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:

Оптимальная продолжительность сна 12.11.2025

Сон играет ключевую роль в поддержании здоровья, когнитивных функций и общего самочувствия. Несмотря на широко распространенный стереотип о восьмичасовом сне, последние исследования показывают, что оптимальная продолжительность сна для большинства здоровых взрослых ближе к семи часам. Эволюционный биолог из Гарварда, Дэниел Э. Либерман, утверждает, что традиционная норма восьми часов сна - это скорее культурное наследие индустриальной эпохи, чем биологическая необходимость. По его словам, полевые исследования, проведенные в сообществах, не использующих электричество, показывают, что средняя продолжительность сна составляет 6-7 часов, что значительно отличается от общепринятого стандарта. Современные эпидемиологические данные подтверждают этот взгляд. Исследования выявили так называемую "U-образную кривую" зависимости между продолжительностью сна и рисками для здоровья. Минимальные показатели заболеваемости и смертности наблюдаются именно у людей, спящих около семи часов в сутки. ...>>

Дефицит кислорода усиливает выброс закиси азота 12.11.2025

Парниковые газы играют ключевую роль в изменении климата, а закись азота (N2O) - один из наиболее опасных среди них. Этот газ не только втрое сильнее углекислого газа в удержании тепла, но и разрушает озоновый слой. Недавнее исследование американских ученых показало, что микробы в зонах с низким содержанием кислорода активно производят N2O, усиливая глобальные климатические риски. Команда из Университета Пенсильвании изучала прибрежные воды у Сан-Диего и провела наблюдения на глубинах от 40 до 120 метров в Восточной тропической северной части Тихого океана - одной из крупнейших зон дефицита кислорода. Исследователи сосредоточились на том, как морские микроорганизмы превращают нитраты в закись азота. В ходе работы выяснилось, что существует два пути образования N2O. Один путь начинается с нитрата, другой - с нитрита. На первый взгляд более короткий путь должен быть эффективнее, однако микробы, использующие нитрат, продуцируют больше газа, поскольку этот "сырьевой" источник более д ...>>

Омега-3 помогают молодым кораллам выживать 11.11.2025

Сохранение коралловых рифов становится все более актуальной задачей в условиях глобального изменения климата. Молодые кораллы особенно уязвимы на ранних стадиях развития, когда стрессовые условия и нехватка питательных веществ могут привести к высокой смертности. Недавнее исследование ученых из Технологического университета Сиднея показывает, что специальные пищевые добавки способны существенно повысить выживаемость личинок кораллов. В ходе работы исследователи разработали особый состав "детского питания" для коралловых личинок. В него вошли масла, богатые омега-3 жирными кислотами, а также важные стерины, необходимые для формирования клеточных мембран. Личинки, получавшие эти добавки, развивались быстрее, становились крепче и демонстрировали более высокую устойчивость к стрессовым факторам. Особое внимание ученые уделили липидам. Анализ показал, что личинки активно усваивают эти вещества, что напрямую влияет на их жизнеспособность. Стерины, содержащиеся в корме, повышают устойчи ...>>

Случайная новость из Архива Пластик из картофеля 25.10.2018 Студент из Швеции Понтус Тернквист во время одного из самых престижных в мире конкурсов проектов продемонстрировал возможность создания пластика из крахмала и воды. Событие, на котором парень представил свою разработку, носит название The James Dyson Award. Именно сюда съезжаются изобретатели, способные предложить миру новые решения в разных сферах. Понтус Тернквист представил вниманию жюри конкурса работу, призванную уменьшить количество изделий из натурального пластика, которые загрязняют окружающую среду. Он показал материал под названием Potato Plastic, который абсолютно не токсичен и безопасен. На создание пластика из воды и крахмала студента Лундского университета побудило желание помочь животным, которые часто страдают от попадания в их организм пластикового мусора. Ведь, как известно, ежегодно в воды мирового океана попадает почти восемь миллионов тонн настоящего пластика. В большинстве случаев он является результатом деятельности в сфере общественного питания. Поэтому Понтус предложил делать одноразовую посуду из натуральных компонентов, срок распада которой не превышает двух месяцев. Кроме того, "картофельные" приборы спустя указанное время возвращаются к своему начальному состоянию и вновь приобретают вид воды и крахмала. Прямо во время презентации проекта Тернквист показал механизм создания посуды, чем завоевал симпатию судей. Теперь он поборется за лидерство в числе двадцати лучших разработчиков.

Другие интересные новости:

▪ Смартфон со встроенным тепловизором

▪ Удобрения с контролируемым высвобождением

▪ 3D-принтер AnkerMake M5

▪ Звонок через стратосферу

▪ Маленькая интегральная система мониторинга давления в шинах

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Технологии радиолюбителя. Подборка статей

▪ статья Поле битвы после победы принадлежит мародерам. Крылатое выражение

▪ статья Опасен ли гром? Подробный ответ

▪ статья Тандем. Личный транспорт

▪ статья Сигнализатор неисправности кулера. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Исчезновение лица. Секрет фокуса

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025