Светодиодный драйвер из «энергосберегайки». Лабораторная работа №4 (часть 3)

В предыдущих обзорах уже переделывал драйвер от «энергосберегайки» под светодиодный. Можно, но нюансы имеются. Решил ещё усовершенствовать/упростить реализацию. Для снижения потерь поставил диоды Шоттки. Но не только от них КПД зависит. Схемку тоже изменил. Использовал схему удвоителя напряжения Латура-Делона-Гренашера. Наконец-то я его (светильник) собрал!
Кому интересно, заходим.

Диоды Шоттки заказывал здесь:
https://aliexpress.com/item/item/20PCS-schottky-diode-SR5100-5A-100V-DO-27-SB5100-free-shipping/32729134340.html
Ровно 20 штук на всевозможные эксперименты.

По размерам аналог наших КД226.
Пора напомнить, почему именно Шоттки.
У обычных кремниевых диодов очень большое падение напряжения. Я уже подключал диод КД226 к блоку питания в режиме отсечки по току.
При токе 0,5А падение напряжения на выпрямительном диоде около 1,0В (зависит от экземпляра). При бОльшем токе падение напряжения может вырасти до 1,2В. Т. е. Р=1А*1,2В=1,2Вт! И это только на одном диоде. А схемы бывают разные.
При замене на диоды Шоттки потери однозначно будут меньше. Диоды SR5100 достаточно распространены. Лично я видел аналогичные в зарядках к смартфону (SR560). Полные характеристики можно глянуть
здесь.
Основные я выложил.

Диоды я уже тестировал. Просто напомню. Заявлено 100В, 5А. Сначала проверил на стойкость по напряжению :) Заявлено 100В, ровно 100В и подал с установки П320 (в обратном направлении). Нормально. Затем проверил ток. Проверяется просто. С блока питания подавал напряжение (уже в прямом направлении) на диод с отсечкой по току через кратные промежутки, а вольтметром (мультиметра) дублировал показания. На этом пределе у блока питания вольтметр в качестве измерителя никакой, именно поэтому дублировал мультиметром. Эти фото чисто для ознакомления.

Всё, что получилось, занёс в таблицу и построил график.

Зависимость нелинейная. Чем больше ток, тем больше падение напряжения.
Диод выдержал 5А. Но меня интересовала и другая величина. Падение напряжения на диоде при токе 0,5А составило 539мВ, а при токе 1А – 555мВ. Эти показания можно считать средними для моего заказа. Я проверил почти все диоды. Разброс несущественный. Это почти в два раза меньше, чем у широко распространённого отечественного диода КД226. Диоды Шоттки изначально предполагал использовать в качестве ремкомплекта (для зарядок, одна сломанная имеется). А получилось, что часть диодов использую для самоделок. Возможно, есть другие, более предпочтительные варианты (диодов). Я же использую то, что у меня есть.
А вот и схема. Она под номером 1. Схемы у разных производителей «энергосберегаек» несущественно отличаются. Присутствуют упрощения или наоборот добавляются элементы для лучшей и более долговечной работы. Но суть одна. Мои предыдущие доработки под номерами 2,3 и 4.

На первом рисунке собственно схема с элементами (красного цвета), которые нужно убрать и поставить (синюю) перемычку. На втором, третьем и четвёртом варианты переделки оконечной части под светодиодный драйвер (схема «допилинга»).
Поверх обмотки дросселя «энергосберегайки» нужно намотать несколько (десятков) витков провода. Дроссель превращается в трансформатор. Затем выходное напряжение трансформатора нужно выпрямить и сгладить.
Существуют две схемы двухполупериодных выпрямителей.
2. Мостовая схема.
3. Схема со средней (нулевой) точкой.
Мостовая схема позволяет экономить медь, но рассеивает в два раза больше энергии на диодах.
Схема со средней (нулевой) точкой более экономична в этом плане, но требует наличия двух совершенно симметричных вторичных обмоток. Асимметрия по количеству витков или расположению может привести к насыщению магнитопровода.
Но я решил пойти другим путём. Он должен быть приемлем для большинства. Буду и медь экономить и КПД повышать за счёт снижения потерь на диодах (уменьшая количество и улучшая качество).
Буду использовать небольшой размер окна. Лампочек с такими драйверами намного больше, значит и задача проще. Схему я тоже изменил. Это оконечная часть.
Использовал схему удвоителя напряжения Латура-Делона-Гренашера.


Никакой мостовой схемы и витков почти в два раза меньше.

Когда ЭДС вторичной обмотки трансформатора направлена вверх, будет открыт диод VD1 и начнется заряд конденсатора C1. При противоположном направлении ЭДС через вторичную обмотку протекает ток заряда конденсатора C2. Конденсаторы C1 и С2 соединены последовательно и разряжаются на нагрузку. Так как напряжения на С1 и С2 сдвинуты по фазе на половину периода, то при последовательном соединении этих схем суммарное напряжение изменяется с удвоенной частотой. Ток во вторично обмотке трансформатора в различные полупериоды имеет противоположное направление и постоянная составляющая тока во вторичной обмотке равна нулю…

В качестве донора использую драйвер от неисправной люминесцентной лампочки («энергосберегайки»).
Я нашёл как минимум три штуки. Для экспериментов взял 26-тиваттный драйвер.

Тем более, у меня лежит готовый намотанный трансформатор с прошлой лабораторки именно от такого драйвера. Размер окна среднестатистический, что упрощает массовое производство:)

Сразу выпаял дроссель и припаял перемычку (на схеме №1 синего цвета).
Трансформатор взял готовый из последней лабораторки. Нет смысла ещё раз делать одно и тоже. Они абсолютно идентичные, брались от идентичных драйверов. Со светильником я до сих пор не определился. Вот и использую всё, что уже сделал.
Немного напомню.
Первичку изолировал липкой китайской лентой на тряпичной основе (если вдруг, не расплавится при нагреве).

Мотал, не разбирая. Такие дроссели (трансформаторы) плохо разбираются. Варить, мотать, а потом склеивать (как советовали в комментах) – это не мой метод.
Первый ряд мотал виток к витку. Понял, что идеально уложить провод через окошко не получится. Остальные мотал в навал. Поверх обмотки дросселя у меня уместилось около 25 витков эмалированного провода. Впоследствии один отмотал. Для поджига «светоматки» мне нужно около 15В постоянки по мостовой схеме. Переменку на этой частоте измерить очень сложно.
Макетку собрал по схеме №2. Сначала подключил готовый мостик из наших КД226.
Макетка выглядит так.

Включил. Работает.
Затем собрал схему №5. Электролиты 470мкФ*50В. Теперь её нагружаю сопротивлением 50 Ом. На этот раз ориентируюсь по мощности потребления от сети. Для меня это должно быть около 20Вт. Снова включил, работает.
Оконечную часть (№5) с диодами Шоттки собрал на текстолите. Ни чего травить не стал. Слишком примитивная схема, чтобы так заморачиваться. Просто сделал пропилы в нужном месте и облудил.

На этот раз подключил со «светоматкой». Светит.
Сделал замеры. Мощность 22Вт. Для балкона многовато (я так считаю). Один виток отмотал.
Достал осциллограф. Некоторые моменты лучше отсеять сразу. Смотрим пульсации. Только факты.
Эта информация чисто ознакомительная.

Частота 100Гц (кто бы сомневался). У меня получилось около 10%.


Пришло время посмотреть Санитарные нормы. СНиП 23-05-95 «ЕСТЕСТВЕННОЕ И ИСКУССТВЕННОЕ ОСВЕЩЕНИЕ». В зависимости от предназначения помещения максимально допустимые пульсации от 10 до 20%. Лампочка в эти пределы попадает. НО…

В российских нормах освещения установлено, что глубина пульсации освещенности на рабочих местах не должна превышать 20%, а для некоторых видов работы 15 или даже 10 процентов. На самом же деле, это устаревшие показатели и для комфортной работы для мозга (глаз не воспринимает пульсацию и идет нагрузка на мозг — быстрая утомляемость и меньшая продуктивность на рабочем месте) пульсация должна быть не более 4-5% абсолютно на любом рабочем месте.

В данном случае пульсации 100Гц. Это не последствия преобразования. Это недостаточное сглаживание по входу выпрямителя 220В «энергосберегайки». Оно почти у всех так. Для них это не так критично. Кто захочет уменьшить пульсации, перепаяйте ёмкость на бОльшую (в моём случае 4,7мкФ*400В). Я оставлю без изменения. Балкон, однако, не спальня.
Какой же КПД самодельного драйвера?
Для его определения необходимо знать, сколько потребляет от сети, и сколько потребляет «светоматка» по постоянному току. Ничего сложного. Мультиметр и ваттметр мне в помощь. Мощность колеблется в зависимости от напряжения в сети.
При напряжении 232В мощность потребления от сети 20,6Вт, ток через матрицу 0,555А. Напряжение на «светоматке» я тоже измерил. Оно составило 30,11В.

Мощность по постоянному току (чисто светодиодная) Р=30,11В*0,555А=16,7Вт.
Ƞ=16,7Вт/20,6Вт*100%=81%
Для самоделки очень даже неплохо.
С КПД более менее разобрался. Более глубоко влезать не вижу особого смысла. Основные нюансы выделил.
Перехожу к практическим занятиям.
Как уже писал ранее, есть у меня светильник на балконе. В него и буду вживлять.

Корпус из жести (сталь), будет служить дополнительным теплоотводом.

Всё лишнее убрал.

В качестве радиатора использую 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. Поставил клеммник. К драйверу припаял достаточно толстые одножильные провода (красного цвета).

Драйвер спокойно висит на них. Но дополнительно поработал термопистолетом.
Подключил. Всё работает.

Собрал. Светит обычно, ничего особенного.

Кстати, драйвер даже на холостом ходу немало потребляет от сети.

Просто отключил матрицу от драйвера. Ничего не производя полезного, он берёт от сети 6Вт! Похоже, что входит в резонанс. «Пожирает» сам себя.
На этом пора заканчивать. Постарался всё максимально подробно. Если упустил какие нюансы, можно прочитать мои лабораторные работы с самого начала.
mysku.club/blog/aliexpress/48771.html
mysku.club/blog/aliexpress/49204.html
В заключение ещё раз 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!
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!