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:

Впервые преоодолена передача ВИЧ от матери к ребенку 02.01.2026

Проблема вертикальной передачи ВИЧ - от матери к ребенку - остается одной из ключевых задач глобальной медицины. Недавний отчет Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) демонстрирует историческое достижение: Бразилия впервые в своей истории полностью преодолела этот путь передачи вируса. Страна стала 19-й в мире и первой с населением более 100 миллионов человек, которая достигла такого результата. Достижения Бразилии основаны на комплексных медицинских программах, обеспечивающих своевременный доступ к диагностике и терапии для всех слоев населения. ВОЗ официально подтвердило, что уровень передачи ВИЧ от матери к ребенку снизился до менее двух процентов. Более 95% беременных женщин в стране получают регулярный скрининг на ВИЧ и необходимое лечение в рамках стандартного ведения беременности. Изначально программа тестировалась в крупных муниципалитетах и штатах с населением более 100 тысяч человек, а затем была масштабирована на всю страну. Такой подход позволил унифицировать ста ...>>

Нанослой германия увеличивает эффективность солнечных батарей на треть 02.01.2026

Разработка высокоэффективных солнечных батарей остается одной из ключевых задач современной энергетики. Недавнее исследование южнокорейских ученых позволило повысить производительность тонкопленочных солнечных элементов почти на 30%, что открывает новые перспективы для возобновляемых источников энергии, гибкой электроники и сенсорных устройств. Команда исследователей сосредоточилась на элементах на основе моносульфида олова (SnS) - нетоксичного и доступного материала, который идеально подходит для гибких солнечных панелей. До настоящего времени эффективность SnS-устройств оставалась низкой из-за проблем на границе контакта с металлическим электродом. В этой области возникали структурные дефекты, диффузия элементов и электрические потери, что существенно ограничивало возможности таких батарей. "Этот интерфейс был главным барьером для достижения высокой производительности", - отмечает профессор Джейонг Хо из Национального университета Чоннам. Для решения этих проблем ученые предлож ...>>

Электростатическое решение для борьбы с льдом и инеем 01.01.2026

Борьба с льдом и инеем на транспортных средствах и критически важных поверхностях зимой остается сложной и затратной задачей. Ученые из Virginia Tech разработали инновационную технологию, способную разрушать лед и иней без использования тепла или химических реагентов, что открывает новые возможности для безопасной и экологичной зимней эксплуатации транспорта. Исследователи обнаружили, что лед и иней образуют кристаллическую решетку с так называемыми ионными дефектами - заряженными участками, способными перемещаться под воздействием электрического поля. Эти дефекты являются ключом к управлению прочностью льда и его удалением с поверхностей. Когда на замерзшую поверхность подается положительный электрический заряд, отрицательные ионные дефекты притягиваются к источнику поля. Это вызывает разрушение кристаллической решетки льда, в результате чего часть льда буквально "отскакивает" от поверхности. Такой эффект позволяет удалять лед без применения внешнего тепла или химических средств ...>>

Случайная новость из Архива Невидимые автомобильные динамики 24.11.2022 Корейская LG Display показала новую разработку для автомобилей очень тонкий динамик Thin Actuator Sound Solution, который в компании назвали "невидимым". Благодаря скромным размерам и малому весу такие колонки можно уместить в самых неожиданных и ранее недоступных местах, максимально утаив от глаз. Несмотря на компактность, Thin Actuator Sound Solution умеет вибрировать, обеспечивая насыщенный трехмерный звук. Уменьшить размеры и вес LG удалось благодаря удалению звуковой катушки, магнита и других составляющих традиционных динамиков. В Actuator Sound Solution применен так называемый пленочный возбудитель: благодаря ему устройство способно передавать вибрацию окружающим материалам. Габариты динамика - 150 миллиметров высотой и 90 миллиметров в ширину, что чуть больше размера обычного бланка паспорта. Толщина составляет всего 2,5 миллиметра, а вес - 40 граммов. Это позволит производителям встраивать инновационную колонку, которой не нужно играть, почти в любой части салона. К примеру, ее можно будет спрятать в обивку полотна, центральный тоннель, переднюю панель и подголовники. Кроме этого, в Actuator Sound Solution не используются редкие элементы, такие как неодим, обычно применяемый в динамиках. Благодаря этому устройство получилось еще и более экологичным. Как утверждают разработчики, по звуковым качествам новинка не уступает стандартным динамикам. В продажу Thin Actuator Sound Solution поступит в следующем году.

Другие интересные новости:

▪ Сознание существует отдельно от мозга

▪ iPad стал на 5 градусов горячее

▪ Бюджетный смартфон Huawei Ascend Y540

▪ Приводы UHD Blu-ray для ПК

▪ Loon от Google - система глобального доступа в Интернет

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Инструменты и механизмы для сельского хозяйства. Подборка статей

▪ статья Международные экономические отношения. Шпаргалка

▪ статья Как велика плотность туманности Ориона? Подробный ответ

▪ статья Автомобильные аккумуляторы. Справочник

▪ статья Универсальный сетевой фильтр и его конструкция. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Блок питания для электромеханических часов. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025