(КЛЛ или «энергосберегайки») появились в быту довольно давно, но до сих пор удерживают если не первенство среди осветительных приборов, то одно из ведущих мест. Они компактны, экономичны, могут работать вместо обычной лампочки накаливания. Но есть у этих приборов и недостатки. Несмотря на заявленный производителем срок эксплуатации КЛЛ часто выходят из строя, даже не выработав свой ресурс.
Виной этому чаще всего становится нестабильное питающее напряжение и частое «щелканье» выключателем. Можно ли как-то использовать сгоревший прибор, который стоит довольно больших денег? Конечно, можно! В этой статье мы попытаемся собрать блок питания из энергосберегающей лампы своими руками.
Устройство и принцип работы ЭПРА
Прежде чем взяться за переделку электронного балласта для компактных люминесцентных ламп, познакомимся с этим узлом и принципом его работы поближе. Основная задача балласта:
- запустить газоразрядную трубку лампы;
- поддерживать необходимые для работы трубки ток и напряжение.
Взглянем на классическую схему электронного балласта или, если называть его правильно, ЭПРА (Электронный ПускоРегулирующий Аппарат).
Схема ЭПРА (электронного балласта) для энергосберегающих ламп
По сути, это обычный импульсный блок питания с незначительными отличиями, но о них позже. Напряжение сети подается на мостовой выпрямитель VD1-VD4, сглаживается конденсатором С1 и поступает на высокочастотный (частота автоколебаний 10-60 кГц) генератор, собранный на транзисторах VT2, VT3. Генерация в нем возникает за счет положительной обратной связи, которую обеспечивает трансформатор Т1, запуск при подаче питания происходит благодаря симметричному динистору DB1.
Импульсное напряжение через токоограничивающий дроссель Т2 поступает на энергосберегающую лампу, выполненную в виде изогнутой трубки. Конденсатор С8 нужен для создания высоковольтного импульса, поджигающего трубку. Как только в лампе произошел пробой газового участка, в работу вступает дроссель, ограничивающий ток на необходимом для работы лампы уровне. Поскольку частота напряжения относительно высокая, дроссель получился весьма компактным.
Важно! Производители энергосберегающих ламп используют в своих изделиях различные схемы балластов, но принцип работы у них один и тот же.
Отличия конструкции лампы от импульсного блока
Чем же отличается электронный балласт КЛЛ от импульсного блока питания (ИБП)? Прежде всего на выходе балласта стоит токоограничивающий дроссель. Далее, схема не имеет гальванической развязки сетевого напряжения с выходным, поэтому все элементы схемы, которую питает ЭПРА, находятся под опасным для жизни напряжением. А теперь попытаемся сделать импульсный блок питания из энергосберегающей лампы.
Кроме указанных отличий, на выходе ЭПРА напряжение импульсное, тогда как блок питания обычно выдает постоянное.
Схема переделки ЭПРА в ИБП
Для переделки ЭПРА в блок питания необходимо решить три задачи:
- Обеспечить электробезопасность, создав гальваническую развязку.
- Понизить выходное напряжение преобразователя, поскольку на его выходе оно довольно высокое – прядка 100–150 В.
- Выпрямить выходное напряжение.
Если необходим блок питания небольшой мощности – до 15 Вт, то никакой особой переделки ЭПРА не потребуется. Достаточно десятка сантиметров обмоточного провода, четыре диода и пары конденсаторов. Ну и, конечно, понадобится электронный балласт от лампы мощностью 40 Вт. Взглянем на доработанную схему:
Простой импульсный блок питания на 12 В из ЭПРА люминесцентной лампы Здесь дроссель исполняет роль развязывающего и одновременно понижающего трансформатора блока питания, а выпрямитель (диоды VD8-VD11) делают из импульсного напряжения постоянное. Конденсаторы С8 и С9 – сглаживающие. В остальном работа блока питания ничем не отличается от схемы ЭПРА.
Переделку ЭПРА в блок питания будем производить в следующей последовательности:
- Удаляем люминесцентную трубку и конденсатор С8.
- Соединяем выводы конденсаторов С6, С7 и дросселя Т2, которые ранее шли на лампу, между собой. Проще всего это сделать, просто замкнув все выводы лампы.
Теперь наш дроссель является нагрузкой преобразователя. Осталось лишь домотать на него вторичную обмотку. Так как частота преобразования довольно высока, понадобится всего несколько витков обмоточного провода диаметром 0.5-0.8 мм. Зазор между сердечником и обмоткой дросселя невелик, но его вполне достаточно для нескольких витков, число которых подбирается экспериментально.
Мнение эксперта
Алексей Бартош
Задать вопрос экспертуВажно! Для большей надежности блока питания лучше использовать не обычный обмоточный провод в эмалевой изоляции, а монтажный во фторопластовой. Это исключит пробой между обмотками при неаккуратной намотке и появлении опасного напряжения во вторичной цепи.
Методика намотки следующая. Наматываем в качестве вторичной около 10 витков, подключаем к ней диодный мост со сглаживающими конденсаторами и нагружаем будущий блок питания резистором мощностью около 30 Вт и сопротивлением 5-6 Ом. Замеряем напряжение на резисторе вольтметром постоянного тока. Затем делим полученное напряжение на количество витков, и выходит напряжение, получаемое с одного витка. Теперь делим необходимое нам напряжение (12-13 В) на последнее значение и получаем необходимое количество витков вторичной обмотки.
Предположим, намотав 10 витков, мы получили напряжение 8 В. 8/10=0.8. Значит, один виток выдает 0.8 вольт. Нам нужно 12. Делим 12 на 0.8, получаем 15. Итак, нам необходимо намотать 15 витков.
Штатный и доработанный дроссель блока питания из ЭПРА В диодном мосте можно использовать любые выпрямительные диоды на обратное напряжение не ниже 25 В и ток 1А. Лучше для этих целей использовать диоды Шоттки – они имеют меньшее прямое падение напряжения и лучше работают в импульсном режиме, увеличивая КПД блока питания. На месте С8 может работать керамический конденсатор емкостью 0.1 мкФ, С9 – электролитический емкостью 10-50 мкФ и рабочее напряжение не ниже 25 В.
Всем хороша схема такого блока питания, но напряжение на его выходе не стабилизировано. То есть оно будет колебаться вместе с изменением сетевого. Выйти из положения довольно просто, установив в схему блока питания 12-вольтовый стабилизатор. Идеальным для этой цели будет интегральный стабилизатор КР142ЕН8Б или зарубежный аналог L1812. В этом случае выходной фрагмент схемы будет выглядеть так:
Схема блока питания со стабилизированным выходным напряжением Конденсаторы С10 и С11 нужно взять тех же номиналов, что и С8, С9.
Мнение эксперта
Алексей Бартош
Специалист по ремонту, обслуживанию электрооборудования и промышленной электроники.
Задать вопрос экспертуВажно! Если в схеме блока питания будет использоваться стабилизатор, то количество витков необходимо увеличить до получения напряжения на нагрузочном резисторе (см. методику расчета выше) 15-16 В. Именно такое напряжение является нормальным входным для линейного 12-вольтового стабилизатора.
Как увеличить мощность
Обычно мощность КЛЛ относительно невелика и колеблется в пределах 10-40 Вт. В теории неплохо, но на практике все дело портит токоограничивающий дроссель. Он не дает самодельному блоку питания развить максимальную мощность, во-первых, из-за токоограничивающих свойств, а во-вторых, из-за собственной малой мощности. При увеличении тока магнитопровод начинает работать в режиме насыщения, уменьшая КПД блока питания и перегружая ключевые транзисторы, причем перегружая впустую.
Как же сделать относительно мощный блок питания из ? Задача не так сложна, как кажется на первый взгляд. Для этого достаточно дроссель заменить на относительно мощный импульсный трансформатор. Конечно, тут потребуются более глубокие знания в радиотехнике, но оно того стоит.
Трансформатор можно взять, к примеру, из ненужного блока питания от компьютера или другой оргтехники (принтер, сканер, малогабаритный телевизор и т. п.). Еще понадобится резистор мощностью 3 Вт и сопротивлением 5 Ом, а также новый высоковольтный конденсатор на номинал 100 мкФ и рабочее напряжение не ниже 350 В. Взглянем на доработанную схему:
Схема блока питания с повышенной выходной мощностью Здесь вместо дросселя установлен импульсный трансформатор, причем первичной обмоткой является та, что была подключена к преобразователю (высоковольтная), а вторичной – понижающая. Кроме того, резистор R1 выбран большей мощности, а емкость сглаживающего конденсатора С1 (по доработанной схеме С0) увеличена до 100 мкФ. В остальном схема практически не изменилась, но теперь она вполне способна отдать в нагрузку ток в 5-8 А при напряжении 12 В. Такие блоки питания уже вполне можно использовать для шуруповерта и подобных 12-вольтовых инструментов.
- При первом пуске доработанный блок питания лучше подключать к сети через лампу накаливания 220 В 60-100 Вт. Если все в порядке, то лампа будет едва светиться. Если в схеме ошибка, то лампа будет гореть довольно ярко. Это сбережет транзисторы от пробоя при ошибках в монтаже.
- Прежде чем запустить блок питания в долговременную работу, необходимо «погонять» его на нагрузочном резисторе. При этом трансформатор и транзисторы не должны нагреваться выше 60 градусов Цельсия.
- Если трансформатор сильно греется, придется намотать понижающую обмотку более толстым проводом.
- Если сильно греются транзисторы, их нужно снабдить небольшими радиаторами.
- Не стоит использовать такой блок питания для зарядки и питания дорогостоящих гаджетов. Гораздо надежнее купить заводское питающее устройство. Это обойдется намного дешевле, чем ремонт, к примеру, ноутбука или смартфона.
На этом, пожалуй, беседу о переделке ЭПРА для компактных люминесцентных ламп в импульсный блок питания можно закончить. Если ты внимательно прочел статью и имеешь хотя бы небольшое понятие о радиотехнике, то справишься с этой несложной доработкой самостоятельно.
Начнём с определения.
ЭПРА (Электронный Пуско Регулирующий Аппарат) – это устройство, предназначенное для поджига газоразрядных ламп и поддержания их в рабочем состоянии.
Соответственно, горение таких ламп без ЭПРА невозможно, а, значит, этот блок имеется во всех светильниках, которые работают с лампами на основе инертных газов, или даже в самих лампах (например, в энергосберегающих неоновых со стандартными цоколями).
Рассмотрение преимуществ и недостатков ламп мы оставим на потом, а сейчас остановимся подробнее на блоке их питания.
Основные компоненты ЭПРА
В составе подавляющего большинства таких устройств имеются:
- Фильтр (могут отсекаться помехи из сети питания, или, наоборот, создаваемые самим блоком питания).
- Выпрямитель.
- Корректор мощности.
- Выходной сглаживающий фильтр.
- Инвертор.
- Балласт.
Однако, в целях экономии (габаритов или конечной стоимости) некоторые производители могут убирать те или иные блоки.
Блоки могут реализовываться из самостоятельных радиоэлементов или на основе специальных микросхем.
Применение
Даже при беглом взгляде на состав ЭРПА становится понятно, что перед нами – готовый импульсный блок питания.
И, например, если светильник больше эксплуатироваться по назначению не будет, то почему бы не использовать из него пускорегулирующий блок в других целях?
Например, можно собрать компактный блок питания светодиодных лент с минимумом дополнительных деталей или зарядное устройство для аккумуляторов.
Переделка ЭПРА из энергосберегающей лампы
Так выглядит обычная люминесцентная лампа с цоколем Е27.
Рис. 1. Люминесцентная лампа с цоколем Е27
А так выглядит её принципиальная схема.
Рис. 2. Принципиальная схема люминесцентной лампы с цоколем Е27
Красным выделены элементы, которые необходимы для запуска колбы (они нам не понадобятся).
Физически блок выглядит так (после разбора лампы).
Рис. 3. Блок лампы с элементами
Практически единственное отличие от ИБП – дроссель L5. Его нужно заменить на трансформатор. Сделать это можно двумя способами:
- Намотать на него вторичную обмотку;
- Выпаять и заменить на подходящий трансформатор (обязательно импульсный).
Здесь сразу необходимо оговориться о мощности такого ИБП.
Примечание. Все элементы схемы для достижения компактности готового изделия подобраны строго под определённые выходные параметры. А значит, без значительной переделки и применения радиаторов / других теплоотводов выходную мощность повысить не получится. Лучше всего, если она останется в пределах исходной мощности лампы!
То есть, если лампа на 15 Вт, то при выходном напряжении в 12 В сила тока на выходе не должна быть выше 1 А (12·1= 12 Вт).
Путь с минимальными трудозатратами - конечно, замена на подходящий.
Перемотка
Штатный дроссель имеет небольшие габариты, что существенно затрудняет перемотку. И даже после переделки впаять его на место вряд ли получится (габариты увеличатся). Хотя при должной сноровке можно-таки разобрать дроссель, изолировать первичную обмотку стеклотканью и намотать 10-20 витков (толщина провода до 0,5 мм отлично подойдёт).
Переделанная схема может иметь вид как на схеме ниже.
Рис. 4. Переделанная схема
Конденсаторы С9 – 0,1 мкФ, С10 – 470 мкФ. Диоды или диодный мост должны быть импульсными.
Дополнительный трансформатор
ЭРПА можно дополнить своим трансформатором. Например, как на схеме ниже.
Рис. 5. Схема дополненная трансформатором
Здесь не обошлось без мелких переделок основной схемы. Был заменён:
- Резистор R0 (минимум 3 Вт, можно включить два по 10 Ом, 2 Вт параллельно).
- Конденсатор C0 (напряжение – до 350 В).
- Транзисторы 13007 (VT1 и 2, ставятся на радиаторы с площадью минимум 20 см 2).
Трансформатор можно взять готовый или намотать на основе дросселя из другой лампы, например, большей по мощности.
В качестве основы можно использовать ферритовое кольцо (2000НМ - 28 х 16 х 9мм или больше). В данной схеме использовалось кольцо с диаметрами 40 и 22 мм (внешний/внутренний), толщина – 20 мм. Первичная обмотка – 63 витка (ПЭЛ 0,85 мм2), вторичные – по 12 витков (провод тот же).
На схеме обозначена симметричная намотка вторичных обмоток. Её можно заменить одной, но на выходе должен быть диодный мост (как на первой схеме).
Схема 2 позволяет довести мощность блока питания до 100 Вт.
Больший ток может понадобиться для питания галогеновых ламп или для других задач.
Без подключённой нагрузки включать этот блок питания нельзя! Обратите внимание на показатели рассеиваемой мощности тестовой нагрузки.
Это, наверное, ключевой вопрос в переделке.
Алгоритм действий таков:
1.На дроссель необходимо намотать удобное количество витков (10/20/30 и т.п.).
2.Подключить нагрузку (это может быть резистор с рассеиваемой мощностью 30 Вт и больше).
3.Запитать схему и снять измерения на выходе (то есть на нагрузке).
4.Теперь легко понять какое напряжение приходится на 1 виток (имеющееся напряжение делите на количество намотанных витков).
6.Наматываете своё количество витков.
RadioRadar
Дата публикации: 28.11.2018
Мнения читателей
- Борис3
/ 28.11.2019 - 15:23
Практически изложенный материал повторяется на разных сайтах. На одном пишут, что R2, C11 и C8 ускоряют запуск- сомневаюсь т.к. это подключено к выходу. Здесь тоже ошибка: до 100 Вт рис.5, а не схема 2. Сомневаюсь, что из 20 Вт лампы можно только усилив элементы и намотав трансформатор получить 100 Вт- в разы увеличится ток TV1 и напряжения на базе соответственно, а превышение этого напряжения 8 В приведёт к пробою транзисторов без принятия дополнительных мер. Нельзя дроссель заменить трансформатором, как написано в начале статьи- не хватит тока первички для работы TV1, а если уменьшить индуктивность как у дросселя, то выйдет из строя всё под нагрузкой когда индуктивность снижается.
Перед вами очередная конструкция с применением микросхемы 555. Устройство представляет из себя-DC-AC преобразователь напряжения, который предназначен для питания энергосберегающих ламп от пониженного напряжения. Диапазон входных напряжений 8-18Вольт (оптимальное-12 Вольт). На выходе трансформатора образуется переменное напряжение высокой частоты порядка 400 Вольт. Это простой и стабильный однотактный преобразователь напряжения, который может быть использован в походных ситуациях или в автомобиле.
Несмотря на свои компактные размеры и простоту конструкции, преобразователь развивает достаточно высокую мощность, которая напрямую зависит от конкретного типа используемого ключа. С применением мощного полевого транзистора серии IRF3205 мощность доходит до 70 Ватт. В моем случае использован транзистор IRFZ48, с ним мощность не более 50 ватт. Не советуется поднимать мощность более 70 ватт, поскольку нужно будет еще раз рассчитать параметры импульсного трансформатора.
Таймер 555 работает в качестве генератора прямоугольных импульсов. Импульсы усиливаются мощным полевым ключом. Транзистор нужно установить на теплоотвод. Импульсный трансформатор состоит всего из двух обмоток. Первичная обмотка состоит из 7 витков. Для удобности намотки было использовано 3 жилы провода с диаметром 0,5мм каждая. Такое решение экономит пространство. Дальше поверх первичной обмотки мотается-повышающая. Эта обмотка состоит из 80 витков провода с диаметром 0,2мм. Обмотку можно мотать навалом без дополнительных изоляционных слоев.
Сердечник был использован от старого блока питания АТХ. Для начала с платы блока нужно выпаять трансформатор и разобрать его. Половинки феррита приклеены друг к другу намертво, поэтому их нужно чуть погреть. Греть нужно аккуратно (зажигалкой или мощным паяльником).
После, нужно снять все обмотки и мотать нужные. Такой однотактный преобразователь может питать довольно мощные неоновые трубки до 50 ватт. Преобразователь также может быть использован для питания и других электрических устройств, в том числе расчитанных и на постоянное напряжение, только в этом случае на выходе нужен выпрямитель.
В настоящее время всё большее распространение получают так называемые люминесцентные энергосберегающие лампы. В отличие от обычных люминесцентных ламп с электромагнитным балластом, в энергосберегающих лампах с электронным балластом используется специальная схема.
Благодаря этому такие лампы легко установить в патрон взамен обычной лампочки накаливания со стандартным цоколем E27 и E14. Именно о бытовых люминесцентных лампах с электронным балластом далее и пойдёт речь.
Отличительные особенности люминесцентных ламп от обычных ламп накаливания.
Люминесцентные лампы не зря называют энергосберегающими, так как их применение позволяет снизить энергопотребление на 20 – 25 % . Их спектр излучения более соответствует естественному дневному свету. В зависимости от состава применяемого люминофора можно изготавливать лампы с разным оттенком свечения, как более тёплых тонов, так и холодных. Следует отметить, что люминесцентные лампы более долговечны, чем лампы накаливания. Конечно, многое зависит от качества конструкции и технологии изготовления.
Устройство компактной люминесцентной лампы (КЛЛ).
Компактная люминесцентная лампа с электронным балластом (сокращённо КЛЛ) состоит из колбы, электронной платы и цоколя E27 (E14), с помощью которого она устанавливается в стандартном патроне.
Внутри корпуса размещается круглая печатная плата, на которой собран высокочастотный преобразователь. Преобразователь при номинальной нагрузке имеет частоту 40 – 60 кГц . В результате того, что используется довольно высокая частота преобразования, устраняется “моргание”, свойственное люминесцентным лампам с электромагнитным балластом (на основе дросселя), которые работают на частоте электросети 50 Гц. Принципиальная схема КЛЛ показана на рисунке.
По данной принципиальной схеме собираются в основном достаточно дешёвые модели, к примеру, выпускаемые под брендом Navigator и ERA . Если вы используете компактные люминесцентные лампы, то, скорее всего они собраны по приведённой схеме. Разброс указанных на схеме значений параметров резисторов и конденсаторов реально существует. Это связано с тем, что для ламп разной мощности применяются элементы с разными параметрами. В остальном схемотехника таких ламп мало чем отличается.
Разберёмся подробнее в назначении радиоэлементов, показанных на схеме. На транзисторах VT1 и VT2 собран высокочастотный генератор. В качестве транзисторов VT1 и VT2 используются кремниевые высоковольтные n-p-n транзисторы серии MJE13003 в корпусе TO-126. Обычно на корпусе этих транзисторов указываются только цифровой индекс 13003 . Также могут применяться транзисторы MPSA42 в более миниатюрном корпусе формата TO-92 или аналогичные высоковольтные транзисторы.
Миниатюрный симметричный динистор DB3 (VS1 ) служит для автозапуска преобразователя в момент подачи питания. Внешне динистор DB3 выглядит как миниатюрный диод. Схема автозапуска необходима, т.к преобразователь собран по схеме с обратной связью по току и поэтому сам не запускается. В маломощных лампах динистор может отсутствовать вообще.
Диодный мост , выполненный на элементах VD1 – VD4 служит для выпрямления переменного тока. Электролитический конденсатор С2 сглаживает пульсации выпрямленного напряжения. Диодный мост и конденсатор С2 являются простейшим сетевым выпрямителем. С конденсатора C2 постоянное напряжение поступает на преобразователь. Диодный мост может выполняться как на отдельных элементах (4 диодах), либо может применяться диодная сборка.
При своей работе преобразователь генерирует высокочастотные помехи, которые нежелательны. Конденсатор С1 , дроссель (катушка индуктивности) L1 и резистор R1 препятствуют распространению высокочастотных помех по электросети. В некоторых лампах, видимо из экономии:) вместо L1 устанавливают проволочную перемычку. Также, во многих моделях нет предохранителя FU1 , который указан на схеме. В таких случаях, разрывной резистор R1 также играет роль простейшего предохранителя. В случае неисправности электронной схемы потребляемый ток превышает определённое значение, и резистор сгорает, разрывая цепь.
Дроссель L2 обычно собран на Ш -образном ферритовом магнитопроводе и внешне выглядит как миниатюрный броневой трансформатор . На печатной плате этот дроссель занимает довольно внушительное пространство. Обмотка дросселя L2 содержит 200 – 400 витков провода диаметром 0,2 мм. Также на печатной плате можно найти трансформатор, который указан на схеме как T1 . Трансформатор T1 собран на кольцевом магнитопроводе с наружным диаметром около 10 мм. На трансформаторе намотаны 3 обмотки монтажным или обмоточным проводом диаметром 0,3 – 0,4 мм. Число витков каждой обмотки колеблется от 2 – 3 до 6 – 10.
Колба люминесцентной лампы имеет 4 вывода от 2 спиралей. Выводы спиралей подключаются к электронной плате методом холодной скрутки, т.е без пайки и прикручены на жёсткие проволочные штыри, которые впаяны в плату. В лампах малой мощности, имеющих малые габариты, выводы спиралей запаиваются непосредственно в электронную плату.
Ремонт бытовых люминесцентных ламп с электронным балластом.
Производители компактных люминесцентных ламп заявляют, что их ресурс в несколько раз больше, чем обычных ламп накаливания. Но, несмотря на это бытовые люминесцентные лампы с электронным балластом выходят из строя довольно часто.
Связано это с тем, что в них применяются электронные компоненты, не рассчитанные на перегрузки. Также стоит отметить высокий процент бракованных изделий и невысокое качество изготовления. По сравнению с лампами накаливания стоимость люминесцентных довольно высока, поэтому ремонт таких ламп оправдан хотя бы в личных целях. Практика показывает, что причиной выхода из строя служит в основном неисправность электронной части (преобразователя). После несложного ремонта работоспособность КЛЛ полностью восстанавливается и это позволяет сократить денежные расходы.
Перед тем, как начать рассказ о ремонте КЛЛ, затронем тему экологии и безопасности.
Несмотря на свои положительные качества люминесцентные лампы вредны как для окружающей среды, так и для здоровья человека. Дело в том, что в колбе присутствуют пары ртути. Если её разбить, то опасные пары ртути попадут в окружающую среду и, возможно, в организм человека. Ртуть относят к веществам 1-ого класса опасности .
При повреждении колбы необходимо покинуть на 15 – 20 минут помещение и сразу же провести принудительное проветривание комнаты. Необходимо внимательно относиться к эксплуатации любых люминесцентных ламп. Следует помнить, что соединения ртути, применяемые в энергосберегающих лампах опаснее обычной металлической ртути. Ртуть способна оставаться в организме человека и наносить вред здоровью .
Кроме указанного недостатка необходимо отметить, что в спектре излучения люминесцентной лампы присутствует вредное ультрафиолетовое излучение. При длительном нахождении близко с включенной люминесцентной лампой возможно раздражение кожи, так как она чувствительна к ультрафиолету.
Наличие в колбе высокотоксичных соединений ртути является главным мотивом экологов, которые призывают сократить производство люминесцентных ламп и переходить к более безопасным светодиодным.
Разборка люминесцентной лампы с электронным балластом.
Несмотря на простоту разборки компактной люминесцентной лампы, следует быть аккуратным и не допускать разбития колбы. Как уже говорилось, внутри колбы присутствуют пары ртути, опасные для здоровья. К сожалению, прочность стеклянных колб невысока и оставляет желать лучшего.
Для того чтобы вскрыть корпус где размещена электронная схема преобразователя, необходимо острым предметом (узкой отвёрткой) разжать пластмассовую защёлку, которая скрепляет две пластмассовые части корпуса.
Далее следует отсоединить выводы спиралей от основной электронной схемы. Делать это лучше узкими плоскогубцами подхватив конец вывода провода спирали и отмотать витки с проволочных штырей. После этого стеклянную колбу лучше поместить в надёжное место, чтобы не допустить её разбития.
Оставшаяся электронная плата соединена двумя проводниками со второй частью корпуса, на которой смонтирован стандартный цоколь E27 (E14).
Восстановление работоспособности ламп с электронным балластом.
При восстановлении КЛЛ первым делом следует проверить целостность нитей накала (спиралей) внутри стеклянной колбы. Целостность нитей накала просто проверить с помощью обычного омметра . Если сопротивление нитей мало (единицы Ом), то нить исправна. Если же при замере сопротивление бесконечно велико, то нить накала перегорела и применить колбу в данном случае невозможно.
Наиболее уязвимыми компонентами электронного преобразователя, выполненного на основе уже описанной схемы (см. принципиальную схему), являются конденсаторы.
Если люминесцентная лампа не включается, то следует проверить на пробой конденсаторы C3, C4, C5. При перегрузках эти конденсаторы выходят из строя, т.к приложенное напряжение превосходит напряжение, на которое они рассчитаны. Если лампа не включается, но колба светиться в районе электродов, то возможно пробит конденсатор C5.
В таком случае преобразователь исправен, но поскольку конденсатор пробит, то в колбе не возникает разряд. Конденсатор C5 входит в колебательный контур, в котором в момент запуска возникает высоковольтный импульс, приводящий к появлению разряда. Поэтому если конденсатор пробит, то лампа не сможет нормально перейти в рабочий режим, а в районе спиралей будет наблюдаться свечение, вызываемое разогревом спиралей.
Холодный и горячий режим запуска люминесцентных ламп.
Бытовые люминесцентные лампы бывают двух типов:
С холодным запуском
С горячим запуском
Если КЛЛ загорается сразу после включения, то в ней реализован холодный запуск. Данный режим плох тем, что в таком режиме катоды лампы предварительно не прогреваются. Это может привести к перегоранию нитей накала вследствие протекания импульса тока.
Для люминесцентных ламп более предпочтителен горячий запуск. При горячем запуске лампа загорается плавно, в течение 1-3 секунд. В течение этих несколько секунд происходит разогрев нитей накала. Известно, что холодная нить накала имеет меньшее сопротивление, чем разогретая. Поэтому, при холодном запуске через нить накала проходит значительный импульс тока, который может со временем вызвать её перегорание.
Для обычных ламп накаливания холодный запуск является стандартным, поэтому многие знают, что они сгорают как раз в момент включения.
Для реализации горячего запуска в лампах с электронным балластом применяется следующая схема. Последовательно с нитями накала включается позистор (PTC - терморезистор) . На принципиальной схеме этот позистор будет подключен параллельно конденсатору С5.
В момент включения в результате резонанса на конденсаторе С5, а, следовательно, и на электродах лампы возникает высокое напряжение, необходимое для её зажжения. Но в таком случае нити накала плохо прогреты. Лампа включается мгновенно. В данном случае параллельно С5 подключен позистор. В момент запуска позистор имеет низкое сопротивление и добротность контура L2C5 значительно меньше.
В результате напряжение резонанса ниже порога зажжения. В течение нескольких секунд позистор разогревается и его сопротивление увеличивается. В это же время разогреваются и нити накала. Добротность контура возрастает и, следовательно, растёт напряжение на электродах. Происходит плавный горячий запуск лампы. В рабочем режиме позистор имеет высокое сопротивление и не влияет на рабочий режим.
Нередки случаи, что выходит из строя как раз этот позистор, и лампа попросту не включается. Поэтому при ремонте ламп с балластом следует обратить на него внимание.
Довольно часто сгорает низкоомный резистор R1, который, как уже говорилось, играет роль предохранителя.
Активные элементы, такие как транзисторы VT1, VT2, диоды выпрямительного моста VD1 –VD4 также стоит проверить. Как правило, причиной их неисправности служит электрический пробой p-n переходов. Динистор VS1 и электролитический конденсатор С2 на практике редко выходят из строя.
Современные электроинструменты популярны тем, что во время работы позволяют не привязываться к электросети, что расширяет возможности их эксплуатации, даже в полевых условиях. Наличие аккумуляторной батереи значительно ограничивает длительность активной работы, поэтому шуруповерты и дрели требуют постоянного доступа к источнику питания. К сожалению, у современных инструментов (чаще китайского производства) питающая батарея обладает небольшой надежностью и часто быстро выходит из строя, поэтому народным умельцам приходится обходиться подручными материалами, чтобы не только собрать импульсный блок питания, но и сэкономить на этом средства.
Примером подобного хэнд-мэйда является импульсный блок питания (ИБП) для аккумуляторного шуруповерта на 18 В, собранный из элементов неработающей энергосберегающей лампы, которая может принести пользу даже после своей «смерти».
Строение и принцип работы энергосберегающей лампы
Строение энергосберегающей лампы
Чтобы понять, чем может быть полезна энергосберегающая лампа, рассмотрим ее строение.
Конструкция лампы состоит из следующих составных частей:
- Герметичной стеклянной трубки (колбы), внутри покрытой люминофорным составом. Колба заполнена инертным газом (аргоном) и парами ртути.
- Пластикового корпуса, изготовленного из негорючего материала.
- Небольшой электронной платы (электронным балластом) с пускорегулирующим аппаратом (ПРА), который отвечает за запуск и исключает мерцание прибора. ПРА современных приборов оснащен фильтром, защищающим лампу от сетевых помех.
- Предохранитель, защищающий компоненты платы от скачков напряжения, которые могут вызвать возгорание прибора.
- Корпуса – в нем «упакованы» ПРА, предохранитель и соединительные провода. На корпусе размещают маркировку, которая содержит информацию о напряжении, мощности и цветовой температуре.
- Цоколя, обеспечивающего контакт лампы с электропитанием (самые распространенные цоколи – Е14, Е27, GU10, G5.3).
К колбе лампы подсоединены две спирали (электрода), которые под действием тока раскаляются и испускают со своей поверхности электроны. В результате взаимодействия электронов с парами ртути в колбе возникает тлеющий заряд, «рождающий» УФ-излучение. Воздействуя на люминофор, ультрафиолет «заставляет» лампу светиться. Цветовая температура «экономки» определяется химическим составом люминофора.
Виды поломок энергосберегающих ламп
Энергосберегающая лампа может выйти из строя в двух случаях:
- разбилась колба лампы;
- вышел из строя электронный балласт (ЭБ) (преобразователь напряжения высокой частоты), отвечающий за преобразование переменного тока в постоянный, постепенный нагрев электродов и предотвращающий мерцание прибора во время включения.
При разрушении колбы, лампу можно просто выбросить, а при поломке электронного балласта – отремонтировать или использовать для своих целей, например, использовать для изготовления ИБП, добавив в схему разделительный трансформатор и выпрямитель.
Комплектация электронного балласта энергосберегающей лампы
Большинство ЭБ ламп являются высокочастотными преобразователями напряжения, собранными на полупроводниковых триодах (транзисторах).
Более дорогие приборы укомплектованы сложной схемой ЭБ, соответственно, более дешевые – упрощенной.
Электронный балласт «укомплектован» следующими электрическими элементами:
- биполярным транзистором, работающем на напряжениях до 700 В и токах до 4А;
- защитными диодами (в основном, это элементы типа D4126L или аналогичные им);
- импульсным трансформатором;
- дросселем;
- двунаправленным динистором, аналогичным сдвоенному КН102;
- конденсатором 10/50В
- некоторые схемы ЭБ комплектуют полевыми транзисторами.
На рисунке ниже приведен состав электронного балласта лампы с функциональным описанием каждого элемента.
Функциональное описание
Некоторые схемы ЭБ энергосберегающих ламп позволяют практически полностью заменить схему самодельного импульсного источника, дополнив ее несколькими элементами и внеся небольшие изменения.
Отдельные схемы преобразователей работают на электролитических конденсаторах или содержат специализированную микросхему. Такие схемы ЭБ лучше не использовать, ведь именно они часто являются источниками отказов многих электронных устройств.
Что общего между электрическими схемами «экономок» и ИБП?
Ниже приведена одна из распространенных электрических схем лампы, дополненная перемычкой А-А’, заменяющей отсутствующие детали и лампу, импульсным трансформатором и выпрямителем. Элементы схемы, выделенные красным, можно удалить.
Электрическая схема «экономки» на 25 Вт
В результате некоторых изменений и необходимых дополнений, как видно из схемы приведенной ниже, можно собрать импульсный блок питания, где красным цветом выделены добавленные элементы.
Конечная электрическая схема ИБП
Каких параметров мощности БП можно добиться от энергосберегающей лампы?
«Вторую» жизнь «экономки» часто используют современные радиолюбители. Ведь для их хэнд-мэйдов часто требуется силовой трансформатор, с наличием которого возникают определенные трудности, начиная его покупкой и заканчивая расходом большого количества провода для обмотки и габаритными размерами конечного изделия. Поэтому народные умельцы приловчились заменять трансформатор на импульсный блок питания. Тем более, если для этих целей использовать электронный балласт неисправного осветительного прибора, это существенно сэкономит средства, особенно для трансформатора мощностью более 100 Вт.
Маломощный импульсный блок питания можно соорудить путем вторичной обмотки каркаса уже имеющейся катушки индуктивности. Чтобы получить блок питания более высокой мощности, потребуется дополнительный трансформатор. Импульсный блок питания на 100 Вт м более можно изготовить на базе ЭБ ламп мощностью 20-30 Вт, схему которых придется немного изменить, дополнив ее выпрямляющим диодным мостом VD1-VD4 и изменив в сторону увеличения сечение обмотки дросселя L0.
Самодельный трансформаторный БП
Если не удастся повысить коэффициент усиления транзисторов, придется увеличить ток их базы, изменив номиналы резисторов R5-R6 на меньшие. Кроме этого, придется увеличить параметры мощности резисторов базовой и эмиттерной цепи.
При малой частоте генерации, придется заменить конденсаторы C4, C6 на элементы с большей емкостью.
Самодельный блок питания
Блок питания
Маломощный импульсный блок питания с параметрами мощности 3,7-20 Вт не требует использования импульсного трансформатора. Для этого будет достаточно увеличить количество витков магнитопровода на уже имеющемся дросселе. Новую обмотку можно намотать поверх старой. Для этого рекомендуют использовать провод МГТФ с фторопластовой изоляцией, которая заполнит просвет магнитопровода, что не потребует большого количества материала и обеспечит необходимую мощность устройства.
Чтобы повысить мощность ИБП, придется использовать трансформатор, который также можно соорудить на основе уже имеющегося дросселя ЭБ. Только для этого рекомендуют использовать лакированный обмоточный медный провод, предварительно намотав на родную дроссельную обмотку защитную пленку во избежание пробоя. Оптимальное количество витков вторичной обмотки обычно подбирают опытным путем.
Как подключить новый ИБП к шуруповерту?
Чтобы подключить импульсный блок питания, собранный на основе электронного балласта, необходимо разобрать шуруповерт, сняв все крепежные элементы. Используя пайку или термоусадочные трубки, провода двигателя устройства соединяем с выходом ИБП. Соединение проводов, путем скручивания – не желательный контакт, поэтому забываем о нем, как о ненадежном. Предварительно в корпусе инструмента просверливаем отверстие, через которое пустим провода. Для предотвращения случайного вырывания, провод необходимо обжать алюминиевой клипсой у самого отверстия внутренней поверхности корпуса электроинструмента. Размеры клипсы, превосходящие диаметр отверстия, не дадут проводу механически повредиться и выпасть из корпуса.
Шуруповерт
Как видно, даже после отработки энергосберегающая лампа может прослужить длительное время, принеся пользу. На ее базе можно собрать маломощный питающий импульсный блок до 20 Вт, который прекрасно заменит аккумуляторную батарею электроинструмента на 18 В или любое другое зарядное устройство. Для этого можно использовать элементы электронного балласта энергосберегающей лампы и технологию, описанную выше, чем и пользуются народные умельцы, чаще всего, чтобы отремонтировать вышедшую строя батарею или сэкономить на покупке нового питающего источника.
Самодельные солнечные коллекторы для бассейнов, процесс установки