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:

Кислотность океана разрушает зубы акул 03.10.2025

Мировые океаны выполняют важнейшую функцию - они поглощают около трети углекислого газа, выбрасываемого в атмосферу. Это помогает замедлять темпы глобального потепления, но имеет и обратную сторону. Растворяясь в воде, CO2 образует угольную кислоту, которая повышает концентрацию водородных ионов и приводит к снижению pH. Вода становится более кислой, а последствия этого процесса уже заметны для морских экосистем. Средний показатель кислотности океана сейчас равен примерно 8,1, тогда как еще недавно за условную норму брали значение 8,2. По прогнозам, к 2300 году уровень может упасть до 7,3 - это сделает океан почти в десять раз кислее нынешнего состояния. Для обитателей морей подобные изменения означают не просто сдвиг химического равновесия, а реальную угрозу физиологическим процессам, начиная от формирования раковин у моллюсков и заканчивая охотничьим поведением акул. Чтобы выяснить, как именно кислотная среда отражается на зубах акул, группа немецких исследователей провела эксп ...>>

Почтовый космический корабль Arc 03.10.2025

Космические технологии становятся частью инфраструктуры, способной повлиять на логистику, медицину и даже военную сферу. Идея использовать орбиту как глобальный склад для срочных поставок звучала еще недавно как научная фантастика, но стартап Inversion пытается превратить ее в практическое решение. Компания Inversion появилась в начале 2021 года благодаря Джастину Фиаскетти и Остину Бриггсу, которые на тот момент были студентами Бостонского университета. Их замысел состоял в том, чтобы сделать возможной доставку грузов не только через спутниковые сети данных, но и в буквальном смысле - физических предметов. В основе лежит простая мысль: если космос обеспечивает доступ к любой точке Земли, то и грузы должны перемещаться тем же маршрутом. Уже за три года работы команда из 25 специалистов успела построить демонстрационный аппарат "Ray". Его запуск состоялся в рамках миссии SpaceX Transporter-12. Устройство весом 90 килограммов проверяло ключевые технологии Inversion, включая двухком ...>>

Лазерное обогащение урана 02.10.2025

Ядерная энергия остается одним из ключевых источников стабильного электричества, особенно для стран с растущими потребностями в энергоснабжении. Однако обеспечение бесперебойных поставок топлива для атомных станций требует современных технологий обогащения урана, которые одновременно эффективны и безопасны. Американская компания Global Laser Enrichment (GLE) делает значительный шаг в этом направлении, завершив масштабное тестирование лазерной технологии обогащения урана. Демонстрационная программа была проведена на объекте в Уилмингтоне, Северная Каролина. Тестирование технологии SILEX (Separation of Isotopes by Laser EXcitation), разработанной австралийской Silex Systems, стартовало в мае 2025 года и продлится до конца года. В ходе экспериментов компания планирует получить сотни фунтов низкообогащенного урана (LEU), который может быть использован в качестве топлива для атомных электростанций. GLE была создана в 2007 году для коммерциализации лазерных методов обогащения урана в С ...>>

Случайная новость из Архива Собаки похожи на своих владельцев 17.08.2004 Наблюдательные люди говорят об этом давно, но научная оценка степени сходства псов и их хозяев проведена впервые. Психологи из Калифорнийского университета в Сан-Диего (США) отправились в парк, где местные собачники гуляют со своими питомцами, и сфотографировали 45 собак (25 породистых и 20 дворняжек) и их владельцев. Их снимали по отдельности и на разном фоне. Затем полученные фотографии предъявили 28 студентам и попросили разложить снимки парами "собака - хозяин". Сходство считали доказанным, если более половины этих "арбитров" правильно составили ту или иную пару. Результат: владельцы 16 из 25 породистых псов были идентифицированы правильно, а с дворняжками задача оказалась сложнее. Похожими на хозяев признаны только 7 из 20. Обнаружено, что степень сходства не зависит от того, насколько долго живут рядом человек и собака. Авторы исследования не могут дать внятного объяснения своим результатам. Возможно, говорят они, в случае породистых собак каждый подбирает себе питомца, соответствующего хозяину если не внешним видом, то общим стилем своего облика. В случае дворняжек сделать это сложно, так как во что вырастет щенок дворняжки, как правило, сказать заранее не может никто.

Другие интересные новости:

▪ Велосипедный шлем из бумаги

▪ Процессор для Интернета вещей TZ1041MBG с поддержкой Bluetooth v4.1

▪ Миниатюрный жесткий диск

▪ Нефтегазовые факелы опасней, чем считалось

▪ Смартфон открывает машину

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Радиолюбителю-конструктору. Подборка статей

▪ статья Экстремальные ситуации аварийного характера на городском транспорте. Основы безопасной жизнедеятельности

▪ статья У каких птиц внутривидовая конкуренция происходит в гнездах других птиц? Подробный ответ

▪ статья Инженер-энергетик. Должностная инструкция

▪ статья Паротурбинные солнечные энергетические установки. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Импульсный стабилизатор напряжения на КТ825. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025