Powered by Yandex.Translation
2014-10-15
Персональный сайт Вячеслава Горчилина
Все статьи
Суперэкономичное освещение на мощных светодиодах

Все и без меня знают о проблеме экономии электроэнергии. Для этого изобретают различные схемы и используют хорошо, и не очень хорошо известные эффекты. Один из таких я и предлагаю проверить. Он основан на принципах изложенных ещё Теслой, не требует дефицитных деталей и собирается за один вечер.

В основе схемотехнического решения лежит так называемый качер Бровина, но усовершенствованный, или, скорее, переработанный для получения нужного нам эффекта — экономии электроэнергии. На один затраченный Ватт электрической мощности мы можем получить несколько десятков Ватт мощности осветительной.

О самом качере есть достаточно много информации в Интернете, поэтому на принципах его работы останавливаться не буду. Особенностями же представленной ниже схемы являются метод съёма энергии и питающее схему напряжение. Энергия снимается при помощи двух диодов VD2, VD3 и обмотки L3 ферритового трансформатора путём сложения (или, как говрят эфирщики — перемножения) тока питания схемы и напряжения отдаваемого качером. О питающем напряжени — чуть ниже.

Схема экономичного освещения на мощных светодиодах

Ферритовый трансформатор (L1, L2, L3) — это три отрезка провода, одинаковой длины, скрученные вместе и намотанные на ферритовое кольцо. Марка феррита и его размеры не играют здесь особого значения. Многие знают, что эфирщики оперируют не количеством витков, а метрами, и вместо плоских схем переходят к объёмным. Здесь нужно поступить также: «на глаз» наматывать трифиляр (три вместе скрученных провода) до заполнения пространства по всей поверхности феррита. Например, у меня каждый кусок провода получился примерно 1.5м. Его диаметр — 0.25мм или более.

Очень важный момент в схеме — светодиоды. Нужно применять только мощные серии GBZ или им подобные. Пожалуй, это самый «дефицитный» момент в этом устройстве, т.к. все остальные детали — самые распостранённые. Ёмкости C2, C3 — любые керамические, плёночные или полиэфирные; диоды VD2, VD3 — импульсные с малым временем восстановления и обратным напряжением 400 или более вольт; транзистор — желательно КТ805, но можно заменить и на любой из этой серии; дроссель L4 — любой на 100..200 мкГ.

Напряжение питания

Первое — его нужно выбрать исходя из напряжения питания светодиодов, либо наоборот — под напряжение питания подобрать кол-во последовательно соединённых светодиодов. Смысл в том, что питающее напряжение должно быть равно или чуть меньше напряжения порога зажигания светодиодов. Если в схеме замкнуть базу и эмиттер транзистора, то светодиоды либо не должны светиться, либо — светиться очень слабо.

Второе — это переменное напряжение в 50Гц, а точнее — только положительные его полупериоды. Достигается это очень просто — включением в цепь питания выпрямляющего диодного моста VD1. На вход же схемы можно подавать напряжение сразу со вторичной обмотки трансформатора. Обратите внимание — никаких сглаживающих конденсаторов быть не должно — это важно. Значения питающих напряжений (учитывая предыдущий пункт) могут быть от 5 до 30В. При больших его значениях может немного греться транзистор и подстроечный резистор, поэтому VT1 желательно установить на небольшой радиатор, а R1 взять помощнее.

Если схему запитать постоянным напряжением, то КПД уменьшится до обычного. Но можно поступить и так:)

Настройка

Какая-то специальная настройка схеме не требуется, за исключением подбора кол-ва светодиодов (описано выше). Подстроечным резистором R1 нужно выставить необходимую яркость их свечения. Также, можно ещё немного повысить КПД устройства подбором конденсатора C2 — увеличением/уменьшением его ёмкости можно добиться лучшего резонанса в L3-C2-контуре.

Ещё варианты

Если немного изменить включение диода VD3 и подключить его до дросселя, то при мощных нагрузках схема может дать лучшие результаты. Схема экономичного освещения на мощных светодиодах

Дополнения

В результате сборки схемы у некоторых коллег возникли вопросы. Постараюсь внести дополнительную ясность и ответить на некоторые из них.

1. Кольца или чашечки?   Схема тестировалась как с ферритовыми кольцами, так и с чашечками. Последние наматываются по вышеприведенному принципу — максимального заполнения. Схема работает почти одинаково, единственная разница — чашечки у меня сильно гудели и, возможно поэтому, КПД был здесь чуть меньше (часть энергии уходила в звук).

2. В качестве нагрузки я подключил лампу накаливания — КПД оказался низким.   Самый важный момент схемы — это тип нагрузки. Схема будет иметь максимальные КПД только со светодиодной нагрузкой; для ламп накаливания нужно применять совсем другие схемы.

3. Схема у меня не запустилась.   Если всё сделать правильно — не запуститься она не может. Из своего опыта могу сказать, на что нужно обратить внимание при сборке:

4. Какая должна быть осцилограмма?   Она напоминает «забор» из качерных импульсов с огибающей, имеющей форму половинки синусоиды с провалом внутри. Измерения производились на коллекторе транзистора VT1:

Осцилограмма схемы экономичного освещения на мощных светодиодах

Ниже, более детально показан один полупериод от частоты 50 Гц:

Осцилограмма схемы экономичного освещения на мощных светодиодах

Схемы от коллег

Затронутая тема оказалась очень актуальной и мой коллега, Алексей Лукиных (http://vk.com/id33500385), прислал свой вариант этого устройства. Если из вышеприведенных схем убрать VD2, L4, C1 и C2, а C3 заменить на электролит, то мы получим новую схему основанную на том же принципе: качер + трифиляр. Её особенностью, со слов автора, является любой тип нагрузки: от светодиодов — до ламп накаливания. Работает схема начиная от 5 вольт и до самых предельных значений — пока выдерживают детали. Трифиляр мотается точно также, как описано выше.

Проведенные эксперименты показали, что данная схема оптимальнее работает с лампами накаливания, а две вышепреведенные — со светодиодами.

Этот вариант схемы был исследован Владимиром Лукашеня. Далее привожу оригинальный текст и фото от автора.

Сегодня собрал схему Лукиных ДОТОШНО ... без халтур, с хорошим трифиляром. Схема действительно работает на лампочку накаливания, но если использовать светодиоды, то можно просто убрать из нагрузочной схемы диод и подсоединять светодиоды прям к катушке трифиляра. Диод долго подбирал... особенно это важно при 1,5 вольтном питании... Какой подобрал-так и забыл посмотреть... потом... Причем интереснейшие эффекты наблюдаются при регулировке подстроечником (2 кОм) — множество резонансов (их слышно) — можно выставить один и тот же ток потребления при РАЗНЫХ положениях! При этом яркость свечения одинакова, хотя нагрузка на транзистор разная. Опять же — транзистор надо подбирать! Но частота получилась единицы килогерц, трифиляр пищит несмотря на кольцо... Я доволен — эффект есть.
Развитие схемы

В результате проведенных исследований выяснилось, что эффект сверхвысокого КПД устройства получается именно благодаря прерывистой серии импульсов (см. осцилограммы). Теоретически, КПД схемы можно ещё увеличить, если получить «забор» без провалов внутри синусоиды. Практически, сделать это пока не удалось, во всяком случае, простыми схемотехническими решениями. Буду рад, если вы пришлёте свои варианты конструкции: качер + трифиляр, а также, если поделитесь своими мыслями на этот счёт.

Продолжение проекта

Эта тема получила неожиданное продолжение в виде рекуперации зарядов от качера и частичного восстановления ёмкости аккумуляторной батареи. Читаем продолжение и оставляем свои комментарии!


Горчилин Вячеслав, 2014 г.
* Перепечатка статьи возможна с условием установки ссылки на этот сайт и соблюдением авторских прав

« Назад
2009-2017 © Vyacheslav Gorchilin