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:

Искусственная кожа для эмуляции прикосновений 15.04.2024

В мире современных технологий, где удаленность становится все более обыденной, сохранение связи и чувства близости играют важную роль. Недавние разработки немецких ученых из Саарского университета в области искусственной кожи представляют новую эру в виртуальных взаимодействиях. Немецкие исследователи из Саарского университета разработали ультратонкие пленки, которые могут передавать ощущение прикосновения на расстоянии. Эта передовая технология предоставляет новые возможности для виртуального общения, особенно для тех, кто оказался вдали от своих близких. Ультратонкие пленки, разработанные исследователями, толщиной всего 50 микрометров, могут быть интегрированы в текстильные изделия и носиться как вторая кожа. Эти пленки действуют как датчики, распознающие тактильные сигналы от мамы или папы, и как исполнительные механизмы, передающие эти движения ребенку. Прикосновения родителей к ткани активируют датчики, которые реагируют на давление и деформируют ультратонкую пленку. Эта ...>>

Кошачий унитаз Petgugu Global 15.04.2024

Забота о домашних животных часто может быть вызовом, особенно когда речь заходит о поддержании чистоты в доме. Представлено новое интересное решение стартапа Petgugu Global, которое облегчит жизнь владельцам кошек и поможет им держать свой дом в идеальной чистоте и порядке. Стартап Petgugu Global представил уникальный кошачий унитаз, способный автоматически смывать фекалии, обеспечивая чистоту и свежесть в вашем доме. Это инновационное устройство оснащено различными умными датчиками, которые следят за активностью вашего питомца в туалете и активируются для автоматической очистки после его использования. Устройство подключается к канализационной системе и обеспечивает эффективное удаление отходов без необходимости вмешательства со стороны владельца. Кроме того, унитаз имеет большой объем смываемого хранилища, что делает его идеальным для домашних, где живут несколько кошек. Кошачий унитаз Petgugu разработан для использования с водорастворимыми наполнителями и предлагает ряд доп ...>>

Привлекательность заботливых мужчин 14.04.2024

Стереотип о том, что женщины предпочитают "плохих парней", долгое время был широко распространен. Однако, недавние исследования, проведенные британскими учеными из Университета Монаша, предлагают новый взгляд на этот вопрос. Они рассмотрели, как женщины реагируют на эмоциональную ответственность и готовность помогать другим у мужчин. Результаты исследования могут изменить наше представление о том, что делает мужчин привлекательными в глазах женщин. Исследование, проведенное учеными из Университета Монаша, приводит к новым выводам о привлекательности мужчин для женщин. В рамках эксперимента женщинам показывали фотографии мужчин с краткими историями о их поведении в различных ситуациях, включая их реакцию на столкновение с бездомным человеком. Некоторые из мужчин игнорировали бездомного, в то время как другие оказывали ему помощь, например, покупая еду. Исследование показало, что мужчины, проявляющие сочувствие и доброту, оказались более привлекательными для женщин по сравнению с т ...>>

Случайная новость из Архива Покрышки с электронным выдвижением шипов 10.03.2014 Финский производитель автомобильных шин Nokian Tyres разработал новую зимнюю резину, оснащенную выдвижными шипами. Благодаря этому водители смогут использовать одни и те же покрышки в различных погодных условиях. После нажатия кнопки в салоне машины внутрь колеса убирается жесткий металлический сердечник в центре шипа. Его наружный корпус при этом остается неподвижным. Все шипы на колесах прячутся или выпускаются одновременно. Для демонстрации созданной технологии на прототипе были использованы новые зимние покрышки Nokian Hakkapeliitta 8 SUV. Анонс новинки состоялся в рамках празднования 80-летия с момента создания первых зимних шин под маркой Nokian. Nokian Tyres пока не сообщила подробности о принципе работы новой системы. По словам разработчиков, созданная автомобильная резина с выдвигающимися шипами на данный момент является только концептом, однако производитель не исключает и ее появление в будущем на массовом рынке. Преимущества такой технологии понятны. Теоретически один комплект шин можно будет использовать в разные сезоны. Водитель сможет активировать шипы для езды по обледенелой дороге и убрать их во время движения по асфальту. Таким образом, шипы прослужат дольше, а езда в теплую погоду по сухой дороге будет менее шумной и более комфортной. Неизвестна пока даже примерная цена таких шин, но, скорее всего, в случае выхода продукта он окажется не из дешевых, и поэтому будет использоваться на люксовых автомобилях. Такие "всесезонные" покрышки с выдвижными шипами в 2007 г. уже показывала американская компания Qtires, но о его выхода на массовый рынок с тех пор информации не было. Эта резина под названием Q Celsius имеет два воздушных отсека, один из которых служит для накачивания шины, а другой - для нагнетания давления, за счет которого выдвигаются шипы. Этот второй воздушный отсек надувается по беспроводному сигналу от водителя. Предполагалось, что стоимость Q Celsius будет на 30% выше по сравнению с обычной шипованной резиной.

Другие интересные новости:

▪ Пленочный носитель информации

▪ Клыкач дальнего плавания

▪ Кофе может менять чувство вкуса

▪ Модули памяти Transcend DDR4 для ПК и серверов

▪ Оптически изолированные усилители FOD2742

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Предварительные усилители. Подборка статей

▪ статья Список терминов ОБЖД и ГО. Основы безопасной жизнедеятельности

▪ статья Что такое вечный двигатель? Подробный ответ

▪ статья Козлобородник. Легенды, выращивание, способы применения

▪ статья Необычное применение переключателей КМОП. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Лодочка с водяным колесом. Физический эксперимент

Оставьте свой комментарий к этой статье:

All languages of this page

Arabic	Hebrew	Polish
Bengali	Hindi	Portuguese
Chinese	Italian	Spanish
English	Japanese	Turkish
French	Korean	Ukrainian
German	Malay	Vietnamese

Главная страница | Библиотека | Статьи | Карта сайта | Отзывы о сайте

www.diagram.com.ua
2000-2024