Мы пойдем другим путем...

   Многочисленные проблемы, возникающие при использовании светодиодов (см. предыдущий пост) наталкивают на мысль о повторном использовании перегоревшей лампы дневного света. Нашел в интернете немало конструкций, позволяющих зажечь и какое-то время использовать лампу с перегоревшими нитями накала. Правда, данные о длительности использования ламп в таком режиме весьма противоречивы.
   Рассмотрим несколько наиболее характерных конструкций. Запитка лампы постоянным током с помощью умножителя напряжения, рис.1.

Рис.1. Подключение лампы через умножитель напряжения

Конструкция проверенная, рабочая но заметно мигание лампы (особенно боковым зрением), неравномерность свечения по длине. Рабочее напряжение примерно 1250 вольт.

    Подключение лампы к блокинг-генератору через высоковольтный трансформатор, рис.2. Проверено, работает но имеет низкий КПД ибо генератор однотактный. Не понятно зачем нужны диод D1 и конденсатор С2. Без них все прекрасно работает. Схема нуждается в доработке для повышения КПД. 

Рис.2. Однотактный блокинг-генератор для запитки лампы

На рис.3-а. показан еще один вариант однотактного блокинг-генератора. Проблема с КПД та-же. Очевидно автор больше внимания уделил подавлению импульсных помех от генератора чем его КПД.

Рис.3-а. Блокинг-генератор с защитой от помех

Рис.3-б. Схема на основе блокинг-генератора

Третий вариант (рис.3-б) подобен первым двум. Существует немало вариаций на тему блокинг-генератора, ибо схема рабочая и не особо критичная к деталям.

Вообще на мой взгляд фантастическая конструкция, рис.4. Ни дроссель ни конденсатор не рассчитаны на пусковое напряжение (1250 вольт). Следовательно долговечность работы такой схемы вызывает большие сомнения. Испытания с первичной обмоткой трансформатора вместо дросселя (при отсутствии конденсатора) показали- вспышки лампы есть но устойчивое горение не возникает.

Рис.4. Схема с использованием стандартного дросселя и стартера

На рис.5. показана схема электронного балласта экономки. Ремонт выполняется путем закорачивания перегоревшей нити накала лампы (или шунтированием сопротивлением 20-30 Ом). Такой способ на 2-3 недели может продлить горение лампы, пока не перегорит вторая нить накала. После чего автор данного рацпредложения советует лампу выбросить. Однозначно не стоит "шкурка вычинки". 

Рис.5. Способ закорачивания перегоревших нитей накала

К сожалению бесплатно подробного описания схемы на рис.6. найти не удалось. Однако идея автора нагрузить балласт на высоковольтный трансформатор очевидна. Но, мотать две высоковольтные обмотки- весьма напряжно. Ну и запитка постоянным током приведет к неравномерному свечению лампы. Хотя, если согласовать нагрузку с балластом все может получиться!

Рис.6. Схема с высоковольтным трансформатором в электронном балласте

   Итак, схемы с питанием постоянным током отбрасываем сразу, поскольку в таком режиме лампа горит или не долго или не эффективно. Остаются схемы с запиткой высоковольтным переменным током.  Большинство таких схем выполнено на основе 1-но или 2-хтактных блокинг-генераторов. На выходе необходимо получить около1250 вольт для надежного запуска.

   На данном этапе важно проверить сам принцип зажигания без накала и устойчивой, длительной работы лампы дневного света. Поэтому, я воспользовался простой 1-нотактной схемой генератора, рис.2, без диода и без конденсатора С2. Правда, для повышения КПД пришлось ее немного доработать. Памятуя о неприхотливости блокинг-генератора к номиналам деталей, естественно собирал из того, что под руку попалось. Транзистор КТ805АМ, высоковольтный трансформатор сделан из высоковольтного дросселя от неизвестного телевизора. Просто на феррит домотал обмотки I и II.
  Частота такого генератора получилась около 100 кГц. Транзистор поставил на радиатор, что позволило включать лампу 3-4 часа каждый день. Испытания проводил 10 дней.

Рис.7. Экономная "лампочка Ильича"

Итак, результаты.

1. При включении лампа зажигается сразу, без задержки и без мигания. Примерно через 1 минуту яркость возрастает и далее остается на постоянном уровне. Думаю это вызвано постепенным испарением ртути. 

2. Изменяя напряжение на генераторе яркость лампы можно менять в широких пределах. Фактически от 0 до максимума.
3. При использовании блокинг-генератора возникает 2 проблемы:
- значительная часть энергии уходит на нагрев транзистора (потери);
- при попытке увеличить напряжение питания импульсный ток пробивает транзистор. 

Итог. В общем результаты  обнадеживают. Теперь можно попытаться подключить ее к "родному" электронному балласту. Правда, есть еще экологический аспект, который беспокоит- ультрафиолетовое излучение.

Другие мои социальные проекты Мой сайт

Результаты и выводы

Результаты измерения светового потока, поступающего  от люстры на пол комнаты:
-  26 Люкс от лампы-экономки мощностью 15Вт (1,7 Люкс/Вт) стоимостью 25-30 грн;
-   6 Люкс от нашего девайса мощностью 3Вт  (2 Люкса/Вт) стоимостью 5*15=75 грн. Температура радиатора нашей лампы 45-50 градусов. А если перещитать на 26 Люкс светового потока получим 325 грн! Очень дорого.
- если воспользоваться светодиодной лентой, то для получения 6 Люкс потребуется 12 тепло-белых светодиодов (это 16 грн). Следовательно для 26 Люкс нужно светодиодной ленты на 70 грн. Потребляемая мощность 13 Вт. Блок питания с 220 на 12 вольт и 1,5-2 ампера высокочастотный обойдется примерно 50 грн. Итого 120 грн чтобы заменить лампу-экономку. Вобщем  светодиодная лента в 4 раза дороже. Если ее срок службы в 4 раза больше экономки, тогда это оправдано. О сроке службы светодиодов можно почитать здесь Статья.

Выводы для будущих конструкций:
- световой поток маловат, стоит попробовать на более мощных светодиодах или увеличивать их кол-во. Это дополнительные затраты...:( 
- необходимо лучше организовывать отвод теплоты от светодиодов и балласта;
- светодиоды необходимо запитать через стабилизатор тока, это повысит стабильность их работы и КПД устройства;
- за счет улучшенного отвода тепла можно увеличить рабочий ток светодиодов до 0,3А, это увеличит световой поток и повысит эффективность капиталовложений в светодиоды;
- для выполнения электронным балластом своей функции необходимо лучше согласовывать мощность нагрузки (светодиодов) и балласта, это позволит лучше перераспределить энергию и уменьшить нагрев элементов.
- если считать срок службы светодиодной ленты белого цвета 10000 часов (яркость в пределах 100-70%), а срок службы люминесцентных ламп-экономок часов около 4000 часов (якость в пределах 100-70%), то   перевес пока на стороне экономок. Однако стоит также учитывать и другие факторы, табл.1.

    Сопоставление двух видов освещения.                                  Табл.1.

            Факторы                    |Люминесцентная экономка | Светодидная лента

Экологичность                                       -                                       +                    

(ультрафиолет, ртуть)                                                                                           

Регулировка яркости                              -                                       +                    

Цветовая гамма                                      -                                       +                    

(цветовосприятие)                                                                                                

Длительная работа в                                                                                            
        режиме вкл/выкл                             -                                       +                    

Возможность использования                                                                              

альтернативных источников                                                                                

энергии                                                  -                                       +                    

(- фактор отрицательный, + фактор положительный)

Учет всх факторов- это и есть информация к размышлению.
Другие мои социальные проекты Мой сайт

Подключаем светодиоды

Теперь, необходимо подключить светодиоды к видоизмененному балласту бывшей "экономки". Схема подключения изображена на рис.5.

Рис.5. Схема подключения светодиодов

Для подключения линейки светодиодов воспользуемся диодным мостом (2W10) и сглаживающим конденсатором С8 на 100мкф*25 Вольт. А вот токоограничивающее сопротивление (R7) желательно подбирать осторожно. Броски напряжения в сети и нагревание светодиодов вызывают существенное изменение тока. Поэтому, для повышения надежности, я поставил 1-но ватное сопротивление R7 на 26 Ом.  По результатам замеров средний ток через светодиоды 0,2 А.
Внешний вид нашей лампы на рис.6.

 Рис.6. Так выглядит лампа в  сборе

Вкручиваем нашу лампу в люстру, рис.7.

Рис.7. Лампа внутри люстры

И включаем, рис.8.

Рис.8. Пусть горит! 

Результаты работы девайса и их анализ в следующем сообщении.

Дизайн

Итак, у нас есть 5 светодиодов и пора подумать о дизайне нашей лампы. Для равномерности освещения и улучшения теплоотдачи я установил их на алюминиевой полусфере. Очевидно это деталь от какого-то колеса. Ваш дизайн может быть другим, главное обеспечить надежное охлаждение светодиодов.

Рис.3. Установка светодиодов на полусфере

Все светодиоды соединены последовательно и прикреплены к полусфере миниатюрными саморезами (пришлось детскую игрушку разобрать). Радиатор каждого светодиода гальванически не связан с питающим напряжением, поэтому все светодиоды можно установить на одном радиаторе. Для проверки работоспособности подключаем питающее напряжение 14 вольт и ... рис.4.

Рис. 4 Светодиоды вроде работают

Продолжение следует...

Переходим к самой дорогой части нашего проекта- подключению светодиодов. Для получения качественного освещения необходимо выполнить ряд условий:

1. Светодиоды будем покупать только "тепло-белые", хоть они имеют несколько меньшую светоотдачу по сравнению с другими.

2. Светодиоды будем соединять последовательно, с учетом напряжения на выходе из переделанного нами балласта. Для этого нам потребуется его вольт-амперная характеристика, рис. 2.

Рис.2. Вольт-амперная характеристика нашего девайса, полученная экспериментальным путем


Принимаем ориентировочное напряжение на светодиоде примерно 3,0 вольта. Тогда, при последовательном соединении 5 светодиодов получим 3,0*5=15 вольт. Это напряжение соответствует току 0,34 А, что близко к максимально допустимому значению для  наших (Китайских) светодиодов. Для ограничения тока на уровне 0,25А воспользуемся токоограничивающим сопротивнением. Использование такого "щадящего" режима должно существенно продлить жизнь светодиодам. В любом случае, при токе более 0,1 А светодиод необходимо устанавливать на радиатор. Поэтому покупаем 5 светодиодов на радиаторах, на ток 0,35 А, тепло-белых.
Продолжение следует...

Вам надоело постоянно менять перегоревшие лампочки- тогда создадим свою, вечную. Причем купить такую однозначно не получится, ибо ни один уважающий себя производитель не будет изготавливать товар одноразовой продажи. 
В качестве светоизлучающих элементов используем сверхъяркие светодиоды, доступные в продаже и обладающие высокой экономичностью и весьма длительным сроком службы.
Для подключения их к сети 220 вольт можно применить электронный балласт от перегоревшей "экономки".  В этих лампах обычно перегорает нить накала, используемая для запуска, но сам балласт при этом остается не поврежденным. Принцип работы балласта и его принципиальная схема детально изложены здесь сайт паяльник .
Итак, разбираем перегоревшую экономку, извлекаем балласт и удаляем из него все лишнее (штыри для крепления проводов и С5). Выпаиваем дроссель L3 и разбираем его. Некоторые производители собирают его с использованием клея. В таком случае необходимо аккуратно нагреть ферритовый сердечник, например паяльником. Клей размягчится и сердечник разъединится на две части. Теперь его можно вынуть из обмотки.

Для изготовления высокочастотного трансформатора на имеющуюся обмотку дросселя L3 наматываем пару витков скотча, затем 30 витков медного провода диаметром 0,25-0,3 мм ПЭВ-2. Сверху мотаем пару витков скотча и устанавливаем ферритовый сердечник на место (предварительно удалив остатки клея). Феррит на нашем трансформаторе можно закрепить изолентой или скотчем.
К намотанной нами вторичной обмотке подключаем лампочку 12В 1,5Кд и соединяем наш трансформатор со схемой балласта, рис.1.

Рис.1. Тестовый вариант с лампочкой на 12 вольт

 Вкручиваем в светильник и проверяем в тестовом режиме. Лампочка должна ярко гореть, а элементы балласта не нагреваться выше комнатной температуры.

 Выходная мощность нашего девайса около 4 Вт.
Теперь можем переходить к светодиодной части проекта. Имеющиеся в продаже светодиодные лампы имеют 3 главных недостатка:
- высокая стоимость;
- неприятный для глаз "холодно-белый" свет;
- реальный рабочий ресурс значительно меньше заявленного производителями.