Походный светодиодный светильник. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Освещение

 Комментарии к статье

Предлагаемое устройство - портативный и легкий светодиодный светильник. Он может питаться как от встроенной батареи, так и от автомобильного аккумулятора. Его удобно брать с собой, поэтому он найдет применение у туристов, автолюбителей и дачников.

С появлением в продаже доступных светодиодов белого свечения повышенной яркости и готовых светильников на их основе возникла идея самому разработать простой портативный светильник для замены использовавшегося ранее люминесцентного кем-пингового.

Схема предлагаемого светодиодного светильника показана на рис. 1. Ее основа - широко распространенная микросхема МС34063А, включенная по типовой схеме импульсного обратноходового повышающего преобразователя напряжения.

Рис. 1 (нажмите для увеличения)

В качестве основы использован готовый нерегулируемый светильник "К48 ЭРА" на 48 светодиодах. Он имеет держатели для трех элементов питания типоразмера АА напряжением 1,5 В. На задней стенке корпуса светильника установлены два магнита, позволяющих зафиксировать его на металлической конструкции, например, кузове автомобиля. После вскрытия светильника выяснилось, что все сорок восемь светодиодов включены параллельно без токоограничивающего резистора. При такой схеме равномерного распределения тока между светодиодами, естественно, быть не может.

Необходимо было включить их иначе, исходя из возможностей микросхемы. Поскольку максимальное выходное напряжение для данного типа преобразователя ограничено максимально допустимым напряжением коллектор-эмиттер выходного транзистора микросхемы (для МС34063А оно равно 40 В), было принято решение включить светодиоды последовательно по шесть штук группами, а группы соединить параллельно. Таким образом, всего получается восемь групп.

Рис. 2

Рис.3

Рис. 4

Изменяя выходное напряжение преобразователя, регулируют яркость свечения светодиодов переменным резистором R3. Напряжение с движка резистора R3 через цепь VD4, R4, R5 поступает на один из входов компаратора микросхемы (вывод 5) и сравнивается с образцовым напряжением 1,25 В внутреннего источника. Если напряжение, поступающее на вывод 5 микросхемы, превышает 1,25 В, скважность импульсов преобразователя изменяется, а его выходное напряжение уменьшается. При токе, потребляемом одной группой светодиодов, 16...20 мА напряжение на ней около 19 В и зависит от температуры.

Для защиты светодиодов EL1-EL48 от перегрузки по току, при максимальном свечении, в преобразователь введен режим ограничения тока. Падение напряжения на резисторе R7, выполняющем функцию датчика тока, через резистор R6 также поступает на вывод 5 микросхемы. При увеличении напряжения на нем более 1,25 В произойдет уменьшение выходного напряжения преобразователя, что приведет к ограничению тока через светодиоды. Значение тока 1огр через светодиоды, при котором происходит ограничение, можно рассчитать по формуле Iогр=1.25/R7.

Поскольку тип примененных в светильнике светодиодов не был известен, их максимально допустимый ток принят равным 20 мА, как для большинства светодиодов видимого излучения в корпусе диаметром 5 мм. При сопротивлении резистора R7 75 Ом ограничение тока произойдет на уровне 16,6 мА. Для равномерного распределения тока между группами светодиодов (в предположении, что вольт-амперные характеристики каждой группы из светодиодов одного типа различаются незначительно) сопротивления резисторов R7-R14 выбраны одинаковыми. Как показали измерения, это предположение оказалось верным, и при всех исправных светодиодах токи в группах различались незначительно при изменении яркости их свечения от нулевой до максимальной. Диод VD4 устраняет шунтирование сигнала от датчика тока R7 при нижнем по схеме положении движка переменного резистора R3, соответствующего режиму максимальной яркости свечения.

Для защиты выходного транзистора микросхемы от пробоя повышенным напряжением при случайном обрыве нагрузки служит цепь VD2, VD3, R5. В нормальном режиме напряжение на выходе преобразователя (на конденсаторе С4) не превышает 20...21 В, что меньше суммарного напряжения стабилизации стабилитронов VD2 и VD3 (UCI=24 В), поэтому они закрыты. При обрыве цепи нагрузки напряжение на выходе преобразователя увеличится и стабилитроны VD2 и VD3 откроются. При этом напряжение на выводе 5 микросхемы превысит 1,25 В, а выходное напряжение преобразователя ограничится в соответствии с формулой Uвых= Uист + 1,25(R5+R6+R7)/(R6+R7). Для выбранных номиналов элементов выходное напряжение без нагрузки будет около 26,5 В.

Переключателем SA1 производится выбор источника питания светильника: встроенный или внешний. В случае питания светильника от внешнего источника напряжением 12 В задействованы все светодиоды EL1-EL48. При этом потребляемый устройством ток в режиме максимальной яркости равен около 290 мА. В случае питания светильника от встроенной батареи из трех аккумуляторов или гальванических элементов типоразмера АА контакты переключателя SA1.2 отключают шесть групп светодиодов EL13-EL48, оставляя в работе только две: EL1- EL12. При этом потребляемый устройством ток в режиме максимальной яркости свечения не превышает 300 мА. Отключение светодиодов EL13-EL48 необходимо для рационального использования энергии встроенной батареи. Если этого не сделать, то потребляемый ток на максимальной яркости свечения будет около 1,2 А. Очевидно, что в этом случае рассчитывать на продолжительную работу встроенной батареи не приходится.

При верхнем по схеме положении движка переменного резистора R3, соответствующем нулевой яркости свечения, устройство потребляет от источника питания ток 3...5 мА. Светодиод повышенной яркости HL1 сигнализирует о включенном состоянии устройства и необходим для исключения разрядки элементов питания случайно включенного устройства с установленным на минимум регуляторе яркости. Ток через светодиод стабилизирован на уровне 3...5 мА полевым транзистором VT1. Стабилизатор тока обеспечивает постоянство яркости свечения светодиода HL1 при переключении питания светильника с внешнего источника напряжением 12 В на встроенный напряжением 3,6...4,5 В. Использование светодиода HL1 повышенной яркости позволяет при таком токе заметить его свечение в светлое время суток.

В устройстве применены постоянные резисторы МЛТ, переменный резистор R3 СП4-1 мощностью 0,5 Вт. Оксидные конденсаторы - танталовые миниатюрные импортные с выводами радиального типа, остальные - керамические КМ-56. Транзистор КП303Г (VT1) заменим на КП303Д. Светодиод HL1 - любой повышенной яркости красного свечения. Диод HER102 (VD1) заменим другим быстродействующим, например, HER103, FR102, FR103, 1 N5819 или отечественным КД212 с любым буквенным индексом. Диод КД522А (VD4) можно заменить на КД522Б или на диоды серий КД521, КД102, КД103 с любым буквенным индексом. Два стабилитрона КС212Ц (VD2, VD3) можно заменить одним КС224Ц или аналогичным с напряжением стабилизации 24... 26 В.

Дроссель L1 - ДГ-10 индуктивностью 470 мкГн и номинальным током 0,45 А. Его можно заменить другим с индуктивностью 400...500 мкГн и максимальным током не менее 300 мА. Переключатель SA1 - любой малогабаритный подходящих размеров и с необходимым числом контактов; SA2 - имеющийся в светильнике выключатель питания. Предохранитель FU1 - любой малогабаритный, с гибкими выводами под пайку.

Большинство деталей размещены на круглой печатной плате, чертеж которой показан на рис. 2. Она изготовлена из односторонне фольгированного стеклотекстолита толщиной 1...2 мм. Диаметр отверстий на печатной плате под выводы микросхемы - 0,7...0,8 мм, под выводы остальных элементов и провода - 0,8...1,0 мм. Плата расположена в центральном отверстии корпуса светильника, первоначально предназначенном для установки элемента его подвеса. В отверстие задней крышки корпуса вклеена наглухо пластина круглой формы из полистирола толщиной 1...1,5 мм, вырезанного, например, из корпуса трехдюймовой компьютерной дискеты. Для склеивания допустимо использовать дихлорэтан. Предохранитель FU1 и транзистор VT1 смонтированы навесным способом. Для исключения замыканий каждый из них нужно поместить и зафиксировать в термоусадочной трубке подходящего размера. Резисторы R8-R14 также смонтированы навесным способом. Одним выводом они припаяны к печатным платам со светодиодами в соответствии со схемой, а вторым - к промежуточным контактным площадкам, как показано на рис. 3. Для исключения замыканий резисторы R8-R14 помещены в ПВХ трубку подходящего размера. Площадки изготовлены из односторонне фольгированного стеклотекстолита размерами около 10x10 мм, у которого по периметру удалена фольга шириной 1 ...1,5 мм.

Светодиоды в светильнике изначально установлены на восьми печатных платах и соединены параллельно. При попытке демонтажа происходят их перегрев и повреждение, поэтому печатные платы с установленными в них светодиодами доработаны. На каждой плате перерезаны печатные проводники, соединяющие светодиоды, и припаяно по пять перемычек, как показано на рис. 4, так, чтобы получилось последовательное соединение светодиодов.

Правильно собранное устройство начинает работать сразу. Ток через светодиоды в режиме максимальной яркости свечения измеряют по падению напряжения на резисторах R7- R14. Оно должно быть около 1,25 В. Также следует проверить напряжение на выходе преобразователя (на конденсаторе С4) при отключенной светодиодной нагрузке. Для этого, отключив нагрузку, плавно увеличивают напряжение питания от 0 до 14 В и проверяют напряжение на выходе преобразователя - оно должно быть на уровне 24...26 В.

Рис. 5

Рис. 6

Внешний вид светильника со снятой задней крышкой корпуса показан на фото (рис. 5). Работу светильника от встроенной батареи иллюстрирует фото на рис. 6.

Автор: С. Гуреев

Смотрите другие статьи раздела Освещение.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Рыжий ген и ускоренная эволюция 30.04.2026

Вопрос о том, как и насколько быстро меняется человеческий вид, давно занимает биологов и генетиков. Долгое время считалось, что эволюционные процессы происходят крайне медленно, однако новые данные заставляют пересматривать эти представления. Особенно интересные результаты связаны с изменением частоты редких генетических признаков, включая рыжий цвет волос. Рыжеволосость сегодня остается редкой чертой: ее носители составляют менее 2 процентов мирового населения. Однако анализ древней и современной ДНК показывает, что ген, связанный с этим признаком, за последние примерно 10 тысяч лет стал заметно более распространенным, особенно среди популяций Европы. Более того, вместе с ним исследователи фиксируют и другие изменения в генетическом профиле человека, затрагивающие внешность и физиологические особенности. Среди сопутствующих тенденций, выявленных в генетических данных, отмечается увеличение частоты светлой кожи, снижение вероятности мужского облысения, а также некоторые физиолог ...>>

Нейтринный лазер 30.04.2026

Нейтринный лазер - это гипотетическое устройство, способное управлять потоками одних из самых трудноуловимых частиц во Вселенной. Такая разработка открывает новые горизонты в изучении фундаментальных законов природы и может изменить представления о космосе. Идею нового типа излучателя представили физики из Massachusetts Institute of Technology, предложив лазер, который вместо света генерирует поток нейтрино. Эти частицы, почти не взаимодействующие с материей, настолько слабо проявляют себя, что их часто называют "частицами-призраками". Тем не менее они пронизывают все вокруг: по оценкам, триллионы нейтрино ежесекундно проходят через человеческое тело, не оставляя следа. Несмотря на их колоссальную распространенность во Вселенной, нейтрино остаются одними из наименее изученных частиц. Их крайне сложно регистрировать, а еще сложнее контролировать, поэтому традиционно их получают в крупных установках вроде ядерных реакторов или ускорителей частиц. Такие комплексы требуют огромных за ...>>

Мороженое не такое вредное, как принято считать 29.04.2026

В питании часто встречаются продукты, которые одновременно вызывают удовольствие и сомнения с точки зрения здоровья. К таким относится и мороженое: оно воспринимается как типичный десерт с высоким содержанием сахара и жиров, однако современные научные данные постепенно усложняют это привычное представление. Долгое время считалось, что мороженое не может быть частью рационального питания, однако исследования последних лет показывают более неоднозначную картину. Ученые подчеркивают, что влияние этого продукта на организм зависит не только от его сладости или калорийности, но и от состава, качества ингредиентов и общего образа жизни человека. Одни из наиболее масштабных данных были получены в рамках долгосрочных наблюдений в США, включавших проекты Nurses Health Study, Nurses Health Study II и Health Professionals Follow-Up Study. В этих исследованиях на протяжении 20-40 лет наблюдали примерно 190 тысяч взрослых участников, регулярно собирая данные об их питании, физической активнос ...>>

Случайная новость из Архива Самый большой в мире жидкокристаллический экран с TFT управлением 23.02.2005 Фирма SAMSUNG ELECTRONICS разработала самый большой в мире 82-дюймовый (более 2 м по диагонали) жидкокристаллический экран с TFT управлением. Для достижения качества в 6,22 млн. пикселей потребовалось 12,44 млн. тонкопленочных транзисторов. Угол обзора экрана достигает 180°. Сообщают, что новый экран обеспечивает самую высокую в мире контрастность 1:1200, высокую цветовую насыщенность, быстродействие смены информации 8 мс.

Другие интересные новости:

▪ Разработан новый нейроинтерфейс

▪ Дрон для уборки собачьих экскрементов

▪ Солнечный элемент из вторичного сырья

▪ Ученые знают, как увеличить производительность компьютеров на 20%

▪ Смарфоны против браконьеров

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Аккумуляторы, зарядные устройства. Подборка статей

▪ статья Нет великого Патрокла! Жив презрительный Терсит! Крылатое выражение

▪ статья В каком языке концепция временной оси противоположна привычной нам Будущее спереди, прошлое сзади? Подробный ответ

▪ статья Кулинар мучных изделий. Типовая инструкция по охране труда

▪ статья Самодельная ветросиловая установка. Установка и налаживание ветродвигателя. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Двуполярное питание с однополярного источника. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

[an error occurred while processing this directive] Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026