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:

Оптимальная продолжительность сна 12.11.2025

Сон играет ключевую роль в поддержании здоровья, когнитивных функций и общего самочувствия. Несмотря на широко распространенный стереотип о восьмичасовом сне, последние исследования показывают, что оптимальная продолжительность сна для большинства здоровых взрослых ближе к семи часам. Эволюционный биолог из Гарварда, Дэниел Э. Либерман, утверждает, что традиционная норма восьми часов сна - это скорее культурное наследие индустриальной эпохи, чем биологическая необходимость. По его словам, полевые исследования, проведенные в сообществах, не использующих электричество, показывают, что средняя продолжительность сна составляет 6-7 часов, что значительно отличается от общепринятого стандарта. Современные эпидемиологические данные подтверждают этот взгляд. Исследования выявили так называемую "U-образную кривую" зависимости между продолжительностью сна и рисками для здоровья. Минимальные показатели заболеваемости и смертности наблюдаются именно у людей, спящих около семи часов в сутки. ...>>

Дефицит кислорода усиливает выброс закиси азота 12.11.2025

Парниковые газы играют ключевую роль в изменении климата, а закись азота (N2O) - один из наиболее опасных среди них. Этот газ не только втрое сильнее углекислого газа в удержании тепла, но и разрушает озоновый слой. Недавнее исследование американских ученых показало, что микробы в зонах с низким содержанием кислорода активно производят N2O, усиливая глобальные климатические риски. Команда из Университета Пенсильвании изучала прибрежные воды у Сан-Диего и провела наблюдения на глубинах от 40 до 120 метров в Восточной тропической северной части Тихого океана - одной из крупнейших зон дефицита кислорода. Исследователи сосредоточились на том, как морские микроорганизмы превращают нитраты в закись азота. В ходе работы выяснилось, что существует два пути образования N2O. Один путь начинается с нитрата, другой - с нитрита. На первый взгляд более короткий путь должен быть эффективнее, однако микробы, использующие нитрат, продуцируют больше газа, поскольку этот "сырьевой" источник более д ...>>

Омега-3 помогают молодым кораллам выживать 11.11.2025

Сохранение коралловых рифов становится все более актуальной задачей в условиях глобального изменения климата. Молодые кораллы особенно уязвимы на ранних стадиях развития, когда стрессовые условия и нехватка питательных веществ могут привести к высокой смертности. Недавнее исследование ученых из Технологического университета Сиднея показывает, что специальные пищевые добавки способны существенно повысить выживаемость личинок кораллов. В ходе работы исследователи разработали особый состав "детского питания" для коралловых личинок. В него вошли масла, богатые омега-3 жирными кислотами, а также важные стерины, необходимые для формирования клеточных мембран. Личинки, получавшие эти добавки, развивались быстрее, становились крепче и демонстрировали более высокую устойчивость к стрессовым факторам. Особое внимание ученые уделили липидам. Анализ показал, что личинки активно усваивают эти вещества, что напрямую влияет на их жизнеспособность. Стерины, содержащиеся в корме, повышают устойчи ...>>

Случайная новость из Архива Лифт в космос 13.07.2024 Современные технологии стремительно развиваются, и одна из самых амбициозных идей будущего - космический лифт - может стать реальностью благодаря усилиям японской корпорации Obayashi. Эта компания, уже известная созданием самой высокой в мире башни Tokyo Skytree, планирует изменить представления о межпланетных путешествиях, сделав их быстрее и доступнее. Компания Obayashi объявила о планах по созданию космического лифта, который сможет доставлять людей и грузы на Марс быстрее, чем это возможно с использованием традиционных ракет. Проект, стоимость которого оценивается в $100 миллиардов, предполагается начать в 2025 году, а завершение и начало работы лифта запланировано на 2050 год. Основой космического лифта станут углеродные нанотрубки, которые будут использоваться для передвижения по тросу, протянутому от Земли к орбитальному пространству. Питание для лифта будет обеспечиваться солнечной энергией или микроволнами, что позволит обойтись без традиционного топлива и значительно снизить затраты. По оценкам компании, стоимость доставки одного килограмма груза составит всего $125, что значительно дешевле текущих затрат, достигающих как минимум $2700 за килограмм. Одним из ключевых преимуществ космического лифта является отсутствие риска взрыва, который присущ ракетам. Лифт будет передвигаться со скоростью 200 км/ч, что делает его безопасным и надежным средством доставки в космос. Однако перед проектом стоят и значительные вызовы. Одним из главных препятствий является создание троса или трубы, способных выдержать нагрузки и обеспечивать безопасное передвижение на огромные расстояния. Сталь для этих целей слишком тяжелая и ее запасов на Земле недостаточно. Обayashi планирует использовать углеродные нанотрубки, которые прочнее и легче стали. Однако современные технологии пока не позволяют производить их достаточно длинными для нужд лифта, которому потребуется трос длиной около 35 000 километров. Запуск объектов в космос с помощью ракет остается дорогостоящим. Например, NASA оценивает, что запуск одной миссии Artemis на Луну стоит $4,1 миллиарда. Космический лифт может значительно снизить эти расходы, сделав космические путешествия и исследования более доступными. Космический лифт от корпорации Obayashi представляет собой революционное решение, которое может кардинально изменить подход к космическим путешествиям. Несмотря на технологические сложности, перспектива создания лифта к 2050 году дает надежду на то, что межпланетные перелеты станут частью нашей повседневной жизни. Успех этого проекта может открыть новую эру в освоении космоса, делая его доступным для широкого круга людей и значительно ускоряя исследования других планет.

Другие интересные новости:

▪ Отдых на корточках

▪ В доспехах на пробежку

▪ Новые светильники XLight

▪ Возвращение к физическим кнопкам вместо сенсорных экранов

▪ Отдых на корточках

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Защита электроаппаратуры. Подборка статей

▪ статья Вставайте, граф, вас ищут великие дела! Крылатое выражение

▪ статья Сколько у вещества агрегатных состояний? Подробный ответ

▪ статья Станочник при металлообработке. Типовая инструкция по охране труда

▪ статья Автомат для полива цветов. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Ремонт ИВП Sega Mega Drive-2. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025