Изготовление и применение антикороновирусной лампы

    Ультрафиолетовая бактерицидная лампа может применяться для дезинфекционной обработки помещений как одна из мер против короновируса.

    «Эффект обеззараживания основан на прямом губительном воздействии ультрафиолетовых лучей в спектре с длиной волны 200—300 нм и максимумом бактерицидного действия 260 нм … ультрафиолетовые лучи могут воздействовать не только на обычные бактерии, но и на споровые организмы и вирусы» — Справочник химика [1].

    Подробную информацию об использовании ультрафиолетового излучения для обеззараживания можно найти в [2].

    Профессиональные бактерицидные установки стоят недешево и предназначенные для них лампы в обычный патрон не вкрутишь. В этой статье пойдёт речь об изготовлении и применении недорогой бактерицидной лампы со стандартным патроном Е27 или Е14 с питанием от сети 220В на основе УФ лампы с цоколем 2G7 или G11 и электронного балласта б/у энергосберегающей лампы.

    Работающая лампа

    Меры предосторожности при использовании УФ-лампы.

    1. Воздействие ультрафиолетового излучения на кожу приводит к ожогам разной степени, может вызывать рак кожи. При облучении глаз вызывает ожог роговицы. Ультрафиолет коротковолнового диапазона (100—280 нм) может проникать до сетчатки глаза. Обработка помещений должна проводиться только без людей!
    2. При работе УФ ламп образуется озон, обладающий высокой токсичностью. После обработки помещение необходимо проветрить. Это не относится к УФ лампам из увиоливого стекла, не генерирующим озон по причине поглощения стеклом спектра излучения, создающего молекулы озона.
    3. Многие полимеры, используемые в товарах широкого потребления, деградируют под действием УФ-света. Не рекомендуется надолго оставлять изделия из полимеров вблизи работающих УФ ламп.

    В зависимости от соотношения мощностей УФ лампы и электронного балласта, возможны 3 варианта:

    1. Если мощность лампы и балласта совпадают, задача проста: подключить лампу к балласту и прикрепить к корпусу.
    2. Если мощность лампы больше мощности балласта, если повезёт, работать будет, но не на полную мощность, а в соответствии с мощностью балласта. Балласт ограничивает выходной ток, поэтому подключение ламп избыточной мощности не выведет его из строя.
    3. Если мощность лампы меньше — требуется вмешательство в конструкцию балласта с целью уменьшения мощности. Об этом — следующий раздел.

    Устройство и работа электронных балластов.


    На эту тему написано немало статей. Рассмотрим первую схему из статьи «Схемы, устройство и работа энергосберегающих ламп» [3].

    image
    Рисунок 1: cхема электронного балласта лампы.

    Из всех элементов схемы нас интересуют:

    1. Лампа. На схеме обозначены её катоды LMP1, LMP2. Сюда будем подсоединять УФ-лампу.
    2. Пусковой конденсатор С3. Во время запуска, напряжение на конденсаторе C3 достигает порядка 600В. Если колба энергосберегающей лампы была повреждена, вероятен выход из строя конденсатора C3 и транзисторов. Поэтому, при использовании балласта от неисправной лампы, необходимо проверить их исправность. Да и все остальные детали желательно проверить до первого включения.
    3. Терморезистор RT1 с положительным температурным коэффициентом сопротивления, также называемый позистором или PTC. Устанавливается в некоторых лампах. Он предотвращает перенапряжение на выходе преобразователя: в момент поджига лампы он холодный и протекающий через него ток разогревает катоды лампы, чтобы облегчить запуск, снизить износ, потом PTC нагревается, увеличивает своё сопротивление и не препятствует дальнейшей работе лампы.
    4. Предохранитель F1, необходимый для обеспечения пожаробезопасности.
    5. Выходной дроссель L1. Ограничивает ток через лампу.
    6. Трансформатор обратной связи TR1. Намотан на ферритовом кольце и является насыщающимся. От его параметров зависит частота генерации, а от неё — индуктивное сопротивление дросселя и ток через лампу.

    Напряжение на лампе зависит от её характеристик и остаётся почти постоянным в рабочем режиме, поэтому для изменения мощности нужно менять ток.

    В документе «Electronic Lamp Ballast Design» [4] приведена методика расчёта электронных балластов при разработке с нуля. При переделке готовых электронных балластов пригодятся формулы:

    1. Формула (1) на с. 3 — зависимость индуктивного сопротивления от частоты.
    2. Формула (3) на с. 3, и ненумерованная чуть ниже, связывающие индуктивность дросселя и ток через лампу.
    3. Формула (16) на с.8, определяющая частоту генерации.
    4. Формула (18) на с.10, связывающая ток протекающий через лампу с числом витков первичной обмотки и периметром сердечника трансформатора обратной связи. Ток протекающий через лампу равен току первичной обмотки.

      Из этих формул следует, что ток через лампу обратно пропорционален числу витков первичной обмотки трансформатора обратной связи. Чтобы уменьшить ток, нужно домотать больше витков. А увеличивать ток нежелательно — могут не выдержать транзисторы и другие детали.
    5. Формула (6) на с.7 — напряжение на вторичной обмотке трансформатора обратной связи, которое не должно превышать максимальное напряжение базы транзистора.
    6. Лучше добавить обратные диоды в базовые цепи транзисторов, чтобы они не вышли из строя от превышения напряжения базы после домотки трансформатора. Это, вероятно, было причиной неудачи с первым вариантом доработанного балласта: он сгорел с бабахом. Обуглились все резисторы в цепях баз, пробило транзисторы. Дешевая китайская схема, значит, была рассчитана впритык. Шунтирование эмиттерных переходов обратными диодами, которые показаны на схеме красным цветом, предотвратит пробой.

    Методика переделки электронных балластов под любую нужную мощность (в меньшую сторону)


    1. Определение тока. Измерьте напряжение U на штатной колбе б/у лампы, мощность которой P1 указана на корпусе. Ток I1 = P1 / U1. Если колба б/у лампы неисправна, примем допущение, что напряжение U1 на старой и новой U2 лампах примерно равны U1 = U2. Ток УФ-лампы I2 = P2 / U2. Соотношение токов I1/I2 определяет изменение числа витков первичной обмотки трансформатора обратной связи.
    2. Домотка первичной обмотки трансформатора обратной связи. Посчитайте количество витков первичной обмотки Np. Нужно домотать N = Np * (I1/I2 — 1) витков.
    3. Добавление обратных диодов в базовые цепи транзисторов. Напряжение и ток диодов малы, поэтому годятся почти любые быстрые диоды. Например, UF4007 или аналогичные, из других б/у балластов.
    4. Добавление терморезистора (если его не было) параллельно пусковому конденсатору.
    5. Добавление предохранителя F1 (если его не было). Номинальный ток предохранителя Iпр = 2P / Uсети выбирается по расчетному току нагрузки с учетом пусковых токов. Можно брать из других б/у балластов такой же или большей мощности.
    6. Испытание. Проводить в защитных очках.

      1. Временно подключить УФ-лампу. При первом включении подсоединить лампу накаливания мощностью 60-100 Вт последовательно с фазой питающей сети для предотвращения выхода из строя балласта в случае допущенных ошибок.
      2. Кратковременно включить питание без добавочной лампы, измерить ток, сравнить с рассчитанным.
      3. Сравнить реальную мощность на лампе с номинальной.
      4. Если номинальная мощность превышена на 2Вт и более, домотать ещё 1 виток первичной обмотки трансформатора обратной связи и повторить этот пункт.

    Методика изготовления бактерицидной лампы


    1. Разборка лампы. Подогрейте корпус феном в области шва чтобы пластмасса стала эластичнее, просуньте тупой нож или плоскую отвёртку и отожмите защёлки.
    2. Доработка балласта — описана выше, делается при несовпадении мощностей УФ-лампы и балласта.
    3. Удаление колбы. Отсоедините выводы колбы от платы балласта. Подогрейте феном клей, которым приклеена колба, и расковыряйте его ножом, чтобы отделить колбу от корпуса.
    4. Доработка корпуса и установка УФ-лампы. Конкретные действия зависят от конструкции корпуса. В моём случае оказалось достаточно срезать часть пластика и сделать отверстия для выводов УФ-лампы. После припаивания проводов УФ лампа оказалась достаточно хорошо зафиксирована. Если планируется замена УФ-ламп, установите патрон.
    5. Сборка лампы. Проложите прокладку из изолирующего материала между платой и выводами УФ-лампы / патрона и соедините половинки корпуса.

    Демонстрация предложенной методики.


    Лампа ультрафиолетовая ESL-PL-9/UVCB/2G7/CL (аналог ДКБУ-9) мощностью 9Вт. Напряжение в лампе 60±6В.

    Электронный балласт от лампы Happy Light мощностью 15 Вт. Колба неисправна.

    I1 = 15 / 60 = 0,25 A
    U1 = U2
    I2 = 9 / 60 = 0,15 A
    N = 4,67 округляется до 5 витков

    Измеренное значение мощности 8,08Вт отличается в меньшую сторону от номинальных 9 Вт, что допустимо, т. к. незначительно влияет на эффективность и не снижает надёжность.

    Рисунок 2: Крышка корпуса до доработки
    Рисунок 2: Крышка корпуса до доработки

    Рисунок 3: Трансформатор обратной связи с домотанной первичной обмоткой.
    Рисунок 3: Трансформатор обратной связи с домотанной первичной обмоткой.

    Рисунок 4: Тестовое подключение УФ-лампы к балласту.
    Рисунок 4: Тестовое подключение УФ-лампы к балласту.

    Рисунок 5: Подключение щупов осциллографа.
    Рисунок 5: Подключение щупов осциллографа.

    Рисунок 6: Осциллограммы тока и напряжения.
    Рисунок 6: Осциллограммы тока и напряжения.

    Рисунок 7: Осциллограмма мощности.
    Рисунок 7: Осциллограмма мощности.

    Доработанная крышка корпуса с установленной УФ-лампой
    Рисунок 8: Доработанная крышка корпуса с установленной УФ-лампой

    image
    Рисунок 9: Окончательное подключение УФ-лампы к балласту.

    image
    Рисунок 10: Готовая лампа.

    Работающая лампа
    Рисунок 11: Работающая лампа.

    AdBlock похитил этот баннер, но баннеры не зубы — отрастут

    Подробнее
    Реклама

    Комментарии 30

      0
      Есть мнение, что ток должен быть больше:
      так как бактерицидные лампы работают на других, более высоких токах (как правило, 0,425А и 0,8А). Попытка разжечь такую лампу при помощи обычного ЭПРА, подобранного по принципу «лишь бы мощность совпадала», приводит к тому, что лампа не выдает уф-поток в соответствии с ее характеристиками.
        0
        Кто переживает за поток, предлагается сколоть колбу мощной ДРЛ:)
        И кстати из за этого получается недогрев и вроде как недоразгон, но это не точно.
          +2

          Скорее всего, в некоторых спектрах пики частот изменятся.


          По некоторым данным, возбужденные атомы ртути излучают свет с длиной волн в 184, 254, 300, 313, 365, 405 нм.


          Полагаю, влияние будет незначительное.

          0
          Как такое может быть, если бактерицидные лампы отличаются от осветительных люминесцентных ламп аналогичного формфактора только отсутствием люминофора и типом стекла?
            0
            Возможно ток у осветительных должен быть ниже, чтобы уменьшить то, что прорвется через стекло и люминофор (особенно с концов трубы, где нет люминофора). А для УФ лампы можно побольше т.к. УФ напрямую зависит от тока.
          +1
          красивые фотографии работающей лампы, особенно — стеклышка, сколько не снимал, у меня обычно лютый пересвет
            0
            Извините, промахнулся.
              0
              Ручная выдержка и диафрагма?
              Баланс белого?
              Ручная настройка резкости?
                0
                думаю HDR + фильтры (аппаратные которые, стекла там всякие)
              0
              Шунтирование эмиттерных переходов диодами может привести к неполному насыщению транзисторов: диод, подключенный к обратносмещенному переходу закрытого транзистора, шунтирует (через трансформатор) прямосмещенный переход открытого транзистора, тем самым уменьшая его базовый ток.
                +1
                Шунтирование прямосмещенного перехода открытого транзистора через трансформатор предотвращается резисторами R2, R5.
                  0
                  Эти же резисторы включены последовательно как с диодами (для запертого транзистора), так и с переходом база-эмиттер (для открытого транзистора). И не стоит забывать, что трансформатор тут работает в режиме трансформатора тока, то есть тот ток, который раньше шел в базу открытого транзистора, теперь примерно поровну распределяется между транзистором и диодом в другом плече. Конечно, ситуацию несколько сглаживает то, что Вы домотали первичную обмотку трансформатора, тем самым увеличив ток во вторичных обмотках, но все равно не мешало бы убедиться в полном насыщении открытого транзистора.
                0
                  +1
                  Недостатки статьи по ссылке:
                  1. Нет плана действий на случай если разобъётся горелка. Гуглить и читать пока ртуть испаряется? Даже не написано что бить и мыть надо на открытом воздухе, а не в квартире. Не нравится такое отношение к ТБ.
                  2. Нет типовой схемы, типа и параметров дросселя.
                  3. Рекомендация «использовать дроссель от люминесцентных ламп на соответствующую мощность» основана на предположении, что падение напряжения на ДРЛ примерно равно падению напряжения на люминесцентных лампах. Но это — лампы не одного типа: обе ртутные, но одни высокого, а другие — низкого давления.
                    0
                    Вообще, странные какие-то телодвижения с дросселем, при том, что он продается в том же магазине, что и лампа, и стоит недорого.
                  0
                  Выложена только техническая часть. хотелось бы исследование по поводу воздействия именно этой лампы на бактерии. проделать достаточно просто. чашки Петри с питательным раствором, провести несколькими ватными палочками по самым загрязненным местам в квартире и затем этими же палочками по питатеоьной среде.
                  чашки выставить на разном расстоянии от лампы.
                  скажем 10см, 50см, 1 м, 2м.
                  и складывается впечатление, что уф излучение от этой лампы не повлияет на бактерии, которые находятся в 2м от нее, а может и ближе.
                  проверить поосто.
                    +1
                    Были бы у меня чашки Петри с питательным раствором — я бы сделала. Кто в Новосибирске желает поэкспериментировать и написать статью на Хабр — пишите в личку, одолжу лампу.
                      0
                      ну по сути, этож не лабораторные тесты, можно взять любую стерилизованную поверхность (лучше прозрачную/стеклянную), питательный раствор, это агар разведенный в кипящей воде.
                      агар, это порошок, желатин растительного происхождения, при разведении в воде получается желе, используется при производстве кондитерских изделий.
                      в общем, в инете инструкций валом.
                      после прочтения которых, у одних отобьет желание заниматься этим, а других наоборот, подстегнет :))), ибо в итоге, можно ужаснуться, что у нас живет во рту, на руках, под ногтями и т.д
                        0
                        В домашних условиях проблемы начинаются с начала: «взять любую стерилизованную поверхность». Можно обварить банку кипятком / прокалить в духовке, прокипятить воду с агаром. Но они недолго останутся стерильными, т.к. воздух не стерильный. В результате будет не совсем непонятно: то ли лампа эффективна, то ли в одну из банок повезло попасть большему числу плодовитых микробов.
                      0
                      Необходима интенсивность
                      image
                      habr.com/ru/post/494604
                      +2

                      Шел третий день самоизоляции. В страхе заразиться и умереть от коронавируса, люди начали убивать себя самодельными УФ-лампами.


                      Шутка.

                        +1
                        А готовый светильник с нужным патроном купить не проще? Колхоз — дело благородное, но всё-таки.
                          0
                          Даже когда магазины были открыты, светильник с патроном 2G7 удалось найти только на 11Вт, а лампа на 9Вт. Пришлось бы или переделывать балласт, или искать лампу на 11Вт, или смириться с тем что лампа на 9Вт долго не протянет.
                            0
                            А прибор типа «Солнышко»? Стоит ~2000 рублей, лампа в нем уже стоит какая нужно… Или их раскупили?
                              0
                              В Новосибирске раскупили.
                          +1
                          В докороновирусную эпоху я купил настольную лампу и UVC лампу к ней для борьбы с плесенью. 15 ватт и 20 минут с 0.5 метра до стены проиводят тот же эффект что и хлорные прыскалки, только пахнет вкуснее.
                          Берегите глазки, кожу и проветривайте помещение! Убедитеть, что защитные очки фильтруют UVC диапазон и не пытайтесь под ней загорать.
                            0
                            Пробовали обеззараживать от плесени холодильник или мебель?
                              +1
                              Холодильник — нет, гладкие поверхности протереть проще, чем крашенные, рифлёные обои и пластики должны деградировать от uvc. А на дереве я плесени еще не видел, может пропитка спасает.
                                0
                                После протирки поверхность не остаётся стерильной. Моя идея была в том, чтобы добить то что осталось после уборки и получить возможность пореже повторять её.
                                Кратковременное облучение не успеет испортить пластик?
                            –1
                            А где собственно часть о «изготовлении» самой лампы? Заголовок вводит в заблуждение.
                            Люди лазеры на парах марганца сами строят, а вы предлагаете купить лампу с нестандартным цоколем, подключить её. И всё это под слоганом «изготовление».

                            Только полноправные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.

                            Самое читаемое