Светодиодный драйвер из «энергосберегайки». Лабораторная работа №4 (часть 4)
Цена: US $1.77
Поиск товара в других магазинах Китая
В предыдущих обзорах уже переделывал драйвер от «энергосберегайки» под светодиодный. Думал, что рассмотрел все варианты. Но нет, есть ещё более простой и надёжный, кардинально упрощающий реализацию. Да, он не лишён недостатков. Возможно, для кого-то эти недостатки очень существенны, кому-то пофиг. Если интересно, заходим.
Вот запасы, я их уже показывал.
Нет, это не моё. Просто набрал на работе списанных лампочек на эксперименты.
В первом своём обзоре заказал на пробу только одну «светоматку». После её удачного опробования заказал ещё три (10 Вт и две по 100 Вт холодного и тёплого цвета свечения). Заказал в декабре 2016 года. Через месяц пришли. На дворе 2018-ый год.
Доставка с предысторией.
Трек типа LP00062014671739 отслеживается только до границы.
На тот момент стоваттную матрицу покупал у продавца за US $1.77. За ту цену, что рисует сейчас, покупать не стоит.
Заказал ещё не из-за того, что они такие хорошие, а из-за того, что дешёвые и удобные в использовании. На самом деле «светоматки» ПОСРЕДСТВЕННОГО качества на АЛЮМИНИЕВОЙ подложке. Но если использовать не на всю мощность, то послужат долго.
Стандартный пакет с пупыркой внутри, кинули прямо в ящик. Почта Грузии, однако. Наверное, так удобнее.
Метки маркером это я поставил. Там где заводские метки прицепляться и подпаиваться не очень удобно.
Прозвонил мультиметром и нарисовал.
Все характеристики (размеры в том числе) написаны на странице продавца (магазина).
Извините, что так подробно напоминаю, но многим читателям не нравится, когда я делаю ссылки на свои предыдущие обзоры. Очень неудобно перелистывать туда-сюда. Проще читать последовательным текстом.
Размеры можно «заценить» на фоне более понятных предметов.
Кстати, паяются исключительно.
Вот только радиатор алюминиевый.
А вот и схема «энергосберегайки». Она под номером 1. Схемы у разных производителей несущественно отличаются. Присутствуют упрощения или наоборот добавляются элементы для лучшей и более долговечной работы. Но суть одна.
На первом рисунке (схема №1) собственно схема с элементами (красного цвета), которые нужно убрать. На втором, третьем и четвёртом варианты переделки оконечной части под светодиодный драйвер (схема «допилинга»).
У всех этих схем свои недостатки и достоинства. Но у всех есть одно общее преимущество – ничего сверху дросселя МОТАТЬ НЕ НУЖНО, и один существенный недостаток – НЕТ ГАЛЬВАНИЧЕСКОЙ РАЗВЯЗКИ с электрической сетью.
В схеме №4 пульсации самые минимальные и для глаз и для живучести «светокристаллов», но самые большие потери на выпрямительных диодах.
Схема №2 более экономична в этом плане (потери на выпрямительных диодах в два раза меньше), но требует наличия уже двух «светоматок».
Схема №3 самая простая. Никаких выпрямительных диодов, просто подключаем пару «светоматок» встречно параллельно вместо люминесцентной нагрузки. У этой схемы больше всего побочных эффектов, хотя она самая простая в исполнении и у неё наименьшие потери. Ещё один недостаток этой схемы — в случае порчи одной матрицы, вторая выгорает автоматически из-за высокого обратного напряжения.
Кстати, одновременное использование светодиодов холодного и тёплого свечения позволяет добиться более приятного оттенка.
Уже писал, что поверх обмотки дросселя «энергосберегайки» ничего мотать не нужно. Соответственно не нужно подбирать драйвера с большим окном дросселя. Просто подключаемся к освободившимся контактам на плате драйвера.
В качестве донора использую неисправные люминесцентные лампочки («энергосберегайки»).
Для экспериментов у меня осталось несколько 20-тиваттных драйверов.
Размер окна не позволяет ничего подмотать, использую как есть.
Все драйверы от неисправных лампочек, и не факт, что работают.
Но дефект оказался стандартным – вспухший конденсатор сетевого выпрямителя. Именно поэтому я их давно выпаял у всех четырёх. Ставить лучше заведомо бОльшую ёмкость. Чем больше ёмкость, тем меньше пульсации. Я поставил на 10 мкФ.
Собрал макетку.
Выпрямительный мостик я использовал из позапрошлой лабораторки. Он на КД226-ых. Диоды Шоттки здесь не рулят. Слишком большое обратное напряжение. А они, как правило, низковольтные. У меня есть SR5100, но они только на 100 В.
Включил. Работает.
Проверка на пульсации.
Достал осциллограф. Некоторые моменты лучше отсеять сразу. Посмотрю пульсации. Только факты.
Эта информация чисто ознакомительная, хотя для многих и интересная.
На самих диодах смотреть пульсации бессмысленно.
Проверял по методике из ГОСТа.
Эти пульсации считать бессмысленно, они слишком малы. В данном случае я ловил пульсации частотой 100 Гц. Это НЕ последствия преобразования, там другая частота порядка нескольких десятком кГц. Это результат сглаживания по входу выпрямителя 220 В «энергосберегайки». Не зря поставил такую ёмкость.
Решил глянуть на помехи от преобразователя. Подключил уже другой прибор.
Чисто ознакомительно. Пульсации частотой почти 40 кГц на утомляемость глаз не влияют.
Эта информация чисто ознакомительная, хотя для многих и интересная.
На самих диодах смотреть пульсации бессмысленно.
Проверял по методике из ГОСТа.
Эти пульсации считать бессмысленно, они слишком малы. В данном случае я ловил пульсации частотой 100 Гц. Это НЕ последствия преобразования, там другая частота порядка нескольких десятком кГц. Это результат сглаживания по входу выпрямителя 220 В «энергосберегайки». Не зря поставил такую ёмкость.
Решил глянуть на помехи от преобразователя. Подключил уже другой прибор.
Чисто ознакомительно. Пульсации частотой почти 40 кГц на утомляемость глаз не влияют.
С пульсациями разобрались.
Продолжая традиции своих обзоров, измерил КПД получившейся конструкции.
Для его определения необходимо знать, сколько потребляет от сети, и сколько потребляет «светоматки» по постоянному току. Ничего сложного. Мультиметр и ваттметр мне в помощь.
При напряжении 232 В мощность потребления от сети всего 9,8 Вт. Светильник нагружен лишь на половину своей номинальной мощности. Именно поэтому пульсации оказались настолько малы. Я проверил и других драйверах, других фирм. Приблизительно всё тоже самое.
Я не знаю, как правильно назвать – это свойство или особенность подобных драйверов. Номинальную мощность они отдают при падении напряжения в нагрузке ближе к 100 В. Например, при подключении последовательно двух «светоматок» (падение напряжения около 60 В) мощность возрастает до 14 Вт. Для полноценного использования драйвера с максимальным КПД необходима светодиодная сборка на напряжение никак не менее 100 В.
Продолжаю. Ток через матрицу 0,251 А. Напряжение на «светоматках» я тоже измерил. Оно составило 28,28 В.
Мощность по постоянному току (чисто светодиодная) Р=28,28В*0,251А=7,1Вт.
Ƞ=7,1Вт/9,8Вт*100%=72%
Для самоделки очень даже неплохо. Большая часть полезной энергии теряется на выпрямительных диодах, до 10 %.
По яркости соответствует лампе накаливания 75 Вт. Недогруженные светодиоды поражают своим КПД (об этом напомню чуть позже).
После экспериментирования пощупал самые проблемные места. Транзисторы и дроссель/трансформатор были еле тёплые. За них больше не переживаю. Самым нагретым местом была сама матрица. Но и она не была горячей, рука спокойно терпит. Не мудрено при такой мощности…
Кстати, теплоотводящая подложка светодиодов НЕ соединена ни с каким выводом. Это хорошо с учётом отсутствия гальванической развязкой с сетью.
Повторю ещё один эксперимент. Я его уже проделывал и не один раз.
Зависимость «энергоэффективности» матрицы от мощности (тока).
Принцип прост. Я подаю на матрицу ток через калиброванные промежутки (для удобства восприятия) с блока питания, при этом не забываю про напряжение на матрице (т. к. при увеличении тока, хоть и не намного, оно тоже будет увеличиваться) и освещённость. Все данные свёл в таблицу. Остальные данные в таблице – получены путём расчета (перемножением и делением измеренных величин). Это необходимо для получения более наглядных цифр. Ещё раз повторю, показания люксметра сняты для построения графика, не более того.
Экспериментировал в режиме отсечки по току. Блок питания имеет ограничение по напряжению (30В) и току (10А). В данном случае не хватило напряжения для раскачки матрицы на полную. При этом ток ограничился на величине 0,84А. Напряжение больше не росло. Но динамику понятно и по тем цифрам, что имею.
С помощью полученной таблицы и построю график зависимости «энергоэффективности» матрицы от той мощности (тока), которую через неё пропустил.
Как видно из графика, чем выше мощность, проходящая через матрицу, тем ниже «энергоэффективность». Если постараться сказать проще, чем меньше мощность от номинала, тем бОльшая мощность переходит в свет, а не в тепло.
Экспериментировал в режиме отсечки по току. Блок питания имеет ограничение по напряжению (30В) и току (10А). В данном случае не хватило напряжения для раскачки матрицы на полную. При этом ток ограничился на величине 0,84А. Напряжение больше не росло. Но динамику понятно и по тем цифрам, что имею.
С помощью полученной таблицы и построю график зависимости «энергоэффективности» матрицы от той мощности (тока), которую через неё пропустил.
Как видно из графика, чем выше мощность, проходящая через матрицу, тем ниже «энергоэффективность». Если постараться сказать проще, чем меньше мощность от номинала, тем бОльшая мощность переходит в свет, а не в тепло.
На этом лабораторную работу можно считать оконченной. Работа проведена, вывод сделан. Перехожу к практическим занятиям.
Напомню, что есть у меня светильник на балконе.
Корпус из жести (сталь), будет служить дополнительным теплоотводом.
Всё лишнее убрал.
Я уже вживлял самодельные светильники. После последней лабораторки даже на место уже повесил. Но вот пришла новая идея, и пришлось всё снова демонтировать.
В качестве радиатора использовать алюминиевый лист (толщиной 2мм) от списанной аппаратуры.
Место крепления матрицы к радиатору необходимо очистить от краски и смазать теплопроводящей смазкой.
Особая красота не требуется. Всё будет скрыто плафоном.
Кроме самого драйвера где-то нужно разместить выпрямитель. Затем подключить всё это через клеммник на балконе. А пока всё выглядит так.
Светит обычно, ничего особенного.
И в сборе.
В заключение немного напомню: паять и клепать лампочки — занятие неблагодарное, хотя и интересное. Заводская пайка конечно же надёжней. Гораздо проще пристроить какую-нибудь готовую светодиодную лампочку. Но самоделки работают намного надёжнее. А если руки чешутся – вообще никто не остановит!
Ещё хотел бы предостеречь. Схема не имеет гальванической развязки с электрической сетью.
В целях безопасности корпус светильника должен быть обязательно заземлён, а все эксперименты должны проводиться с особым вниманием и осторожностью.
Как правильно распорядиться сведениями из моего обзора, каждый решает сам в меру своей испорченности :). Я же при написании своего обзора руководствовался только благими намерениями.
Надеюсь, что хоть кому-то помог. Кому что-то неясно по поводу этой самоделки, задавайте вопросы. С остальным – кидайте в личку, обязательно отвечу.
На этом ВСЁ!
Удачи!