2014-10-15
Персональний сайт В'ячеслава Горчіліна
Всі статті
Суперекономічне освітлення на потужних світлодіодах

Все і без мене знають про проблему економії електроенергії. Для цього винаходять різні схеми і використовують добре, і не дуже добре відомі ефекти. Один з таких я і пропоную перевірити. Він заснований на принципах, викладених ще Теслою, не вимагає дефіцитних деталей і збирається за один вечір.

В основі схемотехнічного рішення лежить так званий качор Бровіна, але вдосконалений, або, скоріше, перероблений для отримання потрібного нам ефекту економії електроенергії. На один витрачений Ват електричної потужності ми можемо отримати декілька десятків Ватів потужності освітлювальної.

Про качор є досить багато інформації в Інтернеті, тому на принципах його роботи зупинятися не буду. Особливостями ж поданої нижче схеми є метод знімання енергії і живить схему напруга. Енергія знімається за допомогою двох діодів VD2, VD3 і обмотки L3 феритового трансформатора шляхом додавання (або, як говрят эфирщики — перемноження) струму живлення схеми і напруги віддається качор. Про живлячій напряжени — трохи нижче.

Схема экономичного освещения на мощных светодиодах

Феритовий трансформатор (L1, L2, L3) — це три відрізка дроту, однакової довжини, скручені разом і намотані на феритове кільце. Марка фериту і його розміри не грають тут особливого значення. Багато хто знає, що эфирщики оперують не кількістю витків, а метрами, і замість плоских схем переходять до об'ємним. Тут потрібно вчинити також: «на око» намотувати трифиляр (три разом скручених проводів) до заповнення простору по всій поверхні фериту. Наприклад, у мене кожен шматок дроту вийшов приблизно 1.5 м. Його діаметр — 0.25 мм або більше.

Дуже важливий момент у схемі — світлодіоди. Потрібно застосовувати тільки потужні серії GBZ або їм подібні. Мабуть, це самий «дефіцитний» момент в цьому пристрої, оскільки всі інші деталі — найбільш розповсюджені. Ємності C2, C3 — будь-які керамічні, плівкові або поліефірні; діоди VD2, VD3 — імпульсні з малим часом відновлення і зворотним напругою 400 або більше вольт; транзистор — бажано КТ805, але можна замінити на будь-який з цієї серії; дросель L4 — будь на 100..200 мкГ.

Напруга живлення

Перше — його треба вибрати, виходячи з напруги живлення світлодіодів, або навпаки — під напругу живлення підібрати кількість послідовно з'єднаних світлодіодів. Сенс в тому, що живить напруга повинна бути дорівнює або трохи менше напруги порога запалювання світлодіодів. Якщо в схемі замкнути базу і емітер, то світлодіоди або не повинні світитися, або — світитися дуже слабо.

Друге — це змінна напруга в 50Гц, а точніше — лише його позитивні напівперіоди. Досягається це дуже просто — включенням в ланцюг живлення випрямляючого діодного моста VD1. На вхід же схеми можна подавати напругу відразу з вторинної обмотки трансформатора. Зверніть увагу — ніяких згладжуючих конденсаторів бути не повинно — це важливо. Значення живлячих напруг (враховуючи попередній пункт) можуть бути від 5 до 30В. При великих його значеннях може трохи грітися транзистор і підлаштування резистор, тому VT1 бажано встановити на невеликий радіатор, а R1 взяти потужніший.

Якщо схему живлення постійною напругою, то ККД зменшиться до звичайного. Але можна поступити і так:)

Налаштування

Якась спеціальна настройка схемі не потрібно, за винятком підбору кол-ва світлодіодів (описано вище). Підлаштування резистором R1 потрібно виставити необхідну яскравість їх світіння. Також, можна ще небагато підвищити ККД пристрою підбором конденсатора C2 — збільшенням/зменшенням його ємності можна добитися кращого резонансу в L3-C2-контурі.

Ще варіанти

Якщо трохи змінити включення діода VD3 і підключити його до дроселя, то при потужних навантаженнях схема може дати кращі результати. Схема экономичного освещения на мощных светодиодах

Доповнення

В результаті складання схеми у деяких колег виникли питання. Постараюся внести додаткову ясність і відповісти на деякі з них.

1. Кільця або чашечки? Схема тестувалася як з феритовими кільцями, так і з чашками. Останні намотуються за вищенаведеним принципом максимального заповнення. Схема працює майже однаково, єдина різниця — чашечки у мене сильно гудів і, можливо тому, ККД був тут трохи менше (частина енергії йшла в звук).

2. В якості навантаження я підключив лампу розжарювання — ККД виявився низьким. Найважливіший момент схеми — це тип навантаження. Схема буде мати максимальні ККД тільки зі світлодіодним навантаженням; для ламп розжарювання слід застосовувати зовсім інші схеми.

3. Схема у мене не запустилася. Якщо все зробити правильно — не запуститися вона не може. Зі свого досвіду можу сказати, на що потрібно звернути увагу при складанні:

4. Яка повинна бути осцилограмма? Вона нагадує «паркан» з качерных імпульсів з огинаючої, що має форму половинки синусоїди з провалом всередині. Виміри проводилися на колекторі транзистора VT1:

Осцилограмма схемы экономичного освещения на мощных светодиодах

Нижче більш детально показаний один напівперіод від частоти 50 Гц:

Осцилограмма схемы экономичного освещения на мощных светодиодах

Схеми від колег

Порушена тема виявилася дуже актуальною і мій колега, Олексій Лукіних (http://vk.com/id33500385), надіслав свій варіант цього пристрою. Якщо з вищенаведених схем прибрати VD2, L4, C1 і C2, а C3 замінити на електроліт, то ми отримаємо нову схему засновану на тому ж принципі: качор + трифиляр. Її особливістю, зі слів автора, є будь-який тип навантаження: від світлодіодів — до ламп розжарювання. Працює схема починаючи від 5 вольт і до самих граничних значень — поки витримують деталі. Трифиляр мотається точно також, як описано вище.

Проведені експерименти показали, що дана схема оптимальніше працює з лампами розжарювання, а дві вышепреведенные — зі світлодіодами.

Цей варіант схеми був досліджений Володимиром Лукашеня. Далі наводжу оригінальний текст і фото автора.

Сьогодні зібрав схему Лукіних ПРИСКІПЛИВО ... без халтур, з хорошим трифиляром. Схема дійсно працює на лампочку розжарювання, але якщо використовувати світлодіоди, то можна просто прибрати з навантажувальною схеми діод і приєднувати світлодіоди прям до котушці трифиляра. Діод довго підбирав... особливо це важливо при 1,5 вольтном харчуванні... Який підібрав-так і забув подивитися... потім... Причому цікаві ефекти спостерігаються при регулюванні подстроечником (2 кОм) — безліч резонансів (чути) — можна виставити один і той же струм споживання при РІЗНИХ положеннях! При цьому яскравість світіння однакова, хоча навантаження на транзистор різна. Знову ж таки — транзистор треба підбирати! Але частота вийшла одиниці кілогерц, трифиляр пищить незважаючи на кільце... Я задоволений — ефект є.
Розвиток схеми

В результаті проведених досліджень з'ясувалося, що ефект надвисокого ККД пристрою виходить саме завдяки переривчастою серії імпульсів (див. осцилограммы). Теоретично ККД схеми можна ще збільшити, якщо отримати «паркан» без провалів всередині синусоїди. Практично, зробити це поки не вдалося, у всякому разі, простими схемотехническими рішеннями. Буду радий, якщо ви надішлете свої варіанти конструкції: качор + трифиляр, а також, якщо поділіться своїми думками на цей рахунок.

Продовження проекту

Ця тема отримала несподіване продовження у вигляді рекуперації зарядів від качор і часткового відновлення ємності акумуляторної батареї. Читаємо продовження і залишаємо свої коментарі!


Горчилин В'ячеслав, 2014 р.
* Передрук статті можлива за умови встановлення посилання на цей сайт та додержанням авторських прав

« Назад
2009-2018 © Vyacheslav Gorchilin