Преобразователь напряжения из энергосберегающей лампы. Как сделать блок питания из энергосберегающих ламп. Отличия конструкции лампы от импульсного блока

Выход из строя батареи аккумуляторного шуруповерта или другого электроинструмента – событие не самое приятное, особенно если учесть, что стоимость замены этого элемента соизмерима с ценой нового прибора. Но быть может, незапланированных расходов удастся избежать?

Это вполне возможно, если заменить аккумулятор простеньким самодельным блоком питания импульсного типа, с помощью которого инструмент можно будет запитывать от сети. А комплектующие для него можно найти в доступном и повсеместно распространенном изделии – люминесцентной (иначе - энергосберегающей) лампе.

Какой мощности блок питания можно изготовить из КЛЛ?

Внешние источники энергии тратят много энергии каждый год. Это число продолжает расти, так как ежегодно выпускается около 340 миллионов новых адаптеров, добавив еще около двух единиц в каждый дом в Соединенных Штатах. Что именно делают эти маленькие черные ящики на вашей электронике, чтобы потреблять столько энергии?

Медленно и тихо рисуя электричество, легко понять, почему внешние источники питания называются энергетическими вампирами. В этих новых группах наблюдается значительное снижение допустимой резервной мощности для приложений с большим объемом. Окончательное правило включало отзывы от нескольких заинтересованных сторон, в том числе потребителей, промышленности и экологических групп, в целях сбалансирования экономии энергии с технологической и экономической осуществимостью. Наряду с внедрением в сеть более возобновляемых источников энергии повышение энергоэффективности является экономически эффективным способом борьбы с изменением климата, чистым воздухом и сокращением счетов за электроэнергию для потребителей.

Согласно , в цоколе каждой из них предусмотрен так называемый электронный балласт – миниатюрная схема, предотвращающая мигание лампы во время включения и обеспечивающая постепенный разогрев катодных спиралей. Благодаря ей находящийся в колбе газ испускает свечение с частотой от 30 до 100 кГц.

КЛЛ в разобранном виде

Вид люминесцентной лампочки изнутри

Устройство энергосберегающей лампы на примере изделия от Camelon

Работа на столь высоких частотах значительно увеличивает коэффициент энергопотребления, доводя его практически до единицы, чем и обусловлена высокая экономичность ламп данного типа. Дополнительными преимуществами высокочастотного электричества является отсутствие воспринимаемого человеческим ухом шума и электромагнитного поля.

Однако вы не будете экономить деньги на своем счету с помощью электронных балластов. Электронные балласты более эффективны при преобразовании электроэнергии в полезный свет. Системы освещения доступны в различных напряжениях. Другие напряжения могут потребовать специальные схемы и розетки.

Люминесцентное освещение меняется, но большинство из них доступно от 100 вольт до 277 вольт и 50 Гц или 60 Гц. Эти оценки основаны на том, когда лампа полностью не загорится. Они не влияют на потерю интенсивности или потерю цвета. Это эквивалентно использованию вашего света 16 часов в день в течение одного года.

В зависимости от того, как спроектирован , она может сразу загораться с полным накалом, либо выходить на максимальную яркость постепенно. Иногда для этого требуется одна или две минуты, что, конечно, не очень удобно. Время разогрева лампы производителями не указывается, и покупатель имеет возможность проверить его, только начав пользоваться изделием.

Это зависит от типа растений и от естественного солнечного света, доступного вашему саду. Если у вас есть естественный солнечный свет, он будет меняться, потому что солнечный свет может быть или не быть прямым. Потребуется немного экспериментировать, чтобы найти лучший промежуток времени для запуска ваших огней. Если вы активно занимаетесь плодоношениями и цветениями, правило состоит в том, чтобы управлять огнями 12 часов в день, если у вас нет естественного света.

Чем выше мощность, тем дальше вы хотите, чтобы свет был на ваших растениях из-за количества тепла. Вы хотите держать свет как можно ближе, но не так близко, чтобы сжечь растение. Простым правилом является «если это удобно для задней части вашей руки, это будет безопасное расстояние для ваших растений». Проведение небольшого исследования типа растения и его происхождения поможет определить, сколько света вам нравится. С быстрорастущими растениями вам может потребоваться регулярно проверять высоту подвески, так как растения, которые слишком близко к лампе, будут сильно гореть.

Подавляющая часть балластных схем, по сути, являющихся преобразователями напряжения , собирается на полупроводниковых транзисторах. В дорогих лампах применена более сложная схема, в дешевых – упрощенная.

Вот чем можно поживиться, имея на руках годную или перегоревшую люминесцентную лампу:

биполярные транзисторы, рассчитанные на напряжение до 700 В и токи до 4 А, часто уже с защитными диодами (D4126L или аналогичные);
полевые транзисторы (встречаются довольно редко);
импульсный трансформатор;
дроссель;
двунаправленный динистор, аналогичный сдвоенному динистору КН102;
конденсатор на 10/50В.

Некоторые виды электронного балласта энергосберегающих ламп при сборке самодельного блока питания выступают не просто источником комплектующих, но представляют собой значительную часть схемы, которую остается только немного дополнить и изменить.

Размер садового участка определит необходимую мощность. 600 Вт будут покрывать 6 х 6 футов, 400 Вт будут покрывать 4 х 4 фута, а 250 Вт будут покрывать 3 х 3 фута. Эти площади будут считаться областями «Первичного роста». Эти огни будут освещать большие площади, но растения, расположенные вне зоны первичного выращивания, будут растягиваться и сгибаться к свету; явление, называемое фототропизмом. Учитывайте эти области покрытия при использовании нескольких светильников. Наилучшие результаты возникают, когда области покрытия перекрываются.

Это предотвратит распространение Меркурия. Внутренние компоненты балласта предназначены для подачи правильного напряжения и тока для номинальной лампы. Смешивающие лампы и балласты приводят к преждевременному сбою и аннулируют гарантию производителя. Рассмотрите область размера, в которой вы хотите, чтобы ваш сад был до покупки освещения. Лучше расти в светильник, чем из одного.

Не очень удачными считаются преобразователи, имеющие в своем составе электролитические конденсаторы. Именно эти элементы особенно часто становятся причиной поломок в электронных устройствах.

Неподходящим окажется балласт, в схему которого включена специализированная микросхема.

Импульсный блок питания и его особенности

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

Да, внутренние компоненты балластов мощностью 400 Вт и 430 Вт почти идентичны. Однако вы получите только 400 Вт света от лампы 430 Вт. Производители не заявляют, что перчатки необходимы при работе с их лампами. Лампа, работающая на противоположном балласте, изначально предназначалась для этого. Эти луковицы позволяют производителю приобретать балласт по своему выбору и предлагать гибкость в выращивании различных видов растений, просто меняя лампу, в которой они нуждаются.

Теплая вода и мягкое мыло для блюд лучше всего чистить и поддерживать высокую светоотражающую поверхность. Избегайте отбеливателя, аммиака и других суровых или абразивных чистящих средств. Однако основная функция воздушного охлаждения состоит в том, чтобы вызвать воздушный поток и эвакуировать нагретый окружающий воздух. При попытке контролировать свои огни вы должны использовать соответствующий контроллер освещения, который построен специально для обработки нагрузки от балластов. Мне тяжело повесить мой рефлектор, есть ли у вас какие-нибудь советы? Четыре руки лучше двух. Гарантийный срок определяется по типу продукта. Что не распространяется на мою гарантию? Ничего, кроме самого продукта. Магнитные балластные обмотки выполнены как с медной, так и с медными алюминиевыми обмотками. Медные обмотки исторически имеют более низкую температуру, чем алюминиевые обмотки. Все ли балластные мультивольты? В зависимости от типа приспособления для изменения напряжений может потребоваться лицензированный электрик. Пожалуйста, обратитесь к вашему индивидуальному продукту за соответствующей маркировкой и инструкцией по эксплуатации. Каким образом можно охлаждать отражатель? Как правило, вытягивание воздуха через отражатель создает более плотное уплотнение вокруг швов с использованием положительного давления для продувки отражателя. Есть ли недостатки в продлении шнура лампы? Да, более длинные шнуры создают сопротивление внутри провода. Мы рекомендуем, чтобы первый звонок должен быть в оригинальном месте покупки. Какова структура ног моего рефлектора? Как факторы, такие как размеры отражателя и глубина, влияют на мою световую картину? Какая разница в импульсном пуске металлического галогенида по сравнению с зондирующим металлическим галогенидом. Пульс Пуск требует более сильного импульса зажигания, чтобы поразить начальную дугу лампы. Световые лампы запуска не требуют импульсов зажигания такого типа. У моего рефлектора нижнего диапазона есть овальный канал, отходящий от него, для этого требуется специальный канал? Нет, большинство коммерческих воздуховодов легко образуют приспособления для овальных воздухозаборников. Балласт действует как двигатель, преобразует и управляет энергией, чтобы освещать лампу. Измерение степени смещения цвета объекта происходит при освещении источником света по сравнению с исходным источником сравнимой цветовой температуры. Цветовая температура не такая, насколько горячая лампа. Цветовая температура - относительная белизна куска вольфрамовой стали, нагретой до этой температуры в градусах Кельвина. Металлический галид, потому что цветовая температура отличается. Это относится к количеству света, испускаемого одной свечой, которая падает на один квадратный фут поверхности, расположенной на расстоянии одной ноги от свечи. Традиционно, люмены были эталоном способности светильников выращивать растения; это означает, что чем ярче лампа, тем лучше растение. Однако усовершенствования в технологии флуоресцентного освещения предоставили больше возможностей для садоводов. Пик интенсивности фотосинтеза достигает 435 нм и 680 нм. Это приравнивается к очень малой потерянной энергии света с точки зрения роста растений. Развитие корней превосходит другие источники освещения.

Какова максимальная длина между балластом и отражателем?
Это в первую очередь зависит от типа балласта, а также от типа лампы.
Однако мы все платим за электричество Ваттом.

Благодаря энергосбережению, длительному сроку службы, долговечности и гибкости дизайна, светодиоды быстро заменяют лампы накаливания и флуоресцентные лампы как в помещениях, так и в наружных светильниках.

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

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

В этом кратком руководстве несколько полезных указаний о том, что вам нужно будет учитывать во время процесса выбора. Это означает, что как только напряжение питания превысит прямое напряжение диода, ток, который они пропускают, увеличивается экспоненциально в зависимости от напряжения питания.

Поэтому для предотвращения этого неудобного поведения источник питания должен обеспечивать соответствующее напряжение при соответствующем токе. Когда выходное напряжение источника питания фиксировано, это в свою очередь означает, что напряжение на устройстве ограничения тока изменяется и, следовательно, ток также изменится.

ИБП на IR2153/2155

ИБП, выполненные с применением современных технологий, практически не имеют энергопотерь, в то время как линейные блоки рассеивают определенную долю энергии на дырочно-электронном переходе транзистора.

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

Поэтому лучшим способом является импульс тока между нулем и максимумом для изменения среднего испускаемого света. Пока это выполняется на достаточно высокой частоте, чтобы избежать пульсации, которая кажется мерцающей человеческим глазом, это оптимальный способ добиться затемнения. Пульсирование тока обычно выполняется на фиксированной частоте с изменением отношения нуля и полного тока. Это метод модуляции ширины импульса.

Выбор источника питания Тип источника питания, выбранного для приложения освещения, будет основываться на нескольких факторах. Во-первых, рассмотрите среду, в которой будет работать ваше приложение. Является ли приложение для использования внутри помещения или на улице? Будет ли блок питания иметь возможность использовать охлаждение проводимости или только конвекционное охлаждение?

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

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

Затем определите общие требования к мощности. Один светильник может требовать только небольшой источник энергии, но сложная система может нуждаться в поставках сотен Ватт. Кроме того, потребуются другие функции? Например, потребуется ли источник питания работать в режиме простого постоянного напряжения или в режиме постоянного тока, и ваше приложение должно быть затемняемым?

Будет ли общая система работать в пределах определенных гармонических пределов тока? И в эти энергосберегающие времена, насколько эффективен источник питания для соответствия местным или региональным стандартам. Не менее важно, будет ли ваш продукт продаваться в тех местах, где коммунальные услуги предлагают скидки или другие субсидии на продукты, которые отвечают определенному уровню эффективности и коррекции коэффициента мощности? Также важно знать, должны ли стандарты, которые ваш дизайн должен будет соблюдать, включать любые требования относительно того, сколько энергии потребляется при выключении ламп.

ИБП из лампы своими руками

В большинстве случаев для сборки ИБП электронный дроссель следует лишь немного изменить (при двухтранзисторной схеме) за счет перемычки, а затем подключить к импульсному трансформатору и выпрямителю. Некоторые компоненты просто удаляются за ненадобностью.

Блок питания самодельный

Для слабых блоков питания (от 3.7 в до 20 ватт), можно обойтись без трансформатора. Достаточно будет добавить несколько витков провода на магнитопровод имеющегося в балласте лампы дросселя, если, конечно, там есть для этого место. Новую намотку можно делать прямо поверх существующей.

Для этого отлично подойдет провод марки МГТФ с изоляцией из фторопласта. Обычно провода требуется мало, при этом почти весь просвет магнитопровода занимает изоляция, что и обуславливает малую мощность таких устройств. Чтобы увеличить ее, понадобится импульсный трансформатор.

Импульсный трансформатор

Особенностью описываемого варианта ИБП является способность до некоторой степени подстраиваться под параметры трансформатора, а также отсутствие цепи обратной связи, проходящей через этот элемент. Такая схема подключения позволяет обойтись без особо точного расчета трансформатора.

Как показала практика, даже при грубых ошибках (допускались отклонения свыше 140%) ИБП получался работоспособным.

Трансформатор изготавливается на базе все того же дросселя, на котором наматывается вторичная обмотка из лакированного обмоточного медного провода. При этом важно уделить особенное внимание межобмоточной изоляции из бумажной прокладки, ведь «родная» обмотка дросселя будет работать под сетевым напряжением.

Даже если она покрыта синтетической защитной пленкой, поверх нее все-равно необходимо намотать несколько слоев электрокартона или хотя бы обычной бумаги общей толщиной 100 мкм (0,1 мм), а уже поверх бумаги можно укладывать лакированный провод новой обмотки.

Диаметр провода должен быть наибольшим из возможных. Витков во вторичной обмотке будет не много, поэтому их оптимальное количество можно будет подобрать опытным путем.

Используя указанные материалы и технологию можно получить блок питания мощность 20 или чуть более ватт. В данном случае ее значение ограничивается площадью окна магнитопровода и, соответственно, максимальным диаметром провода, который удается там разместить.

Выпрямитель

Во избежание насыщения магнитопровода в ИБП применяют только двухполупериодные выходные выпрямители. В том случае, если импульсный трансформатор работает на понижение напряжения, наиболее экономичной является схема с нулевой точкой, но для ее реализации понадобится сделать две полностью симметричные вторичные обмотки. При ручной намотке можно выполнить обмотку в два провода.

Стандартный выпрямитель, собранный по схеме «диодный мост» из обычных кремниевых диодов, для импульсного ИБП не подходит, поскольку из 100 Вт передаваемой мощности (при напряжении 5 В) на нем будет теряться около 32 Вт или более. Собирать же выпрямитель на мощных импульсных диодах будет слишком дорого.

Наладка ИБП

После сборки ИБП его необходимо подключить к максимальной нагрузке и проверить, насколько сильно греются транзисторы и трансформатор. Предел для трансформатора – 60 – 65 градусов, для транзисторов – 40 градусов. При перегреве трансформатора увеличивают сечение провода или габаритную мощность магнитопровода, либо выполняют оба действия совместно. Если трансформатор сделан из дросселя балласта лампы, увеличить сечение провода, скорее всего, уже не получится и придется ограничивать подключаемую нагрузку.

Вариант ИБП с повышенной мощностью

Иногда стандартной мощности электронного балласта лампы бывает недостаточно. Представим себе ситуацию: имеется лампа мощностью 23 Вт, а необходимо получить источник питания для зарядного устройства с параметрами 12В/8А.

Для того чтобы осуществить задуманное, придется раздобыть компьютерный блок питания, оказавшийся по каким-либо причинам невостребованным. Из этого блока следует изъять силовой трансформатор вместе с цепочкой R4C8 , которая выполняет функцию защиты силовых транзисторов от перенапряжения. Силовой трансформатор следует присоединить к электронному балласту вместо дросселя.

Схема сборки ИБП из энергосберегающей лампочки

Опытным путем было установлено, что данный тип ИБП позволяет снимать мощность до 45 Вт при незначительном перегреве транзисторов (до 50 градусов).

Чтобы избежать перегрева, в базах транзисторов необходимо установить трансформатор с увеличенным сечением сердечника, а сами транзисторы установить на радиатор.

Возможные ошибки

Как уже говорилось, включение в схему в качестве выходного выпрямителя обычного низкочастотного диодного моста нецелесообразно, а при повышенной мощности ИБП делать этого тем более не стоит.

Также бессмысленно пытаться ради упрощения схемы наматывать базовые обмотки непосредственно на силовом трансформаторе. В отсутствие нагрузки будут иметь место значительные потери из-за того, что в базы транзисторов будет поступать ток максимальной величины.

Применяемый трансформатор с увеличением тока нагрузки увеличивает и ток в базах транзисторов. Практика показывает, что при достижении мощностью нагрузки значений в 75 Вт в магнитопроводе трансформатора имеет место насыщение. Это приводит к ухудшению характеристик транзисторов и их перегреву.

Во избежание этого можно самому намотать трансформатор тока, в два раза увеличив сечение сердечника или сложив вместе два кольца. Также можно в два раза увеличить диаметр провода.

Существует способ избавиться от базового трансформатора, выполняющего промежуточную функцию. Для этого токовый трансформатор через мощный резистор подключают к отдельной обмотке силового, реализуя схему обратной связи по напряжению. Недостатком данного варианта является то, что токовый трансформатор при этом постоянно работает в режиме насыщения.

Нельзя подключать трансформатор параллельно с имеющимся в балластном преобразователе дросселем. Вследствие уменьшения суммарной индуктивности будет увеличена частота блока питания. Такое явление приведет к увеличению потерь в трансформаторе и перегреву транзисторов выходного выпрямителя.

Следует учитывать повышенную чувствительность диодов Шоттки к превышению значения обратных напряжения и тока. Попытка установить, скажем, 5-вольтовый диод в 12-вольтовую схему, скорее всего, приведет к выходу элемента из строя.

Не пытайтесь заменить транзисторы и диоды отечественными, например, КТ812А и КД213. Это однозначно приводит к ухудшению рабочих характеристик устройства.

Подключение ИБП к шуруповерту

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

Для ввода провода от блока питания в корпусе инструмента необходимо выполнить отверстие. Важно предусмотреть меры, предотвращающие вырывание провода в случае неосторожных движений или случайных рывков. Самый простой вариант – обжать провод внутри корпуса у самого отверстия клипсой из сложенного пополам коротенького отрезка мягкой проволоки (подойдет алюминий). Имея превосходящие диаметр отверстия размеры, клипса не даст проводу оторваться и выпасть из корпуса в случае рывка.

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

Одним из самых простых способов изготовления импульсного блока питания своими руками из «подручных средств» является переделка энергосберегающей лампы под такой блок питания. Так как основной причиной выхода из строя компактных люминесцентных ламп является перегорание одной из нитей накала колбы, то практически их все можно переделать под импульсный блок питания с нужным напряжением. В данном конкретном случае я переделывал схему электронного балласта 15 ваттной лампочки в импульсный блок питания 12 вольт 1 ампер. Такая переделка не требует огромных усилий и большого количества деталей, т.к. предполагаемая нагружаемая мощность меньше мощности самой энергосберегающей лампочки.

Каждый производитель ламп имеет свои собственные наборы деталей с определенными номиналами в схемах изготавливаемых электронных балластов, но все схемы типовые. Поэтому у себя на схеме я не приводил всю схему лампы, а указал только ее типовое начало и обвязку колбы лампы. Схема электронного балласта нарисована черным и красным цветом. Красным – выделены колба и конденсатор, подсоединенный к двум нитям накала. Их следует удалить. Зеленым цветом на схеме указаны элементы которые нужно добавить. Конденсатор С1 – следует заменить большей емкости, например, 10-20u 400v.

В левой части схемы добавлен предохранитель и входной фильтр. L2 выполнен на кольце от материнской платы, имеет две обмотки по 15 витков проводом от витой пары Ø – 0.5 мм. Кольцо имеет наружный диаметр 16мм, внутренний – 8,5мм, ширину – 6,3мм. Дроссель L3 имеет 10 витков Ø – 1 мм, выполнен на кольце от трансформатора другой энергосберегающей лампы. Следует выбирать лампу с бОльшей пустотой окна дросселя Tr1, так как его необходимо будет переделать в трансформатор. У меня получилось намотать по 26 витков Ø – 0.5 мм на каждую из половины вторичной обмотки. Такой вид намотки требует идеально симметричных половин обмотки. Чтобы добиться этого, рекомендую мотать вторичную обмотку сразу в два провода, каждый из которых будет служить симметричной половиной друг друга. Транзисторы оставил без радиаторов, т.к. предполагаемое потребление схемы меньше мощности, которую потребляла лампа. В качестве теста было подключено на максимальное свечение на 2 часа 5 метров RGB светодиодной ленты, потреблением 12v 1A.