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:

Расставание действительно может причинять физическую боль 16.09.2026

Разрыв отношений с близким человеком способно вызывать настолько сильные переживания, что привычное выражение "разбитое сердце" иногда воспринимается почти буквально. Человек может испытывать тревогу, тоску и эмоциональное напряжение, сопровождающиеся вполне реальными телесными ощущениями. Исследования работы мозга показывают, что такая связь между эмоциональными и физическими страданиями может иметь вполне определенную нейробиологическую основу. Эксперимент, позволивший изучить этот вопрос, провела команда психолога Итана Кросса из Мичиганского университета. В исследовании участвовали 40 человек, недавно переживших расставание по инициативе партнера. Все добровольцы продолжали остро реагировать на произошедшее, что позволило исследователям изучить мозговую активность в период наиболее сильных переживаний. Во время эксперимента участников помещали в аппарат магнитно-резонансной томографии. Испытуемым поочередно показывали фотографию бывшего партнера и подвергали предплечье воздей ...>>

Научно доказана невозможность создания нейтринного лазера 16.09.2026

Лазер давно перестал быть исключительно лабораторной технологией: сегодня он используется в связи, медицине, промышленности и научных исследованиях. Поэтому физики периодически предлагают необычные варианты устройств, способных работать по аналогичным принципам, но с другими типами частиц. В 2025 году появилась идея создать лазер, формирующий направленный поток нейтрино. Однако последующий теоретический анализ показал, что привлекательная на первый взгляд концепция сталкивается не просто с техническими трудностями, а с фундаментальными законами квантовой физики. Первоначальную концепцию предложили профессор Массачусетского технологического института (MIT) Джо Формаджио (Joe Formaggio) и Бен Джонс (Ben Jones) из Техасского университета в Арлингтоне. Согласно их замыслу, облако радиоактивных атомов следовало охладить до сверхнизких температур порядка нанокельвинов - миллиардных долей кельвина. В таких условиях атомы могли бы сформировать Бозе - Эйнштейновский конденсат, особое квантов ...>>

Индекс нижнего белья раскрыл состояние швейцарских почв 15.09.2026

Почва кажется обычной частью окружающего нас ландшафта, однако под ее поверхностью существует сложная экосистема, от состояния которой напрямую зависит жизнь человека. Миллиарды микроорганизмов, черви, грибы и другие обитатели почвы перерабатывают органические вещества и участвуют в круговороте питательных элементов. Чтобы привлечь внимание общества к этой мало заметной проблеме, исследователи из Цюрихского университета придумали весьма необычный эксперимент: они закопали более 2000 пар хлопкового нижнего белья в садах, на лугах, полях и газонах по всей Швейцарии. Проект получил название "Доказательство в виде нижнего белья" и представлял собой не массовую шутку, а научный эксперимент, позволяющий наглядно оценить биологическую активность почвы. Исследователи помещали хлопковые изделия в землю, а примерно через два месяца извлекали их и сравнивали степень разрушения ткани. Некоторые образцы за это время практически исчезали, оставляя лишь отдельные фрагменты швов, тогда как на други ...>>

Случайная новость из Архива AM4376 - новое поколение процессоров Sitara 23.05.2016 Компания Texas Instruments представляет новую линейку мощных вычислительных процессоров Sitara - AM4x. Реализованный на базе ядра Cortex-A9 с улучшенной производительностью модуля Vector Floating Point, новый процессор AM4376 позволяет повысить производительность всей системы на 40% по сравнению с предыдущим поколением процессоров Sitara. AM4376 содержит новые аппаратные модули и обладает еще более высоким уровнем интеграции: два интерфейса камеры, интерфейс QSPI-NOR, до 512 кБайт встроенной памяти, продвинутая подсистема дисплея, два ядра АЦП и многое другое. Отдельно стоит отметить два модуля PRU-ICCS, которые вместе предоставляют пользователю 4 дополнительных вычислительных модуля реального времени с детерминированным прямым доступом к выводам I/O. Подсистема PRU-ICCS позволяет расширить возможности периферийных модулей или разгрузить от вычислений основное ядро. Благодаря подсисистеме PRU-ICCS у разработчиков появилась возможность реализовывать двойные одновременные протоколы с резервированием, такие как PROFINET®, POWERLINK®, EtherNet/IP™, BISS и другие. Криптографический модуль доступен в любом процессоре серии AM437x. Модуль защиты (Secure Control Module - SCM) от нелегального клонирования или обновления программного обеспечения доступен только в процессорах AM437xHS.

Другие интересные новости:

▪ Новый метод цветной 3D-печати

▪ Серийный электрический SUV Smart #1

▪ Озеро в стакане воды

▪ Солнечный элемент из вторичного сырья

▪ Роботы NASA в помощь землянам

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Мобильная связь. Подборка статей

▪ статья Гуляка праздный. Крылатое выражение

▪ статья Кто придумал оперу? Подробный ответ

▪ статья Китайский артишок. Легенды, выращивание, способы применения

▪ статья Фронтальная акустика: подиумы под 6х9. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Сторож напряжения. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026