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:

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 Микроволны для лекарств 11.06.2013 Оказывается, микроволновое излучение, знакомое нам по домашним СВЧ-печам и используемое для разогревания еды, может быть полезным для фармацевтической промышленности. Исследователи из Университета Брэдфорда (Великобритания) обнаружили, что использование микроволн способно обеспечить быстрый и экологически чистый способ производства лекарств. Микроволновое излучение, как впервые доказано учеными из Великобритании, может быть эффективно использовано для совместной кристаллизации - процесса, который создает монокристаллы, построенные из двух соединений. Полученные данным образом лекарства могут превзойти своих конкурентов по таким показателям как срок годности, растворимость в воде и, что немаловажно, всасываемость в кровь, то есть для достижения требуемого эффекта нужны будут меньше дозы. В качестве примера ученые использовали кофеин и малеиновую кислоту. Эти вещества взяты неслучайно - у них разная степень растворимости, а это нередко создает проблемы при производстве лекарств, заставляя использовать большое количество не всегда безопасных растворителей. Во время эксперимента с использованием микроволн, исследователям удалось достичь 100% кристаллизации всего за одну минуту. При этом как особое достижение отмечается, что количество используемых растворителей было минимальным, что безопасно для окружающей среды, в отличие от традиционных методов производства фармацевтической продукции. Лучше всего во время опыта себя показали такие растворители как вода и метанол - они передают тепло от микроволнового излучения наиболее эффективно, а ацетон, этилацетат и толуол проявили себя не лучшим образом. Пока эксперимент по сокристаллизации с использованием микроволн прошел только в лабораторных условиях, однако кураторы исследования уверены, что процедуру можно повторить в промышленных масштабах и полностью изменить процесс фармацевтического производства. Именно микроволновое излучение стоит рассматривать как один из перспективных способов создания сокристаллов при минимальном использовании небезопасных растворителей.

Другие интересные новости:

▪ В мозге горит свет

▪ Микросхема GPS-приемника MG4200

▪ Биочернила для 3D-печати человеческих тканей

▪ Передовые SSD-накопители от Intel

▪ Графен станет дешевле

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Электроснабжение. Подборка статей

▪ статья Прикажут - завтра же буду акушером. Крылатое выражение

▪ статья Что такое гребешок? Подробный ответ

▪ статья Стивидорный узел. Советы туристу

▪ статья Узлы радиолюбительской техники. Фильтры и согласующие устройства. Справочник

▪ статья Мощный импульсный блок питания, 220/2х50 вольт 800 ватт. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025