Освещение салона сверхъяркими светодиодами. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Автомобиль. Электронные устройства

Комментарии к статье

Надежность осветителя салона автомобиля "Волга ГАЗ-3110" на люминесцентной лампе оставляет желать лучшего. В моей машине осветитель салона вышел из строя на второй год эксплуатации. Попытки самостоятельно собрать более надежный преобразователь, аналогичный описанному в статье В. Харьякова "Блок питания люминесцентной осветительной лампы" ("Радио", 2006, № 7, с. 47, 48), принесли только временный успех. Люминесцентная лампа, нормально работающая летом, с наступлением холодов перестала включаться. Для надежного ее запуска все же, видимо, необходим накал электродов. Появление в продаже сверхъярких светодиодов подтолкнуло к идее заменить ими лампу в плафоне освещения салона автомобиля.

Обычно светодиод подключают к источнику питания через балластный резистор. Испытание приобретенных светодиодов КИПД80 показало, что среднее прямое падение напряжения на каждом приборе равно 3,5 В при среднем прямом токе 50 мА. Повышение тока сверх 70 мА приводит к выходу светодиода из строя. Соответственно максимальная потребляемая мощность одного светодиода равна 0,175 Вт.

Расчет показывает, что при напряжении питания 12 В и семи гирляндах из трех последовательно включенных светодиодов и одного балластного резистора сопротивлением 30 Ом в каждой КПД осветителя равен 87,5 %. Но бортовое напряжение в автомобилях довольно нестабильно (в ГАЗ-3110 нормальным считается изменение напряжения от 11 до 15 В). При пониженном напряжении, когда включены фары, обогреватель стекла и прочие потребители, эффективность такого осветителя резко снижается. При повышении же сверх 14 В ток через светодиоды превысит предельно допустимый, что выведет их из строя.

В этом случае можно, конечно, вместо балластных резисторов использовать стабилизаторы тока на 50 мА, но проблема работы при пониженном бортовом напряжении остается. Поэтому было принято решение собрать гирлянду из двадцати последовательно включенных светодиодов и питать ее от повышающего обратно-ходового преобразователя. Изучение опыта построения светодиодных светильников в Интернете определило основу преобразователя - недорогой и доступный микроконтроллер с ши-ротноимпульсным управлением.

МС34063 (фирмы ON Semiconductor) или его отечественный аналог КР1156ЕУ5. Так как предельное напряжение выходных транзисторов этой микросхемы 40 В, а для гирлянды из двадцати светодиодов требуется 70 В, потребовался внешний высоковольтный переключающий транзистор, в качестве которого был выбран полевой транзистор IRL640 с максимальным напряжением 200 В, максимальным током 18 А и сопротивлением открытого канала менее 0,18 Ом. Другим аргументом в пользу этого транзистора стало малое время его переключения.

Рис. 1

Принципиальная схема преобразователя изображена на рис. 1. Включение микросхемы МС34063 имеет три огличия от типового. Первое - предвыходной и выходной транзисторы микроконтроллера подключены к микромощному стабилизатору 78L05 (DA1) на напряжение 5 В, что необходимо для управления транзистором IRL640 (в типовой схеме они подключены непосредственно к источнику питания).
Второе - введена слабая ОС через резистор R3 сопротивлением 220 кОм, только так удалось избавиться от самовозбуждения микроконтроллера на звуковой частоте (нетиповое решение). Третье - делитель выходного напряжения образован резистором R2 и гирляндой светодиодов, что позволяет стабилизировать ток в гирлянде. Так как пороговое напряжение компаратора микроконтроллера равно 1,25 В, то ток в нагрузке будет стабилизирован на уровне 46,3 мА. Преобразователь сохраняет работоспособность при входном напряжении в пределах 8... 18 В.

Питание гирлянды светодиодов стабильным током позволяет сохранить уровень мощности, передаваемой на нее, в широких пределах изменения питающего напряжения. Это также обеспечивает температурную компенсацию режима работы светодиодов - при повышении температуры прямое падение напряжения на светодиоде уменьшается. Следовательно, уменьшается потребляемая им мощность. Как следствие комфортных условий питания светодиодов - надежность и долговременность их работы.

Для ограничения выходного напряжения на уровне ниже напряжения пробоя транзистора IRL640 введено защитное устройство на транзисторе КТ315Б с делителем напряжения R5R6 в цепи базы. Транзистор VT1 открывается при достижении напряжения на выходе преобразователя около 150 В. Такое решение позволяет избежать выхода из строя транзистора IRL640 при отключенной гирлянде светодиодов.

Сопротивление резистора R1 выбрано из расчета ограничения тока через транзистор IRL640 на уровне 3 А. Из-за отсутствия в продаже резисторов такого номинала он был изготовлен из двух витков нихромовой проволоки диаметром 0,5 мм, намотанных на хвостовике сверла диаметром 4,5 мм. Выводы проволоки были залужены с использованием ортофосфорной кислоты.

Катушка преобразователя выполнена в броневом магнитопроводе Б18 от преобразователя старого люминесцентного осветителя. Она состоит из 30 витков провода ПЭВ-2 0,3. Катушку наматывают на каркас виток к витку, слои разделяют слоем конденсаторной бумаги. Зазор между чашками магнитопровода выполняют с помощью шайбы, вырезанной из офисной бумаги.

Чашки стягивают медным или латунным винтом МЗ. Им же магнитопровод крепят к плате. Каркас катушки фиксирован внутри магнитопровода шайбами из пористого полиэтилена.

Транзистор IRL640 устанавливают на самодельный теплоотвод, вырезанный из медной пластины толщиной 1 мм. Боковые края теплоотвода надрезаны, отогнуты вверх и развернуты пассатижами на 90 град. Для лучшего теплового контакта между транзистором и теп-лоотводом применяют теплопроводную пасту. Теплоотвод с транзистором крепят к плате преобразователя винтом и гайкой МЗ.

Выпрямительный диод VD1 выбран с максимальным обратным напряжением 400 В и временем восстановления 150 не только потому, что имелся в продаже. Он немного греется и снижает КПД преобразователя. Желательно применять диоды с меньшим временем восстановления (HER105 или SF18).

Рис. 2

Плата преобразователя изготовлена из фольгированного стеклотекстолита толщиной 1,5 мм. Чертеж платы показан на рис. 2. Фольга вытравлена только узкими полосами вдоль печатных проводников, оставшаяся фольга служит общим проводом, подключаемым к корпусу автомобиля (отрицательному полюсу бортового напряжения).

Для крепления платы преобразователя к основанию светильника к ней припаяны две гайки МЗ, они же служат контактами, подключающими общий провод платы к основанию.

Контакт под стандартный разъем типоразмера 6,3 мм для подключения к плате плюсового провода бортового питания также вырезан из листовой меди толщиной 1 мм. К плате его крепят скобой из медной проволоки диаметром 1 мм и пропаивают. Внешний вид платы, установленной на основание осветителя, показан на рис. 3.

Рис. 3

Гирлянду светодиодов собирают на отдельной плате из такого же стеклотекстолита. Ее крепят к основанию осветителя вместо люминесцентной лампы на двух втулках длиной 5 мм двумя винтами МЗ, которые ввинчивают в гайки, припаянные к плате преобразователя. Светодиоды размещают на плате равномерно и соединяют последовательно согласно. Гирлянду подключают к преобразователю двумя гибкими проводами МГТФ.

С основания осветителя надо удалить детали крепления люминесцентной лампы.

Налаживания осветитель практически не требует и при исправных деталях начинает работать сразу. В гирлянде может быть от шести до сорока светодиодов.

Измеренный КПД преобразователя равен 75 % при потребляемой мощности 4,29 Вт и, соответственно, мощности в гирлянде 3,22 Вт.

Автор: В. Горбатых, г. Улан-Удэ, Республика Бурятия; Публикация: radioradar.net

Смотрите другие статьи раздела Автомобиль. Электронные устройства.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Кофеин замедляет старение клеток 08.07.2025

Кофе давно считается не только бодрящим напитком, но и возможным источником здоровья. Новое исследование показывает, что содержащийся в нем кофеин способен замедлять процессы старения клеток, по крайней мере у модельных организмов. Ученые надеются, что эти открытия помогут создать лекарства, позволяющие людям дольше оставаться здоровыми без побочных эффектов, характерных для самого кофеина. Работа международной группы исследователей была сосредоточена на дрожжах Schizosaccharomyces pombe, которые часто используются для изучения биологических процессов, сходных с теми, что происходят в человеческом организме. Эти одноклеточные грибы помогают понять механизмы повреждения ДНК и сбоев клеточного цикла, напрямую связанных со старением и болезнями. Ученые решили выяснить, каким образом кофеин влияет на ключевые этапы деления клеток и восстановление их генетического материала. В предыдущих экспериментах та же команда специалистов уже предполагала, что кофеин воздействует на важный рецеп ...>>

Рекорд скорости железной дороги 08.07.2025

Совместными усилиями компаний Deutsche Bahn и Siemens был установлен новый рекорд скорости на участке между Эрфуртом и Лейпцигом/Галле - тестовый состав разогнался до впечатляющих 405 километров в час, что на десятки километров выше предыдущих значений для этой трассы. Испытания проводились с участием опытного вагона Velaro Novo, прикрепленного к модифицированному составу ICE-S, предназначенному для высокоскоростных тестов. Для Siemens это стало важным шагом в проверке перспективной платформы, которая пока не задействована в пассажирских перевозках, но в будущем может радикально изменить облик европейского железнодорожного транспорта. Ранее на этом участке максимальная зарегистрированная скорость не превышала 333 км/ч, что делает новый результат настоящим техническим достижением. Представители Deutsche Bahn подчеркнули, что такого рода испытания не только открывают новые горизонты для скорости, но и предоставляют ценные данные, необходимые для модернизации инфраструктуры, повышен ...>>

Найдены причины хронического озноба 07.07.2025

С наступлением зимы многие люди начинают мерзнуть чаще обычного, но для некоторых ощущение холода становится постоянным спутником даже в теплые дни. Это явление давно волнует как врачей, так и самих пациентов. Ученые из Университета Ланкастера (Великобритания) провели исследование, чтобы выяснить, почему некоторые люди страдают от хронического озноба независимо от температуры окружающей среды. Температура человеческого тела в норме составляет около 36,6 °C, однако в течение суток она может колебаться в пределах половины градуса. Обычно пик приходится на вечернее время - около 18:00, а минимум наблюдается ближе к рассвету. Такие физиологические колебания естественны и не вызывают дискомфорта. Однако у некоторых людей ощущение холода может сохраняться независимо от этих колебаний. Одним из ключевых факторов, влияющих на восприятие температуры, являются индивидуальные анатомические особенности. Например, мужчины производят больше тепла, так как обладают большей мышечной массой, кото ...>>

Случайная новость из Архива Новый процессор Intel Pentium 4 14.02.2003 Корпорация INTEL объявила о значительном повышении общей производительности платформы для персональных компьютеров, представив новый процессор Intel Pentium 4 с более быстродействующей системной шиной и новым набором микросхем. Новая платформа обеспечивает более сбалансированную производительность системы, что делает возможным более быстрое выполнение всех операций и сокращение времени обработки данных. В новом наборе микросхем, поддерживающем технологию Hyper-Threading корпорации Intel и предназначенном для использования в высокопроизводительных и многофункциональных рабочих станциях и настольных компьютерах, реализованы две технические новинки. Они повышают скорость передачи данных между процессором и подсистемой памяти, а также удваивают скорость, с которой компьютер способен передавать данные по сети.

Другие интересные новости:

▪ Бюджетный смартфон Nokia 2.3

▪ Гроз становится больше

▪ Мозг предсказывает будущее

▪ Общедоступная карта состояния лесов планеты

▪ Смартфон вместо водительских прав

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Параметры радиодеталей. Подборка статей

▪ статья Соблазненная и покинутая. Крылатое выражение

▪ статья Где дети получают имена в честь дня недели, когда они рождаются? Подробный ответ

▪ статья Работник дерат лаборатории. Типовая инструкция по охране труда

▪ статья ГИР на 1,8-150 МГц. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Электропроводки. Область применения, определения. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025