Сетевое питание светодиодного светильника К48. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Освещение

 Комментарии к статье

Приобретя понравившийся светодиодный светильник, автор быстро выяснил, что продолжительность работы этого прибора без замены установленных в нем гальванических элементов слишком мала. Он перевел светильник на сетевое питание, а заодно предусмотрел несколько режимов работы.

Компактный светодиодный светильник, именуемый на упаковке "ЭРА - светодиодный кемпинговый фонарь К48", имеет хороший дизайн корпуса. Основные достоинства этого изделия - высокая яркость и низкая цена светильника, исходя из которой, стоимость каждого из 48 установленных в нем белых сверхъярких светодиодов получается в 4...5 раз меньше цены самого дешевого отдельно взятого "белого" светодиода в розничной торговле. Питается светильник от трех гальванических элементов типоразмера АА.

Однако обещанная продолжительность работы светильника от одного комплекта щелочных элементов 15 ч на самом деле не превышает 2...3 ч. Дело в том, что все 48 светодиодов соединены параллельно и суммарный потребляемый ими от батареи питания ток достигает 0,8 А. Так как стоимость комплекта свежих щелочных элементов типоразмера АА сравнима с ценой самого светильника, было решено приспособить его для питания от бытовой сети 220 В.

Рис. 1 (нажмите для увеличения)

Схема переделанного "кемпингового фонаря” представлена на рис. 1. Он может работать в режимах максимальной, средней и малой яркости свечения. Из режима средней яркости на режим максимальной яркости его переключает на некоторое время по звуковому сигналу (например, хлопку в ладоши) встроенное акустическое реле. В экономичный режим малой яркости переходят вручную, размыкая контакты выключателя SA1.

При замкнутом выключателе сетевое переменное напряжение 220 В через плавкую вставку FU1, ограничивающие ток конденсатор C3 и резистор R6 поступает на мостовой выпрямитель VD1-VD4. Пульсации выпрямленного напряжения сглаживают конденсатора С7, С8, что устраняет мерцание светодиодов EL1-EL48 с частотой 100 Гц и подавляет всплески текущего через них тока при включении в сеть и под действием импульсных помех. Чрезмерный рост напряжения на конденсаторах С7,С8 при обрыве цепи светодиодов предотвращает варистор RU1.

Если в помещении, где установлен светильник, тихо, конденсатор С10 разряжен, полевой транзистор VT1 закрыт, биполярные транзисторы VT2 и VT3 открыты и часть тока, отдаваемого источником питания, ответвляется от светодиодов в резистор R20. Светодиоды работают при токе 6,5 мА, что резко увеличивает срок их службы. Такой режим полезен, например, если светильник используется как ночник и слишком яркое освещение мешает отдыху.

Когда в помещении кто-нибудь присутствует и занимается своими делами, он невольно создает акустический шум. Датчиком уровня шума служит электретный микрофон ВМ1. На ОУ DA1 собран микрофонный усилитель, коэффициент усиления по напряжению которого определяется отношением сопротивлений резисторов R8 и R3. С выхода ОУ напряжение звуковой частоты через разделительный конденсатор С6 и резистор R9 поступает на амплитудный детектор на диодах VD5 и VD7. Когда уровень шума превысит некоторое значение, напряжение на конденсаторе СЮ станет больше порогового напряжения полевого транзистора VT1. Он откроется, а транзисторы VT2 и VT3 закроются. Ток через резистор R20 прекратится, а через светодиоды HL1 - HL48 увеличится до 20 мА, они станут светить с максимальной яркостью. Увеличения потребляемого от сети тока по сравнению с режимом средней яркости не происходит.

Следует отметить, что продолжительность свечения с повышенной яркостью после прекращения вызвавшего переход в этот режим звука зависит в основном от постоянной времени цепи C10R11 и степени превышения выпрямленного напряжения шума над пороговым напряжением транзистора VT1. При пороговом напряжении около 0,9 В длительность выдержки после одиночного хлопка в ладоши будет 6...7 мин.

Резистор R10 устраняет негативное влияние тока утечки конденсатора С6 на работу времязадающей цепи. Благодаря тому что транзисторы VT1 и VT2 образуют триггер Шмитта, смена яркости свечения светодиодов происходит скачком и исключается частично открытое состояние транзистора VT3, сопровождающееся рассеиванием на нем большой мощности. Конденсаторы С2 и С11 снижают чувствительность устройства к импульсным помехам.

Напряжение питания триггера Шмитта ограничено на уровне около 10В стабилитроном VD8. Для узла на ОУ DA1 оно понижено до 7,5 В с помощью стабилитрона VD6. Конденсаторы С4, С5, С9, С13 - блокировочные в цепях питания.

При разомкнутом выключателе SA1 в цепь сетевого питания включен резистор R5 большого сопротивления, ограничивающий ток светодиодов. Напряжение на стабилитроне VD6 понижено до 1 В, а между выводами базы и эмиттера транзистора VT2 - до 0,2 В, чего недостаточно для открывания его и транзистора VT3. Поэтому ток через резистор R20 отсутствует независимо от состояния транзистора VT1. В этом режиме яркость светодиодов и потребляемая светильником от сети 220 В мощность существенно понижены.

В конструкции можно применить резисторы С1-4, С1-14, С2-23, МЛТ, РПМ или аналогичные импортные соответствующей мощности, а также резисторы для поверхностного монтажа. В качестве R6 и R12 желательно использовать невозгораемые Р1-7-1 или импортные разрывные резисторы. Оптимальное сопротивление резистора R11 - 10...40 МОм. При отсутствии резистора такого сопротивления его можно составить из нескольких меньшего номинала, соединив их последовательно. Для уменьшения тока утечки, сильно влияющего на продолжительность выдержки, точка соединения диода VD7, конденсатора СЮ, резистора R11 и затвора транзистора VT1 должна "висеть в воздухе”.

Варистор FNR-10K241 можно заменить на FNR- 14К221, FNR-20K221 и другие с классификационным напряжением 200...250 В. Измерить это напряжение у варистора неизвестного типа можно прибором, описанным в моей статье "Устройство для проверки высоковольтных транзисторов" ("Радио”, 2003, № 3, с. 22).

Оксидные конденсаторы - К50-68, К53-19 или импортные. Конденсатор С3 - пленочный с номинальным переменным напряжением 250...316 В или постоянным 630 В, например, К73-17, К73-24 на 630 В. Конденсаторы С6, С10 - керамические многослойные для поверхностного монтажа. Чтобы увеличить продолжительность выдержки, можно установить конденсатор С10 емкостью до 47 мкф. Но следует учитывать, что для полной зарядки конденсатора большей емкости потребуется и более продолжительное звуковое воздействие. Остальные конденсаторы - керамические К10-17, К10-50 или их аналоги.

Маломощный диод Шоттки BAS140W можно заменить другим аналогичным с обратным напряжением не менее 20 В и возможно меньшим предельным прямым током. На его месте можно попробовать и обычные маломощные германиевые (Д18, ГД507А) или кремниевые диоды. Вместо диода 1N914 подойдет любой из 1SS176S, 1N4148, КД521, КДЮ2А. Диоды 1N4006 можно заменить на 1 N4007, UF4006, UF4007, КД243Е, КД247Д, а стабилитрон BZV55C7V5 - на TZMC-7V5, КС175А, КС175Ж, 2С175А, 2С175Ж. Вместо стабилитрона КС5ЮА можно установить 2С5ЮА, 1 N5347. Транзистор КП504Г заменяется любым из серий КП501, КП504, КП505 или импортным ZVN2120, BSS88. Желательно подобрать экземпляр с пороговым напряжением не более 1 В. Вместо транзистора BF422 можно установить BF459, MPSA42, 2N6515, 2N6516, КТ940АМ. Замена транзистора BF423 - BF492, BF493, MPSA92, 2N6518, 2N6519. Транзисторы упомянутых типов имеют различия в расположении и назначении выводов.

Микрофон ВМ1 - любой малогабаритный электретный, например, от сотового телефона. Кнопочный выключатель SA1 - тот, что ранее был установлен в светильнике. Тип имеющихся в светильнике сверхъярких светодиодов белого цвета свечения неизвестен - они в прозрачном корпусе и с широкой укороченной линзой диаметром 5 мм. При необходимости эти светодиоды могут быть заменены, например, на ARL-5213UWC-35cd, ARL-5213UWC-25cd. Наличие плавкой вставки FU1 строго обязательно.

Рис. 2

Все детали узла размещены в центральной части корпуса светильника (рис. 2), там, где раньше находились элементы питания. Микрофонный усилитель и транзисторы смонтированы навесным монтажом на небольшой плате Элементы для поверхностного монтажа (некоторые конденсаторы и резисторы, а также диод Шотки VD5) установлены на обратной, невидимой на фотоснимке стороне этой платы. Для фиксации деталей в корпусе светильника применялись клеи "Квинтол”, прозрачный полиуретановый "Момент кристалл", а также термоклей.

Начинать переделку светильника следует с изменения исходного параллельного соединения его светодиодов на последовательное. Для этого каждый второй по счету светодиод выпаивают из дугообразной платы, на которой он установлен, и впаивают обратно, повернув вокруг продольной оси на 180° и изменив этим полярность включения. Печатные проводники между светодиодами перерезают в шахматном порядке.

Правильность включения каждого светодиода необходимо тщательно контролировать. Для этого можно использовать источник постоянного напряжения 12...18 В, поочередно подключая его через резистор 15...30 кОм к группе из нескольких светодиодов на каждой плате. Учтите, что светодиод, включенный в неправильной полярности, с большой вероятностью будет поврежден при подаче на светильник сетевого напряжения. А ошибка в полярности нескольких светодиодов может привести к выходу из строя всего их комплекта.

При налаживании и эксплуатации конструкции следует помнить, что все ее элементы находятся под напряжением сети переменного тока 220 В. Конденсаторы С7, С8, С12 могут сохранять заряд в течение нескольких дней после отключения светильника от сети.

Проверять работоспособность изготовленного узла управления целесообразно, не подключая светильник к сети, а с помощью источника постоянного напряжения 9 В, которое с соблюдением полярности подают на стабилитрон VD8. Сопротивление резистора R1 подбирают таким, чтобы напряжение между выводами электретного микрофона ВМ1 находилось в пределах 3...3.5 В. Чем меньше сопротивление резистора R3, тем выше чувствительность акустического реле. Подборкой конденсатора СЮ и резистора R11 устанавливают желаемую продолжительность выдержки.

Если переделанный светильник установлен так, что его задняя крышка прижата к поверхности с плохой теплопроводностью (потолок, стена), температура внутри корпуса светильника при конденсаторе С3 емкостью 0,68 мкФ и длительной работе может на 20...25 °С превысить комнатную. Чтобы снизить перегрев, целесообразно уменьшить ем кость этого конденсатора до 0,47 мкф, сопротивление резистора R20 увеличить до 15 кОм, aR21 - до 1,8 кОм.

Для полного отключения светильника от сет и можно установить на его сетевой шнур дополнительный клавишный выключатель.

Автор: А. Бутов

Смотрите другие статьи раздела Освещение.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Таурин не является биомаркером старения 22.06.2025

В поисках биомаркеров старения ученые все чаще обращаются к молекулам, которые ранее демонстрировали многообещающие результаты на животных. Одной из таких субстанций стал таурин - аминокислота, известная широкому кругу людей как компонент энергетических напитков. В последние годы ей приписывали способность замедлять возрастные изменения и даже продлевать жизнь. Однако новое масштабное исследование, проведенное учеными из Национального института здоровья США (NIH), поставило под сомнение ее значимость в контексте старения человека. Исследование включало сравнительный анализ уровня таурина в крови у трех видов: людей, макак-резусов и лабораторных мышей. Авторы проекта изучали, как меняется концентрация вещества в организме от молодого возраста до глубокой старости. Ожидалось, что таурин будет снижаться с возрастом, подтверждая его возможную роль как биомаркера старения. Однако полученные данные оказались куда более сложными. Как пояснила Мария Эмилия Фернандес, одна из соавторов ра ...>>

Стандарт NFC 15 22.06.2025

Технология ближней бесконтактной связи NFC стала повседневным инструментом для миллионов пользователей по всему миру. Она обеспечивает быстрые и удобные платежи, позволяет открывать двери, оплачивать проезд и мгновенно подключать устройства. Однако, несмотря на широкое распространение, сам стандарт NFC развивался почти незаметно - без резонансных версий и громких анонсов. И вот теперь, в июне 2025 года, организация NFC Forum представила пятнадцатую версию протокола, которая принесет ощутимые улучшения в ежедневном взаимодействии с гаджетами. Одним из ключевых изменений стало увеличение радиуса действия: если раньше для работы NFC нужно было почти прикасаться телефоном к терминалу, то теперь соединение возможно уже на расстоянии до двух сантиметров. Хотя разница кажется незначительной, именно этот промежуток в доли сантиметра часто мешал корректной работе - пользователи нередко вынуждены были искать "тот самый угол" или точку, где произойдет считывание. В реальности некоторые устр ...>>

Эффективная защита от коррозии 21.06.2025

Коррозия - один из главных врагов железа и его сплавов, ежегодно причиняющий ущерб на миллиарды долларов в инфраструктуре, транспорте и промышленности. Существующие антикоррозионные решения, такие как цинковое покрытие, со временем теряют эффективность: они отслаиваются, повреждаются или дают микротрещины, открывая путь влаге и соли. На этом фоне ученые активно ищут способы сделать защиту от коррозии более стойкой, долговечной и экономичной. Группа исследователей из Института химии Еврейского университета в Иерусалиме предложила новый подход к решению этой задачи. В отличие от традиционных защитных покрытий, которые опираются лишь на физическую адгезию к металлу, их метод включает создание прочной химической связи на молекулярном уровне. Основа разработки - двухслойная структура, где первым наносится слой N-гетероциклических карбенов, а вторым - полимер высокой прочности. Карбены играют роль своеобразного "молекулярного суперклея", надежно соединяя металл и полимер в единую систе ...>>

Случайная новость из Архива Ультракомпактный электромобиль iEV Z 20.02.2022 Датская компания iEV Motors представила очень компактный электромобиль iEV Z, габариты которого составляют 78 см в ширину, 145 см в высоту и 198 см в длину - последний показатель в зависимости от потребностей владельца может меняться. Весит машина всего 220 кг. Если у владельца iEV Z возникает потребность посадить в салон пассажира, приводы электромобиля раскладывают второе сиденье позади водительского и удлиняют кузов до 235 см. Помимо пассажира, в салон можно погрузить еще и багаж, увеличив длину машины до 275 см. Все эти манипуляции занимают считанные секунды. Продвинутых технических характеристик у такого электромобиля ждать не стоит: здесь есть только один мотор мощностью 1 кВт (1,36 л.с.), который разгоняет машину до 45 км/ч, а аккумулятор емкостью 3,3 кВтч обеспечивает запас хода в 100 км и полностью заряжается за 3 часа. Дополнительным источником питания служат солнечные панели, размещенные на крыше. Если позволяют местные законы, говорит автопроизводитель, на этом электромобиле можно ездить даже по велосипедным полосам. Ультракомпактный iEV Z поступит в продажу уже в этом году. Первые 50 покупателей смогут приобрести его за 5 850 евро. Некоторое время спустя появится продвинутая версия машины iEV Z+.

Другие интересные новости:

▪ Беспилотные автобусы WEpod

▪ Смартфон заряжается 10 минут и работает целый день

▪ Сходство тираннозавра и курицы

▪ Алмазная растяжка для микроэлектроники

▪ Вред подгоревшей пищи

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Инструкции по эксплуатации. Подборка статей

▪ статья Дары данайцев. Крылатое выражение

▪ статья Что такое альбинос? Подробный ответ

▪ статья Электросварщик на автоматических устройствах. Должностная инструкция

▪ статья Высококачественный транзисторный УМЗЧ. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Компактный бестрансформаторный блок питания, 220/9 вольт 0,2 ампера. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025