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:

Донорское сердце способно быстро перенимать биологический возраст реципиента 12.10.2026

Возраст органов определяется не только количеством прожитых лет. На молекулярном уровне ткани могут стареть с разной скоростью, а после пересадки, как показывают новые эксперименты, их биологические характеристики способны заметно меняться под воздействием организма, в который они попадают. Исследователи из Бостона обнаружили, что молодые донорские сердца после трансплантации довольно быстро приобретают признаки биологического возраста реципиента, тогда как более старые органы могут, напротив, демонстрировать признаки омоложения. Чтобы оценить эти изменения, ученые применили три так называемых "часа старения" - молекулярных инструмента, позволяющих приблизительно определять биологический возраст клеток и тканей. В отличие от обычного календарного возраста, такие показатели отражают состояние организма на уровне определенных молекулярных изменений. Именно их анализ позволил специалистам проследить, как меняются пересаженные сердца спустя несколько месяцев после операции. Основные ...>>

Samsung Galaxy Buds On: клипсы с искусственным интеллектом вместо внутриканальных наушников 12.10.2026

Беспроводные наушники превратились в одно из самых привычных персональных электронных устройств, однако их конструкция по-прежнему во многом определяется необходимостью размещать излучатель внутри или непосредственно у слухового канала. Компания Samsung решила попробовать другой подход. Представленная модель Galaxy Buds On получила формат наушников-клипсов, которые закрепляются непосредственно на ухе и оставляют слуховой канал открытым. Samsung позиционирует новинку как устройство для продолжительного ношения, тренировок и прогулок, а также для ситуаций, когда пользователю важно одновременно слушать музыку и не терять связь с окружающей обстановкой. В отличие от традиционных внутриканальных моделей, Galaxy Buds On практически не изолируют человека от внешнего мира. При этом речь идет не об экспериментальном прототипе или утечке: официальная информация об устройстве уже опубликована в Samsung Newsroom. Открытая конструкция имеет и очевидный недостаток - добиться такой же глубины н ...>>

Ферроэлектрики научились выдерживать более 10 миллиардов циклов перезаписи 11.10.2026

Энергонезависимая память должна не только быстро записывать и сохранять информацию без постоянного питания, но и выдерживать огромное количество циклов перезаписи. Одним из перспективных вариантов такой технологии считаются ферроэлектрические материалы, однако их практическое применение долгое время ограничивалось сравнительно быстрым разрушением. Исследователям удалось установить механизм этого процесса на атомном уровне и предложить способ, который значительно увеличивает срок службы таких материалов. Работу выполнила группа ученых из Университета электронной науки и техники Сианя (Xidian University) совместно с коллегами из Гонконгского университета и Фуданского университета. Особый интерес специалистов вызвали ферроэлектрики со структурой вюрцита, в частности нитрид алюминия-скандия (AlScN). Эти материалы способны сохранять информацию благодаря изменению направления электрической поляризации на атомном уровне и хорошо совместимы с современными технологиями производства микросхем ...>>

Случайная новость из Архива Лазер может подглядывать в замочную скважину 14.09.2021 Способность "заглядывать" внутрь закрытых помещений в течение долгого времени относилась к разряду научной фантастики и всяких "супергеройских" умений. Однако, исследователи из лаборатории Computational Imaging Lab Стэнфордского университета, взяв за основу технологию NLOS (non-line-of-sight imaging), добились того, что единственный луч лазерного света, проникающий в замкнутое помещение, скажем так, через замочную скважину, позволят увидеть все физические объекты, находящиеся в этом помещении. Технология съемки NLOS является уже достаточно давно известной технологией. На основе этого метода уже были созданы "умные" камеры, способные заглядывать за углы и производить съемку предметов, скрытых какими-либо препятствиями. Однако, большинство предыдущих реализаций технологии NLOS-съемки позволяли увидеть достаточно крупные объекты и ровные поверхности, стен в помещении, к примеру. Технология NLOS является очень перспективной технологией для целого ряда областей. Самоуправляемые автомобили-роботы, к примеру, при помощи такой технологии могут "заглянуть" за углы и распознать потенциальную опасность прежде, чем ее сможет увидеть обычная камера или человек-водитель. Технология работает следующим образом - лазер излучает серию коротких импульсов определенной длительности, идущих через определенный интервал времени. Свет лазера многократно отражается от поверхностей предметов, в том числе и от скрытых препятствиями, какая-то его часть возвращается назад и улавливается датчиками камеры. Информация о том, сколько времени прошло между подачей начального импульса и регистрацией сигнала отраженного света, обрабатывается при помощи сложных математических алгоритмов, которые воссоздают изображения предметов, не попадающих в поле прямого зрения камеры. Конечные изображения не могут похвастаться высоким качеством и разрешающей способностью, но человек достаточно легко распознает предметы на этих изображениях. Однако, у существующих реализаций NLOS-технологии имеется ряд серьезных ограничений, качество ее работы очень сильно зависит от площади и отражающей способности поверхности скрытых предметов. Это, и некоторые другие ограничения, делали попытки съемки извне находящегося внутри замкнутого помещения практически невозможным делом до последнего времени. Метод съемки "через замочную скважину", разработанный в Стэнфорде, получил такое название из-за того, что для его работы необходимо лишь крошечное отверстие, через которое луч лазера может осветить маленькое пятно на противоположной поверхности. Огромное количество фотонов многократно отражается от поверхностей стен и предметов в помещении, но лишь небольшому количеству фотонов удается вернуться назад и попасть на поверхность лавинного фотодетектора, способного регистрировать и измерять время прибытия даже единичных фотонов.

Другие интересные новости:

▪ Космические снимки сверхвысокого разрешения на продажу

▪ Солончаковые микробы для водородной энергетики

▪ Изобретен способ против запотевания очков

▪ Электрохимический метод изготовления стали без угля

▪ Опьянение без алкоголя

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Применение микросхем. Подборка статей

▪ статья Коперник Николай. Биография ученого

▪ статья Кто считается первым в мире программистом? Подробный ответ

▪ статья Стеклопротирщик. Должностная инструкция

▪ статья Установка автомобильных динамиков в дверях салона. Часть 1. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Изготовление изоляционных шайб. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026