увеличивающийся ток через излучающий диод U1.2 вызывает уменьшение эквивалентного сопротивления фототранзистора U1.1 и увеличение втекающего тока по выводу обратной связи FB микросхемы DA1. Это повлечет уменьшение длительности коммутирующего импульса в микросхеме и уменьшение выходного напряжения преобразователя и, соответственно, тока светодиодной нагрузки. Аналогично происходит увеличение выходного напряжения преобразователя при снижении тока в светодиодах. Устойчивость регулирования тока обеспечивает RC-цепь R7C12.
Выбранный ток через светодиоды 0,6 А вызывает суммарное падение напряжения на них 12 В. В случае нарушения контакта в нагрузке или перегорания одного из светодиодов выходное напряжение преобразователя необходимо ограничить значением 13,5 В.
Для этого напряжение с резистивно-го делителя выходного напряжения R10R11 подано на вход Vctrl (вывод 1) микросхемы DA2, которая регулирует выходное напряжение так, чтобы напряжение на этом выводе поддерживалось на уровне 1,21 В. Рассчитаем параметры делителя Принимаем R10 — 100кОм, тогда R11 = 100*1,21/(13,5-1,21) = 10 кОм. Стабилизация выходного напряжения на уровне 13.5 В при выходном токе менее 0,6 А происходит аналогично описанной выше стабилизации рабочего тока. Корректирующая RC-цепь R9C13 обеспечивает требуемую стабильность
контура регулирования выходного напряжения.
Проектирование импульсного трансформатора Т1 выполнено с помощью программы VIPer Design Software (v.2.24) [4]. Дистрибутив программы можно скачать по адресу [5]. При проектировании были выбраны следующие исходные значения параметров: сетевое напряжение — 176...264 В; пульсации выпрямленного напряжения сети — 40 В; ШИ-контроллер — VIPer22A в корпусе DIP8; отраженное напряжение — 120 В; выходное напряжение — 15,5 В; выходной ток — 0,7 А; магнитопровод трансформатора — Е20/10/5 из материала N27; первичная обмотка из 100 витков индуктивностью 2 мГн. В результате автоматизированного расчета получено, что для требуемой индуктивности 2 мГн первичной обмотки I из 100 витков провода ПЭВ-2 диаметром 0,25 мм магнитопровод трансформатора необходимо выполнить с зазором 0,19 мм на центральном керне. При этом обмотка связи II должна содержать 22 витка того же провода диаметром 0,05 мм, выходная обмотка — 14 витков диаметром 0,8 мм.
Трансформатор Т1 можно изготовить либо на отечественном магнитопроводе из феррита 2000НМ типоразмера Ш5х5, либо перемотать аналогичный переходный импульсный трансформатор Е20/10/5 из компьютерного блока питания AT Для этого трансформатор погружают на несколько часов в емкость с растворителем 646 (ацетоном) и после размягчения покрывающего трансформатор лака пошатыванием каркаса с обмотками добиваются его свободного перемещения на магнитопроводе Затем одновременно с двух сторон прогревают паяльниками места склейки половин магнитопровода и с небольшим усилием разделяют их. Имеющиеся обмотки сматывают, межслойную изоляцию используют повторно.
Первичную обмотку секционируют вначале наматывают первую секцию из 50 витков, для которой автор использовал провод ПЭВТЛ-2-ОС диаметром 0,2 мм, затем — вторичную обмотку жгутом из пяти скрученных вместе таких же проводов, после чего наматывают вторую секцию первичной. Обмотки разделяют межслойной изоляцией. Обмотку связи наматывают последней тем же проводом диаметром 0,12 мм. Перед склейкой магнитопровода на одной из половин алмазным надфилем укорачивают центральный керн, измеряя индуктивность первичной обмотки и добиваясь подгонкой немагнитного зазора ее требуемого значения с максимальным отклонением 5 %. Секции первичной обмотки соединяют на свободном выводе трансформатора, который укорачивают и никуда не подключают.
Дроссель L1 сетевого фильтра — от маломощных импортных ИИП. Он выполнен на магнитопроводе Е13/7/4 с двухсекционным каркасом, намотан в два провода (каждый — в своей секции) до заполнения каркаса. Диаметр провода — 0,12 мм, измеренная индуктивность — 60 мГн для каждой обмотки дросселя. Возможно его самостоятельное изготовление на броневом магнитопроводе Б14 с двухсекционным каркасом. Индуктивность дросселя особого значения не имеет, так как она получается достаточной при заполнении всего доступного сечения окна (обмотки должны быть симметричны). Дроссель L2 — импортный серии RC 0608-100, (Radial Choke — радиальный дроссель), индуктивность— 10 мкГн, наружный диаметр ферритового магнитопровода — 6 мм, высота — 8 мм, максимально допустимый ток — 1 А. Его можно заменить отечественным высокочастотным дросселем ДМ1 индуктивностью 10 мкГн.
Все элементы устройства, кроме светодиодов, смонтированы на печатной плате из односторонне фольгированного стеклотекстолита, чертеж которой показан на рис. 2.
Изображение
Микросхема DA2 в корпусе SOT23-6 для поверхностного монтажа установлена на плате со стороны печатных проводников. Внешний
вид платы с деталями иллюстрирует рис. 3. Светоизлучающий блок лампы показан на рис. 4.
Изображение Изображение
Светодиодная лампа не требует налаживания при исправных элементах и отсутствии ошибок в монтаже. Но перед первым включением светодиодов необходимо проверить значение стабилизируемого тока. Для этого вместо светодиодов включают мощный стабилитрон на теплоотводе, например Д815А. Измеренный ток через него должен находиться в пределах 550...650 мА. При необходимости этого можно добиться, подбирая резистор R5.
Если стабилизация тока или напряжения отсутствует, локализуют дефектный элемент. В разрыв между резистором R6 и анодом излучающего диода оптрона U1.2 (вывод 1) временно включают в той же полярности маломощный светодиод, например АЛ307БМ. К конденсатору С10 преобразователя подключают регулируемый стабилизированный источник питания.
Не подключая нагрузку, плавно увеличивают напряжение на выходе регупируемого источника питания от 5 до 15 В с одновременным контролем цифровым вольтметром напряжения на выводе 1 микросхемы DA2. При увеличении контролируемого напряжения свыше 1,2В светодиод должен загораться, при снижении — гаснуть. Если этого не происходит, определяют дефектный элемент в контролируемой цепи либо отсутствие контакта.
Затем в качестве нагрузки к выходу преобразователя включают резистор 10 Ом мощностью 10 Вт, который можно собрать, например, из пяти последовательно включенных резисторов МЛТ-2 по 2 Ома. Снова увеличивают напряжение на выходе регулируемого источника питания от 5 до 10 В с одновременным контролем цифровым вольтметром напряжения на выводе 4 микросхемы DA2 относительно общего провода выходной цепи. При увеличении контролируемого напряжения свыше 0,2 В светодиод должен загораться, при снижении — гаснуть, в противном случае ищут дефектный элемент в контролируемой цепи либо непропаянный контакт. После обнаружения причины неисправности дефект устраняют, временно установленный маломощный светодиод удаляют.
Отсутствие стабилизации тока или напряжения даже после проведения перечисленных операций будет указывать на дефекты в первичной цепи преобразователя (оптрон U1, резистор R3, конденсатор С5). После замены неисправных элементов устройство обычно начинает функционировать нормально,
В заключение необходимо еще раз убедиться, что ток через светодиоды находится в пределах 550...650 мА. При таком токе светодиоды работают в щадящем электрическом и тепловом режимах с максимальной долговечностью.

Аватара пользователя

Автор темы
Slide
Администратор
Администратор
Сообщения: 306
Зарегистрирован: 16 янв 2013, 14:07
Репутация: 0
Моя DVB карта: Prof 7301 и Prof 8000
Имя: Александр
Откуда: Солнечная страна
Поблагодарили: 1 раз
Контактная информация:

Энергосберегающие лампы

Сообщение Slide » 20 фев 2013, 22:26

Как сделать светодиодную лампу с питанием от 220 В
В статье автор приводит принципиальную и монтажную схемы лампы на двадцати светодиодах с питанием от 220 В и рассказывает, как ее сделать самому. Лампа закручивается в тот же патрон Е27, что и обычная 220 В лампа накаливания.
Преимущества светодиодов перед лампами накаливания знают все: малое потребление электроэнергии, долговечность (50... 100 тыс. ч) и надежность. Поэтому, самостоятельно изготовив нижеописанную светодиодную лампу, Вы получите экономичный и долговечный источник света. Ее мощность потребления около 4 Вт, а светоотдача зависит от приобретенных вами сверхъярких белых светодиодов и соответствует мощности лампы накаливания 40 Вт.
Внешний вид самодельной светодиодной лампы показан на рис.1. Она смонтирована в цоколе с пластмассовым стаканом от сгоревшей компактной люминесцентной лампы. При этом сама люминесцентная лампа и ее электронный бал ласт удаляются. Для этого необходимо ножом разъединить две части пластмассового корпуса.
Диаметр нижней части пластмассового стакана у разных типов люминесцентных ламп имеет самое различное значение. В данном случае используется люминесцентная лампа с внешним диаметром стакана 62 мм и внутренним - 54 мм, однако можно использовать пластмассовый стакан и с меньшим диаметром, соответственно уменьшив диаметр монтажной платы.
Принципиальная схема светодиодной лампы показана на рис.2.
Изображение
Она является типовой для подобных светильников и опубликована в [1, 2]. В ней применена схема электропитания с емкостным балластом. Такие схемы являются простыми и экономичными. Функцию балласта выполняет конденсатор С1 емкостью 0,47 мкФх630В типа К-73-17в. Его емкость подобрана так, чтобы на конденсаторе «гасилось» излишнее напряжение, и ток в цепи светодиодов был оптимальный, около 20-мА!
В данной светодиодной лампе установлено 20 белых сверхъярких светодиодов, включенных последовательно (рис.2). Светодиоды питаются постоянным напряжением. Мост VD1 выпрямляет переменное напряжение, а конденсатор С2 сглаживает его пульсации.
Каждый светодиод, включенный в последовательную цепочку (в зависимости от типа), требует питания от 3,2...3,8 В, при этом номинальный ток в цепи должен быть 20 мА. Общее напряжение на цепочке светодиодов составляет 65...75 В. Два стабилитрона VD2 и VD3 типа 1N4754A (39 В, 6,5 мА), включенные последовательно, открываются при превышении напряжения на них свыше 78 В. Однако при работающих (светящихся) светодиодах суммарное падение напряжения на стабилитронах меньше этой величины, и стабилитроны не оказывают влияния на их работу. При обрыве одного из светодиодов напряжение на С2 (100 мкФ х100 В) повышается, вплоть до 310 В, и конденсатор может взорваться. Чтобы этого не случилось, стабилитроны открываются и предотвращают аварию.
Назначение остальных радиоэлементов. Резистор R1 гасит пусковой ток и выполняет функцию предохранителя при замыканиях в схеме. Резисторы R2 и R3 обеспечивают разрядку конденсаторов С1 и С2 после обесточивания схемы.
Монтажная плата диаметром 54 мм изготовляется из одностороннего фольгированного стеклотекстолита толщиной 2 мм. Она должна туго входить во внутренний диаметр пластмассового стакана. Размещение токопроводящих дорожек на ней показано на (рис.3,а), и изготовляют их одним из традиционных способов.
Отверстия в плате для светодиодов и маломощных резисторов сверлят диаметром 0,6 мм, для остальных - 1,0...1,2 мм.
На рис.3,б показано размещение радиоэлементов схемы на плате.
Для простоты восприятия токопроводящие дорожки «приглушены» (рис.3,б) и монтажная плата показана не зеркально, а со стороны дорожек.
Изображение
Все радиоэлементы на плате (кроме светодиодов) монтируются на стороне, где нет токопроводящих дорожек. Установку и запайку этих элементов следует выполнять в первую очередь. На той же стороне из изолированного провода диаметром 0,4 мм устанавливают перемычку (рис.3,б).
После этого, но уже со стороны токопроводящих дорожек,
монтируют и запаивают светодиоды (рис.1). Их монтаж следует начинать от средины платы к периферии и длину выводов оставлять не менее 5 мм, иначе при их запайке будут проблемы.
Прозрачные корпуса сверхъярких светодиодов белого цвета свечения могут быть любого (из существующих) диаметра, т.е. 10 или 5, или 3 мм. При последовательном соединении светодиодов плюс одной светодиодной лампы соединяют с минусом следующего и т.д. (рис.2 и рис.3).
После окончания монтажа и испытания схемы, выводы платы
220 В подпаивают к цоколю Е-27, а сама плата туго вставляется в пластмассовый короб. Внешний вид лампы показан на рис.1. Эксплуатировать такую лампу следует в сухом помещении, например в торшере или кладовке. Это связано со свободным доступом влаги к токопроводящим дорожкам, хотя светодиоды можно прикрыть прозрачной крышкой от каких-либо кремов или вырезанным донышком от прозрачной пластмассовой бутылки.
При использовании цоколя с пластмассовым стаканом меньшего диаметра, монтажная плата соответственно уменьшается, а токопроводящие дорожки сжимаются, при этом следует учитывать, что конденсаторы С1 и С2 имеют сравнительно большие габариты.

Аватара пользователя

Автор темы
Slide
Администратор
Администратор
Сообщения: 306
Зарегистрирован: 16 янв 2013, 14:07
Репутация: 0
Моя DVB карта: Prof 7301 и Prof 8000
Имя: Александр
Откуда: Солнечная страна
Поблагодарили: 1 раз
Контактная информация:

Энергосберегающие лампы

Сообщение Slide » 20 фев 2013, 22:30

Китайский садовый светодиодный светильник на фотоэлементе
Светильник на фотоэлементе, показанный на рис.1, 2, китайского производства, тип модели
SOLB001. Автор ранее публиковал статьи с описанием подобных светильников датского и
румынского производства [1,2], все они дизайном и схемой отличаются между собой, хотя
назначение одинаковое. Там же подробно описано назначение и принцип их работы. Поэтому
здесь кратко.
Принцип работы: днем фотоэлемент превращает солнечную энергию в электрическую и заряжает
аккумулятор. С наступлением темноты электронное устройство светильника, используя
запасенную энергию аккумулятора, включает светодиод, а с наступлением рассвета,
отключает его. Таким образом, светильник работает в автоматическом и автономном режимах.
Предназначен для обозначения (свечением светодиода) места его установки в темное время
суток. Т.к. яркость светодиода незначительна, то светильник выполняет лишь функцию
маркера.
Состоит из самого светильника и держателя с корзинкой, изготовленного из бамбука
(рис.2), поистине в китайском стиле. Длина держателя с корзинкой - 1 м.
Изображение
Светильник устанавливается на даче или сельском дворе путем вдавливания бамбукового
держателя в землю. Сам светильник свободно вставляется и вынимается из корзинки (рис.2),
поэтому его можно использовать и отдельно, вне корзинки. Крышка светильника легко
снимается путем поворота. На ней размещается фотоэлемент, а под ней - электронная плата
управления со светодиодом и два аккумулятора (рис.3). Под электронной платой находится
рассеиватель светодиодного свечения, размерами 95x80 мм, изготовленный из оргстекла.
Технические характеристики этого светильника автор получил путем его осмотра, испытаний
и измерений.
1. Два Ni-Ca (никель-кадмиевых) аккумулятора типоразмера АА, каждый из которых имеет
емкость 600 мА, и номинальным напряжением - 1,2 В. Расчетное количество циклов
«заряд-разряд» - 1000 ч, срок службы -2,5...3 года. Номинальный ток заряда каждого
аккумулятора (при заряде отдельным выпрямителем) - 60... 100 мА в течение 12...14ч.
2. Фотоэлемент, он же датчик освещенности, размером 60х 60 мм при зарядке разряженных
аккумуляторов (в летнее время) обеспечивает ток заряда:
а) максимальный (при облучении фотоэлемента прямыми солнечными лучами) - 50 мА;
б) фактический (в солнечною погоду) - 30...40 мА, а в пасмурною - 1... 10 мА.
3. Пределы изменения напряжения (ЭДС) фотоэлемента в зависимости от освещенности -
0...2.2В.
4. Напряжение фотоэлемента, при котором электронная схема управления включает светодиод
(при наступлении сумерек) - 0,51 В.
5. Тоже, но выключает светодиод (при наступлении рассвета) - 0,52 В.
Изображение
6. Электронная схема преобразует напряжение аккумуляторов 1,2 В в импульсы с частотой
следования 111 кГц и амплитудой до 3,5 В, подавая их на светодиод.
7. Ток разряда аккумулятора (в ночное время при включенном светодиоде) -11,5 мА.
8. Продолжительность ночного свечения светодиода (зависит от степени заряда
аккумуляторов, полученного в дневное время) составляет (ориентировочно) 1... 10 ч.
Монтажная и принципиальная схемы. Монтажная плата размерами 25x68 мм, показана с обеих
сторон на рис.4 и рис.5. Радиоэлементы на ней размещены навесным монтажом без применения
ЧИП элементов. Принципиальная схема нарисована автором из осмотра монтажной платы
(рис.6). Все обозначения в схеме аналогичны обозначениям монтажной платы китайского
производства, поэтому некоторые из них могут отличаться от требований нашего стандарта
ЕСКД.
Изображение
Особенностью схемы является применение двух соединенных параллельно аккумуляторов, а
также большого количества радиоэлементов, что в сумме повышает стоимость светильника.
Чтобы как-то удешевить его, изготовители установили лишь один светодиод LED1 (желтого
цвета), второй - «забыли», это видно на монтажной плате (рис.4, 5). Применение двух
аккумуляторов создатели светильника связывали с большим расходом электроэнергии при
работе двух светодиодов, но изготовители второй светодиод не установили, а два
аккумулятора применили...
Основу электронной схемы составляют 4 транзистора: Т1 (S9014, n-р-n, 45 В, 100 мА); Т2,
Т4 (S9013, n-р-n, 20 В, 500 мА); ТЗ (S9015, р-n-р, 45 В, 100 мА).
Транзисторы Т1 и Т2-усилители постоянного напряжения, выдаваемого фотоэлементом BL1. С
наступлением сумерек напряжение фотоэлемента уменьшается, и при достижении величины 0,51
В (и менее) транзисторы Т1 и Т2 запускают генератор на транзисторе ТЗ. Обратную связь в
генераторе обеспечивает конденсатор С1 (1000 пФ), задавая частоту колебаний 111 кГц.
Переменное напряжение генератора, через резистор R5 (1,5k) подается на базу транзистора
Т4,
Изображение
работающего в режиме ключа. Индуктивность L1, включенная параллельно светодиоду LED1,
накапливает энергию генератора и выдает ее на светодиод в виде импульсов с увеличенной
амплитудой 3,5В частотой 111 кГц (рис.6,б). Таким образом, генератор с индуктивностью L1
увеличивают напряжения на светодиоде с 1,2 В до 3,5 В. Это необходимо для нормальной
работы светодиода, т.к. напряжения аккумуляторов (1,2 В) недостаточно для его свечения.
С наступлением рассвета освещенность фотоэлемента увеличивается, напряжение на нем
растет, и при достижении значения 0,52 В транзисторы закрываются, генератор прекращает
работу, и схема переходит в «спящий режим» с минимальным потреблением электроэнергии.
С наступлением сумерек (с уменьшением освещенности) работа схемы повторяется.
Выключателем SA1 можно полностью отключить аккумуляторы. В этом случае фотоэлемент не
сможет заряжать их, как в светильниках датского и румынского производства [1,2].
Диод Шоттки D1 типа 1 N5819 предотвращает разряд аккумуляторов при замкнутом выключателе
SA1. Интересно знать, что диоды Шоттки характеризуются малым падением напряжения при
прямом включении, эти значения у них составляют 0,2...0,4 В, тогда как у обычных
кремниевых диодов - 0,6...0,7 В. Это главное преимущество диодов Шоттки, но, тем не
менее, в Интернете показано их необычное обозначение (рис.6,а).
Все резисторы в схеме, R1-R6, обеспечивают нормальный режим работы транзисторов.
Ремонт светильника начинают с осмотра его электронного блока (рис.3). При осмотре
монтажной платы (рис.4, 5) выявлена некачественная пайка, следы коррозии, которые
появились от влаги. Для безотказной работы монтажной платы в условиях влаги ее
рекомендуют покрыть лаком.
Влага может вызвать коррозию контактов гнезд аккумуляторов. Для предотвращения этого
контакты необходимо смазать тонким слоем солидола или технического вазелина.
Вероятность повреждения остальных радиоэлементов транзисторов, резисторов и др. очень
мала, т.к. в цепи циркулируют очень малые токи. Но если придется поменять транзисторы,
следует помнить, что разные производители выпускают одни и те же транзисторы с разной
цоколевкой.
В период длительной облачной погоды или зимнего ненастья аккумуляторы светильника
длительное время недополучают заряд и со временем могут истощиться настолько, что
светильник прекратит работу. Истощение аккумулятора проверяется электролампочкой
2,5...3,5 В х 0,28 А, если она некоторое время светит и напряжение на ней не ниже 1,0 В,
то аккумулятор еще «жив» и его можно восстановить отдельным зарядным устройством (ЗУ). В
такой ситуации рекомендуется произвести однократный заряд током
60...100мАвтечение12...14ч,но лучше сделать троекратный тренировочный «заряд-разряд»
(зарядить так же, как и при однократном заряде, а после разрядить электролампочкой 2,5 В
х 0,28 А до величины напряжения 1,0 В три раза подряд).
Заряжать аккумуляторы отдельным ЗУ необходимо и при запуске в работу нового светильника,
а также светильника, длительно находившегося на хранении.
При необходимости длительного хранения светильника, аккумуляторы лучше изъять из гнезд
светильника.
Для обеспечения длительной работоспособности светильника устанавливать его необходимо в
таком месте, чтобы фотоэлемент как можно длительное время облучался солнечными лучами.
Подведение итогов
К положительным сторонам вышеописанного китайского светильника можно отнести лишь
большой рассеиватель, свет от которого видно издалека.
Недостатков значительно больше:
1. При испытаниях данный светильник показал слабую мощность фотоэлемента. Это касается и
светильника датского производства [ 1 ].
Изображение
Если в летний солнечный день аккумуляторы получали заряд, достаточный для свечения
светодиода в течение всей ночи (т.е. на 8 и более часов), то в осенние дни его заряда с
трудом хватает на 2 часа. Несложно предвидеть, что зимой он вообще работать не будет.
2. Неудачная электронная схема, слишком большое количество радиоэлементов
(транзисторов, резисторов).
3. Неудачный дизайн;
4. Дно в держателе светильника изготовлено из картона (рис.2), которое от дождей
размокает и со временем вываливается.
5. Неоправданно применение двух аккумуляторов, что приводит к удорожанию светильника.

Аватара пользователя

Автор темы
Slide
Администратор
Администратор
Сообщения: 306
Зарегистрирован: 16 янв 2013, 14:07
Репутация: 0
Моя DVB карта: Prof 7301 и Prof 8000
Имя: Александр
Откуда: Солнечная страна
Поблагодарили: 1 раз
Контактная информация:

Энергосберегающие лампы

Сообщение Slide » 20 фев 2013, 22:33

О питании ламп дневного света постоянным током
О питании ламп дневного света постоянным током
А.Г. Зызюк, г. Луцк
Питание ламп дневного света постоянным током известно давно. Однако на практике укоренился вариант питания переменным током. В нем используется балластный дроссель и стартер для запуска (поджига) лампы. Все предельно упрощено. Зато присутствуют броски токов через нити накалов ламп. В результате срок службы ламп резко уменьшается. Кроме того, лампа дневного света работает на частоте 50 Гц. Следовательно, наши глаза подвергаются мерцанию ламп дневного света с частотой электросети. Многие уже отмечают, что такое освещение приводит к усталости, раздражительности и мигрени. Снижается производительность труда. Модные нынче «электронные балласты» с лампами дневного света также
имеют свои (новые) недостатки. Работа осветительных ламп на ультразвуковых частотах пользы для здоровья и самочувствия приносить не может.
В данной статье рассмотрены все эти вопросы. Также приведено описание конструкции питания ламп дневного света, где они работают на постоянном токе. Поэтому сведены к минимуму недостатки, связанные с негативным влиянием переменного тока на наши глаза. Привлекательность рассматриваемых конструкций состоит в том, что в них нет дефицитных или дорогостоящих комплектующих, что в наше время очень важно, ведь семейный бюджет для большинства из нас весьма ограничен.

Энергосберегающие технологии становятся все большей необходимостью
Все дело в том, что цены но электроэнергию будут повышаться...
Действительно ли современные лампы дневного света являются самыми экономичными источниками света? Всегда ли целесообразно применять в быту именно эти малогабаритные лампы с электронными балластами (ЭБ)? Вопросы актуальные - уместно их рассмотреть подробнее.
Справедливо выражение, что новое - это хорошо позабытое старое... Часто это соответствует действительности. К сожалению, хорошие вещи и знания тоже предаются забвению, иногда совсем незаслуженно.
В данной статье рассмотрены варианты включения ЛДС именно на постоянном токе, причем можно использовать ЛДС разной мощности. К примеру, применялись ЛДС на 20...80 Вт, т.е. для бытовых нужд можно организовать освещение практически любого помещения. Когда нужно было эксплуатировать несколько однотипных ЛДС, то в одной конструкции применяли несколько одинаковых схем. Рассматриваемые конструкции изготовлялись в одно время с началом широкого распространения энергосберегающих ЛДС (ЭЛДС), т.е. ЛДС с ЭБ (электронным балластом-преобразователем напряжения). Они с успехом эксплуатируются в настоящее время.
Ценовой вопрос всегда будет актуальным.
Поэтому не обходим его стороной.
А ситуация такова, что малогабаритные ЭЛДС не являются дешевыми. Цены на ЭЛДС чрезмерно завышены, если взять во внимание массовое производство ЭЛДС, их низкую себестоимость и сопоставить с нашими зарплатами. Ведь серьезная экономия достижима лишь при условии, что во всех комнатах дома или квартиры заменили все (или почти все) лампы накаливания (ЛН) на ЭЛДС. А это покупка десятков экземпляров ЭЛДС. Между прочим, себестоимость ЭЛДС постоянно снижается. Но из-за торговых накруток цены не уменьшаются. Таким образом, цены на ЭЛДС сохраняются на слишком высоком уровне. Следовательно, именно это препятствует их более широкому продвижению на рынке. Вместе с тем, налицо перепроизводство ЭЛДС. На больших оптовых складах и в супермаркетах накоплено громадное количество уже и новых ЭЛДС.
Несмотря на этот факт цены на ЭЛДС не снижают!
В то же время, обычные (крупногабаритные) ЛДС стоят примерно в 5-10 раз дешевле. Приобретение стандартной упаковки (из 20 шт.) обычных ЛДС (на 20...65 Вт) может дать еще большую экономию. Конечно, смотря у кого приобретаем. И тут тоже свои подводные камни. Крупные торговые точки, как правило, скидок не дают. Даже удивительно. Зато на вещевых рынках в малых торговых «черепашках» упаковка ЛДС на 20% дешевле, чем у «магнатов» в крупных торговых центрах. Неспроста ведь последние стремятся поглотить вещевые рынки, где тысячи этих черепашек. В черепашках торговцы не настолько скупые, хотя и беднее на порядки.
Приобретение 20 шт. ЛДС не является излишеством. От новоявленной глобализации пользы для простых людей мало, зато вреда слишком много. Фактически идет поглощение «крупными мелких», что сопровождается «антиконкуренцией», так как цены не снижаются. Разница цен на ЛДС определяется конкретно сравниваемыми ЛДС и ЭЛДС. Важно и то, что срок службы ЛДС никак не меньше, чем у современных ЭЛДС. Напротив, ЭЛДС выходят из строя чаще обычных ЛДС. Неспроста реализаторы так охотно принимают «обратно» внезапно отказавшие ЭЛДС (в течение срока гарантии). Требуется только сохранять упаковку ЭЛДС с подписью продавца, в которой возвращать ЭЛДС. У реализаторов уже наготове большие ящики для «возвратных» (вышедших из строя) ЭЛДС. То есть частый отказ ЭЛДС как бы в норме вещей. Отметим, что при переходе на постоянный ток срок службы ЛДС увеличивается. Правда, для этого нужно соблюдать несколько условий. Во-первых, нельзя «загонять» ЛДС в режимы, близкие к максимальным, что имеет место в промышленных плафонах (светильниках) с ЛДС.
Избежать такой проблемы несложно. Нужно применять более мощные ЛДС при меньшей мощности. Скажем, 65-ваттные ЛДС, но при подводимой мощности не больше 30...45 Вт. Или же, 40-ваттные ЛДС при 20...30 Вт. Во-вторых, требуется свести к минимуму экстратоки (броски токов) через ЛДС, особенно при пуске ЛДС. Экстратоки разрушают ЛДС, и их срок службы резко сокращается. В-третьих, «электроника» (ЭБ) или «электрика» (схема на диодах и конденсаторах) должны быть сделаны с «запасом прочности». Пусковые дроссели также нужны с соответствующим запасом. Далеко не всегда промышленные варианты дросселя
(под конкретный тип ЛДС) являются оптимальными. Следует помнить, что для работы на постоянном токе нужны дроссели с минимальным активным сопротивлением обмотки. Роль балласта здесь всецело возложена на ЛН. Она светит, пусть и тускло, а дроссель только напрасно нагревается. Кроме того, суммарный спектр, излучаемого совместной работой ЛН и ЛДС, ближе к естественному свету, чем работа только ЛДС. В общем, о «резкости и негативности» света от ЛДС пишут неохотно, но факт остается фактом.
Потому и мерцание от ЛДС, особо ощутимо нашими глазами, что слишком уж «быстродействующие» эти ЛДС, если их сравнивать с обычными «медленными» ЛН.
А у обычных ЛДС обрываются нити подогрева ЛДС. И обрыв нитей уже связан с особенностью запуска ЛДС, работающих на переменном токе с частотой 50 Гц. Типовое включение ЛДС предполагает именно такой вариант. Заводской вариант предельно простой конструктивно. Поэтому, учитывая его недостатки, он идеален только для массового производства. В итоге, ускоренно разрушаются сами ЛДС. Производителю нет смысла усложнять свои конструкции. Покупатель все равно купит. Но радиолюбителю не обязательно «руководствоваться неоптимальными конструкциями». Вполне можно использовать схему, показанную на рис.1.
Изображение
Для большей объективности отметим достоинства и недостатки ЭЛДС. Начнем с достоинств. Их не так и много. Первое - малогабаритность. Второе - эксплуатационные удобства, поскольку ЭБ расположен внутри конструкции ЭЛДС. Правда, из этого вытекает и ряд новых недостатков ЭЛДС. Их нет у ЛДС с 50 Гц питанием. Третье достоинство - повышенный КПД, если сравнивать тепловые потери обычной системы питания ЛДС при 50 Гц. Однако и здесь не все так великолепно и однозначно, как может показаться на первый взгляд. Поэтому данные проблемы рассмотрим чуть подробнее.
Теперь о недостатках ЭЛДС. Во-первых, как отмечалось, чрезмерно завышенные цены на ЭЛДС. Второй недостаток - невозможность изменения яркости свечения, хотя бы ступенями. Обычно на практике достаточно даже двух режимов яркости. Попытка «сэкономить» на приобретении менее мощной ЭЛДС невозможна. Чем меньше мощность ЭЛДС, тем она дороже. В итоге, 7... 13 Вт ЭЛДС дороже, чем 20 Вт, как самые «ходовые» в народе. Неприятно, но факт. У маломощных же ЭЛДС имеется один дополнительный недостаток. И он досадный. Суть его в том, что чем меньше мощность ЭЛДС, тем дольше она разогревается (выходит на заданный режим яркости). Проблема такова, что 7 Вт ЭЛДС светит очень тускло минут пять-десять, пока полностью не разогреется. Настолько слабо светит, что может понадобиться дополнительное освещение, пока ЭЛДС не разогреется. Вот такие «нюансы». Кроме того, все ЭЛДС бытового предназначения очень плохо работают при пониженной температуре. Картина такая: если, к примеру, на даче, пока не отапливали, температура не выше +5°С, то ЭЛДС может и вообще не заработать. Летом все ЭЛДС нормально работали.
Поэтому с целью экономии электроэнергии все ЛН заменили и убрали. Естественно, о вышесказанных проблемах ЭЛДС предпочитают не распространяться. Но ЭЛДС может очень плохо запускаться, а то и во все не запуститься при понижении температуры. И света не будет совсем. Пройдет минут 5...10,если не больше, пока ЭЛДС не запустится. Столько же потребуется времени, пока ЭЛДС не «придет в себя»? И чем меньше мощность ЭЛДС, тем больше проблем в этом плане. Тут неоспоримы преимущества обычных ЛН. Не правда ли, «замечательные» эти ЭЛДС? Ведь для профессионалов не секрет, что не ЛДС являются самыми экономичными источниками света. Как известно, ЛДС уступают по КПД ультраярким светодиодам (УСД). Однако суперцены на мощные УСД нескоро позволят им широко войти в быт. Впрочем, налицо особенности торговой тактики. Перепроизводство ЭЛДС предопределяет «проталкивание» на рынках именно ЭЛДС. Хотя, уже очевидно, что время ЭЛДС как бы уходит в прошлое, не завоевав массового покупателя. В связи с чем от ЛН полностью не уйти. На них или на УСД следует иметь запасной вариант освещения, хотя бы в самых ответственных местах. Кстати, обычные ЛДС уже не страдают так сильно всем вышесказанным, как ЭЛДС. А с переходом на пуск и работу при постоянном токе ситуация с ЛДС дополнительно улучшается.
Следующий недостаток современных ЭЛДС - чувствительность к перепадам сетевого напряжения, особенно если напряжение повышается. Таким образом, чаще всего отказ ЭЛДС приходится именно на ЭБ. Вот почему в своих конструкциях автор предпочитал «каменный век» с защитой ЛДС на балластной ЛН. Фактически получается «стопроцентная» защита от перепадов сетевого напряжения. Кроме того, заменить ЛН чем-то другим, более «современным», но не менее надежным, сложно.
Таким образом, обычные (трубчатые) ЛДС, баллоны которых не минимизированы в размерах и не скручены в рулоны (как во всех ЭЛДС), оказываются более надежными и выгодными в применении, чем ЭЛДС. Насчет выгоды ЭЛДС требуется уточнение. И об этом необходимо помнить. Также не забываем, что при питании от ЭБ именно крупногабаритные ЛДС дают еще больший эффект в плане КПД, чем современные малогабаритные, скрученные в «три погибели» ЭЛДС-ЛДС. Так вот, насчет сравнения КПД.
Проводились такие сравнительные эксперименты. Рядом располагали 65-ваттную (обычную полноразмерную) ЛДС и 32-ваттную ЭЛДС. На 65-ваттную ЛДС подводимую мощность уменьшали вдвое. На ЛДС измерения осуществлялись методом амперметра-вольтметра. Работа
ЛДС при постоянном токе все это еще упрощает и «уточняет» (меньше погрешности «китайских» тестеров). Ситуация такова, что яркость свечения ЛДС примерно вдвое больше, чем у ЭЛДС! Это, конечно, на глаз, без люксметров. Но разница в КПД такая большая, что путаницы и быть не может. Впрочем, эффект примерно такой же, как в акустике. Попробуйте сами. Сначала подключите динамик типа 4А-32, а затем 10Гд-З6К («Маяковский»). И не потребуется быстрое переключение. Громкость и качество изменяются скачкообразно. Нужно быть глухим, чтобы не сделать однозначного вывода. При этом главное, что 16-омный звучит громче, чем 4-омный. Подобно и с 65-ваттными ЛДС. Размеры-то у нее солидные - 1,5 м, т.е. излучающая поверхность в десятки раз больше, чем у ЭЛДС. Можно и 40-ваттную ЛДС сравнивать при тех же 32 Вт. Эффект будет впечатляющим. Когда подключим 40-ваттную или 65-ваттную ЛДС к ЭБ, то разница в КПД еще возрастет. Отмеченные обстоятельства нельзя упускать из вида. Истина для рядовых потребителей важнее помпезной рекламы ЭЛДС. Еще один недостаток ЭЛДС - низкая ремонтопригодность и большие затраты времени на восстановление ЭБ. По сути, ЭЛДС -- одноразовые устройства. Малогабаритность играет в этом первую роль. Но люди пытаются ремонтировать ЭБ. Конечно же, происходит это не от легкой жизни. Факт в том, что восстановление ЭБ, когда неисправной оказывается только сама лампа, позволяет подключать ЭБ и к обычной ЛДС. И это будет наилучшим вариантом (в плане КПД).
Рассматриваемая схема с питанием ЛДС на постоянном токе устраняет рассмотренные выше недостатки ЭЛДС. Разных схем питания ЛДС постоянным током опубликовано совсем немного. Тем более, следует отметить некоторые их особенности. Несмотря на кажущуюся схемную простоту, на деле не все так просто. Изменение емкости или удаление из схемы даже одного конденсатора резко изменяет режимы работы ЛДС. Поэтому простота обманчива. Раньше встречались публикации схем питания ЛДС на постоянном токе. Но этот процесс зашел в тупик. Причин тому несколько. К сожалению, разными авторами фактически приводились одни и те же схемы, причем не самые лучшие и не в проработанном виде. Об этом необходимо рассказать подробнее.
Во-первых, нигде толком не упоминается, что есть серьезная проблема при питании ЛДС постоянным током. Схемы приводились, но главного не было сказано. А суть проблемы следующая. При питании ЛДС постоянным током возникает необходимость изменения полярности включения ЛДС. И это обязательное условие для работы ЛДС на постоянном токе. Если автор об этом умалчивает, тем более намекнул вскользь, словно это «мелочь», то сразу делаем однозначный вывод - он не эксплуатировал ЛДС на постоянном токе. Дело в том, что ЛДС даже чернеют. А вскоре свечение ее баллона с одной стороны уменьшается, затем ЛДС гаснет. Это будет непременно, если не изменять полярности подключения выводов ЛДС. Процесс этот обратимый, если регулярно перебрасывать выводы ЛДС. Достаточно установить переключатель, как сделано на рис.1. Но все удивление как раз в том, что никто нигде не использует такого переключателя. А он - непременный атрибут таких схем! Может показаться это неким неудобством. Но это дело привычки. И к нему быстро привыкают, как к обычному явлению. Одного положения переключателя хватает на многие часы работы ЛДС. Чем старее ЛДС, тем чаще нужно переключать. Но ведь свет нужен в присутствии человека. Поэтому и «щелкнуть» тумблером - вовсе не проблема. Пожалуй, требование переключать выводы ЛДС - единственный недостаток данной системы питания. Но за все чем-то нужно расплачиваться.
В итоге имеем «мягкое и легкое» освещение, которое совершенно не утомляет и не напрягает уставшего за день человека. Добавим, что реверс полярности напряжения можно и автоматизировать, возложив данный процесс на дополнительную схему. Но об этом чуть позже. Следующий важный момент. Не следует прибегать к упрощенным схемам для питания
ЛДС постоянным током. И вот почему. Получившие популярность схемы на четырех диодах не обеспечивают надежного запуска для многих типов и экземпляров ЛДС. Напряжение запуска ЛДС зависит как от типа ЛДС, так и от конкретного экземпляра. Схема на четырех диодах может не включить отечественные ЛДС. У них напряжение поджига может превышать 900 В. Зарубежные ЛДС запускаются от 600...700 В. Причем это как аксиома. Отечественные ЛДС (а их и сейчас ящиками продают на рынке) всегда требуют повышенного напряжения для запуска. Широко распространенные польские «Филипс» на 20...65 Вт всегда менее требовательны в этом отношении. Мало того, зарубежные ЛДС и светят ярче отечественных, т.е. их КПД выше. И это тоже, к сожалению, как «аксиома». Как видим, много чисто практической «некнижной» информации, взятой из своего опыта. Таким образом, при снижении сетевого напряжения до 190 В, схема на четырех диодах уже не запускает ЛДС. В 6-диодной схеме таких проблем нет, так как обеспечен «запас пускового» напряжения. Обратимся к схеме рис.1.
В данной схеме ЛДС запускается совсем не так, как в типовых 50 Гц схемах. И нити подогрева ЛДС не используются в их прямом предназначении. Здесь они применяются в качестве электродов для кратковременной подачи в баллон напряжения около 1200 В. В остальном режимы работы ЛДС определяются, как обычно, напряжением на ЛДС и током, проходящим через ЛДС. Выводы нитей подогрева при питании ЛДС просто замкнуты. Вместо типового четырехвыводного подключения ЛДС получается 2-выводный вариант. Таким образом, в этой схеме приобретаем еще один «бонус»: ЛДС на постоянном токе может работать даже с оборванной нитью подогрева. В обычном плафоне, где ЛДС работает при 50 Гц, такое абсолютно исключено.
Несмотря на «изобилие» деталей схема включения ЛДС на постоянном токе намного проще, чем схема электронного балласта в ЭЛДС. Простота же ЭЛДС весьма обманчива. У них все выглядит просто только вначале. Неслучайно на страницах наших
журналов опубликован ряд статей, которые посвящены кропотливому ремонту электронных балластов ЭЛДС. Отметим, что эти балласты по причине своей малогабаритности создают массу проблем в ремонте. Однако из-за высоких цен на ЭЛДС люди нередко стараются их восстанавливать. Тем более, когда вышла из строя сама ЭЛДС, то удачный ремонт балласта позволяет к нему подключать обычную ЛДС. Плафоны («люстры») для установки и эксплуатации ЛДС при постоянном токе конструктивно остаются предельно простыми. Мало того, они упрощаются. Минимум «электроники» обеспечивает высокую ремонтопригодность данных конструкций. Как результат, с восстановлением этих схем нет проблем. Ведь поиск неисправного диода или конденсатора не требует больших затрат времени. Впрочем, как правило, схемы для ЛДС работают безотказно, особенно если диоды и конденсаторы предварительно проверены надлежащим образом. Точнее, не одним лишь омметром, как общепринято и допустимо в низковольтной технике, а «на напряжение» (в условиях, близких к реальным в работе).
Схема рис.2 упрощена.
Изображение
Исключены балластные конденсаторы и фильтрующий конденсатор (на выходе диодного моста). В принципе, много использовалось разных «подвариантов» данной 6-диодной схемы. Очень уж режимы ЛДС зависимы от номиналов конденсаторов. Поэтому в объеме данной публикации просто нереально рассказать обо всей работе, проделанной за более чем 10-летний промежуток времени.
О деталях. Используемые детали могут быть любых типов. Дроссели - типовые. В самом простом случае - штатные от стандартных заводских плафонов ЛДС. Конденсаторы должны быть рассчитаны на напряжение, не менее указанного на схеме. Конденсатор в параллельном контуре может быть даже 160-вольтовым. Заменять его ни разу еще не доводилось. Контур позволяет в три раза снизить напряжение пульсаций переменного тока на ЛДС, если применен заводской дроссель. А у таких дросселей индуктивность сравнительно небольшая. Данные дроссели предназначены совсем не для «фильтровых задач». Когда же индуктивность дросселя больше, то и выигрыш возрастает. В любом случае, установка контурного конденсатора -- легкий способ снижения пульсаций на ЛДС.
Диоды должны быть на напряжение не менее 400 В. Когда мощность ЛДС не превышала 40 Вт, то применяли даже Д226Б. Но диоды Д226Б требовалось подбирать по напряжению. Не забываем, что эти «древние» диоды очень надежны в эксплуатации. Достаточно вспомнить, в каких условиях (ударных токов) они работали в ламповой телевизионной аппаратуре. Позже в схемах рис.1 использовались и зарубежные диоды 1N4007. Но эти диоды уже совсем не такие надежные. Иногда их в схемах для ЛДС доводилось заменять. Зато 1N4007 удобные при монтаже.
Мощные зарубежные диодные мосты по сей день остаются слишком дорогими. Наши отечественные диоды все-таки доступнее зарубежных в цене. Поэтому предпочтение отдавали диодам КД202Р (М, Н), КД206А и КД203А.
О конструкциях. Самая простая конструкция, собранная из «ничего» показана на фото рис.3.
Изображение
Это, пожалуй, самый скромный и бюджетный вариант практического воплощения для 40 Вт
ЛДС «Филипс». Проблема с корпусом тут решена за счет применения металлического отсека - защитной крышки строчного блока старого лампового телевизора (рис.4).
Для настенного варианта (где нет современного евроремонта) допустимо конструктивное исполнение. Эта железная крышка достаточно прочная. Кроме того, она перфорирована. Понадобилось только ее покрасить и обеспечить закрыть тыльную сторону. Почти все детали схемы размещены на печатной плате размерами 80x90 мм (фото рис.5).
Изображение
В данном случае использованы конденсаторы К73-16 (1 мкфх400 В) и К78-2 (0,01 мкфх1600 В).

Аватара пользователя

Автор темы
Slide
Администратор
Администратор
Сообщения: 306
Зарегистрирован: 16 янв 2013, 14:07
Репутация: 0
Моя DVB карта: Prof 7301 и Prof 8000
Имя: Александр
Откуда: Солнечная страна
Поблагодарили: 1 раз
Контактная информация:

Энергосберегающие лампы

Сообщение Slide » 20 фев 2013, 22:35

Электронный балласт ламп дневного света
"Процесс совершенствования, как и познания,- безграничен. Всегда остается "нечто", что еще можно предпринять ", - это убеждение и девиз автора.
Поскольку после зажигания ламп дневного света (ЛДС) их сопротивление току резко падает, то лампу необходимо включать через токоограничительный элемент, которым, как правило, является дроссель. Его массо-габаритные параметры зависят от частоты питающей сети. При питании ЛДС от сети 50 Гц стандартный дроссель выполняется на сердечнике из трансформаторной стали [1 ]. Стремление снизить размеры, вес дросселя и его стоимость привели к созданию и широкому внедрению в производство и быт так называемых электронных балластов для ламп дневного света. Их характерной особенностью, в первую очередь, является осуществление питания ЛДС током высокой частоты. Как правило 50-70 кГц. Естественно, что на таких частотах для дросселя уже можно использовать ферритовый сердечник, а индуктивность обмотки для работы ЛДС потребуется во много раз меньше.
Другой особенностью электронных балластов для работы ЛДС на высоких частотах является то, что отпадает необходимость в стартере, поскольку на высоких частотах и при повышенном напряжении газ в лампе легко и быстро ионизируется, ЛДС легко и быстро (практически мгновенно) зажигается. Исключаются "мигания" ламп дневного света при включении и работе.
В качестве примера реализации электронного балласта на современной электронной базе на рис.1 показана схема, часто используемая в недорогих импортных настольных лампах.
Изображение
На транзисторах VT1, VT2 собрана схема автогенератора. Лампа дневного света EL1 мощностью 18 Вт подключается к повышающей обмотке 1-1 трансформатора Т1 через токоограничительный дроссель L1 и конденсатор С4. Эти элементы схемы образуют последовательный колебательный контур, но его резонансная частота не равна частоте генерации автогенератора. Интересным в этой конструкции является и тот факт, что используемая в конструкции лампа дневного света имеет всего... два вывода, а поскольку они расположены на противоположных торцах трубки-баллона ЛДС, то очевидным является отсутствие нити накала ЛДС Это подтверждает и контрольная прозвонка ЛДС омметром. Лампа работает в режиме импульсного зажигания аналогично неоновой лампе.
Транзисторы типа 2SC13001 выдерживают напряжение до 400 В, но относительно слаботочные. Максимальный рабочий ток до 100 мА не приводит к их нагреву, но если возникает необходимость (и имеется возможность!) модернизации конструкции светильника, то целесообразно заменить их аналогичными, но более мощными транзисторами, например, 2SC1300, 2SC13003. Эти типы транзисторов всегда есть в продаже на киевском радиорынке по цене от одной до трех гривень.
На рис.2 показана схема электронного балласта производства научно-исследовательского института "Гелий" и винницкого лампового завода [2].
Изображение
Указанная книга, к сожалению, издавалась очень маленьким тиражом и для большинства читателей в настоящее время недоступна. По утверждению автора завод-изготовитель электронного балласта предполагал работоспособность своего изделия в течение 10000 часов. Считалось, что непосредственно ЛДС изготавливались в Германии. Там же была разработана и схема. Она имела несколько модификаций, которые повышали надежность работы устройства.
Один из выводов нити накала ЛДС подключен к общей точке конденсаторов С5, С6. При этом предполагается, что у лампы работоспособны обе нити накала. Емкость конденсатора С1, указанная на схеме (10 мкФ), соответствует варианту использования ЛДС примерно до 20 Вт. Если требуется запитать ЛДС мощностью 28...30 Вт, то емкость следует увеличить до 33 мкФ, а при ЛДС в 36...40 Вт необходима емкость конденсатора С1 уже 47 мкФ.
Для повышения надежности работы схемы мощность рассеивания резистора R1 должна быть 2...5 Вт, а его величина может быть 1,8...6,8 Ом. Фактически этот резистор ограничивает ток заряда конденсатора С1 при подключении схемы к сети. Этим облегчается режим работы диодов VD1 ...VD4.
Индуктивность дросселя L2 выбирается в зависимости от мощности используемой со схемой ЛДС. При самостоятельном изготовлении дросселя наматывают 330 витков провода ПЭВ-2 0,18 при использовании лампы мощностью 9 Вт и только 110 витков
для лампы мощностью 30 Вт. Учитывая информацию В.Широкова ("Радиохобби" №3/2001), целесообразно закоротить на плате малонадежный малогабаритный дроссель L1.
Обязательно выполнение предостережения - не включать электронный балласт без нагрузки (ЛДС], поскольку возможен его выход из строя из-за перегрузки. Мнение автора публикации освещено столь подробно [2], поскольку это, безусловно, будет интересно многочисленным читателям журнала, а смонтированные платы электронного балласта в настоящее время можно приобрести на киевском радиорынке по цене 5 грн. Вряд ли удастся вложиться в эту сумму при самостоятельном подборе комплектации для такого устройства!
На рис.3 показана схема питания лампы дневного света мощностью до 26 Вт на основе микросхемы DA1 1R51Н420.
Изображение
Ее можно встретить в Интернете. В литературе уже неоднократно публиковались схемы с использованием микросхемы 1R2151 и двух выходных мощных полевых транзисторов. Так вот, современная микросхема 1R51Н420 содержит эти компоненты в своем составе! Для справки: стоимость 1R51Н420 около 13 грн., а 1R2151 -5 грн., да еще два транзистора IRF840 примерно по 4 грн.. Вот и решайте сами, что приобретать. Все перечисленные компоненты на радиорынке Киева имеются.


Новая тема Ответить

Вернуться в «Поиск схем. Делимся схемами»

Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей и 1 гость

Вход  •  Регистрация