Мощная светодиодная лампа. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Освещение

 Комментарии к статье

При разработке предлагаемого устройства была поставлена задача создания светодиодной лампы, потребляющей от сети 220 В меньше 10 Вт, с большей по сравнению с лампой накаливания мощностью 100 Вт яркостью свечения. Основой преобразователя напряжения блока питания светодиода выбрана микросхема HVLED805 [1]. Она позволяет стабилизировать ток светодиодной нагрузки без использования оптронов, датчиков напряжения и тока в цепи нагрузки, в результате чего блок питания существенно упрощается. Проектирование было облегчено программой автоматизированного расчета преобразователя, о которой подробно рассказано в статье [2].

Рис. 1 (нажмите для увеличения)

Стабильный ток через примененный светодиод SPHCWTHDD803WHROJC при 9 Вт потребляемой мощности должен быть равен 0,51 А (см. табл. 2 в [3]), что примерно на 10% больше вычисленного программой максимального тока 0,45 А. После увеличения предложенного программой типоразмера магнитопровода с ЕЕ13 до ЕЕ16 необходимо проверить, что преобразователь сможет обеспечить требуемый режим светодиода. Убедиться в этом позволит контроль параметров изготовленного устройства. Для корректирования режима преобразователя потребуется заново пересчитать сопротивления резисторов в делителе импульсного напряжения, подаваемого на вывод DMG микросхемы, а также датчика тока. Для этого необходимо воспользоваться расчетными формулами из справочного листка [1] или технического описания микросхемы [4]. Также можно применить приложенную к статье разработанную автором электронную таблицу Iamp805.xls. Такой откорректированный результат проектирования преобразователя для питания светодиода SPHCWTHDD803WHROJC стабилизированным током 0,51 А иллюстрирует принципиальная схема, показанная на рис. 1.

Терморезистор RK1 уменьшает импульс тока в момент включения в сеть. Диодный мост VD1 выпрямляет напряжение сети Конденсаторы С1 и С2 сглаживают пульсации выпрямленного напряжения. Эти конденсаторы и дроссель L1 образуют фильтр, который подавляет импульсные помехи из питающей сети, а также препятствует проникновению в нее высокочастотных пульсаций, создаваемых преобразователем. Импульсный трансформатор Т1 имеет одну первичную обмотку (I) и две вторичные (II и III). Первичная (I) зашунтирована цепью из встречно-последовательно соединенных защитного диода VD2 и обычного VD3, которая ограничивает напряжение на этой обмотке и тем самым защищает от пробоя выходной мощный полевой транзистор микросхемы HVLED805 (DA1). Исток этого транзистора (выводы 1 и 2) соединен с общим проводом микросхемы (вы вод 4) через резистор R4, выполняющий функцию датчика тока.

Обмотка II трансформатора Т1 использована для питания микросхемы DA1. Выпрямленное диодом VD4 и сглаженное конденсатором С6 напряжение подано на вывод питания VCC. Резистор R5 ограничивает амплитуду импульсов тока через диод VD4. Также сигнал с обмотки II через резисторный делитель R1R2 подается на вывод 6 микросхемы DA1. Обрабатывая этот сигнал, микросхема может управлять напряжением на светодиоде EL1 и текущим через него током, о чем рассказано в статье [1].

Обмотка III использована для питания светодиода EL1. Напряжение с этой обмотки выпрямляет диод VD5, высокочастотные пульсации подавляет конденсатор С8, низкочастотные - С9. Резистор R6 - минимальная нагрузка блока питания. Цепь частотной компенсации R3C3C4 предотвращает паразитную генерацию преобразователя на частотах выше основной. Конденсатор С5, подключенный к выводу 5 микросхемы DA1, использован дли стабилизации тока через светодиод EL1, о чем также рассказано в статье [1].

Рис. 2

Преобразователь смонтирован на печатной плате (рис. 2) из односторонне фольгированного стеклотекстолита толщиной 1,2 мм. Плата рассчитана на элементы для поверхностного монтажа типоразмера 0805 и элементы, монтируемые в отверстия. Она закреплена в лампе тремя винтами на изоляционных стойках. При разработке платы учтено, что печатный проводник, соединенный с выводом стока мощного коммутирующего транзистора в микросхеме (DRAIN), служит для него теплоотводом.

Импульсный трансформатор Т1 намотан на магнитопроводе ЕЕ16/8/5. Обмотка I содержит 120 витков провода ПЭЬТЛ-2 диаметром 0,21 мм (индуктивность обмотки - 2 мГн), обмотка II - 17 витков ПЭТВ-2 диаметром 0,1 мм, обмотка III - 20 витков литцендрата 10x0,12 мм. При намотке на каркасе с использованием межобмоточной и межслойной изоляции размещают последовательно первую секцию обмотки I из 60 витков, затем обмотку III и вторую секцию обмотки I из 60 витков, последней - обмотку II. Секции обмотки I соединяют на свободном выводе трансформатора, этот вывод в плату не запаивают. Для получения требуемой индуктивности первичной обмотки потребовалось алмазным надфилем укоротить центральный керн до образования немагнитного зазора 0,17 мм.

Дроссель L1 индуктивностью 0,47... 1 мГн взят от неисправной энергосберегающей лампы. Диоды VD2 и VD3 соединены в общей точке навесным монтажом. Резистор R4 (датчик тока) составлен из двух параллельно соединенных резисторов R4.1 и R4.2 по 2,2 Ома, 0,125 Вт.

Рис. 3

Конструктивно светодиодная лампа выполнена на основе неисправной компактной люминесцентной лампы мощностью 26 Вт, из которой удалены ЭПРА и спиральный баллон. В оставшемся пластиковом корпусе со стороны крепления теплоотвода выпилено окно шириной 25 мм, куда помещена плата преобразователя так, чтобы печатные проводники и элементы поверхностного монтажа были обращены к теплоотводу, как показано на рис. 3. Края печатной платы шириной 24 мм приклеены нитроклеем в месте соприкосновения с корпусом лампы. К корпусу привинчен теплоотвод диаметром 60 мм и высотой 43 мм, к которому с применением теплопроводящей пасты КПТ-8 четырьмя винтами М2 прижат светодиод EL1. Эффективная охлаждающая поверхность теплоотвода - около 300 см2.

В процессе испытаний проверен режим светодиода EL1: прямое напряжение на нем 18 В при токе 0,52 А. Этот режим оставался стабильным при изменении напряжения питания с помощью лабораторного автотрансформатора в пределах 176...254 В. При необходимости ток светодиода может быть скорректирован подбором резисторов R4.1 и R4.2, образующих датчик тока R4.

При первом включении проконтролированы пиковое значение и форма тока коммутирующего транзистора по падению напряжения на датчике тока - резисторе R4. Форма импульсов тока - пилообразная. Измеренное пиковое значение 0,28 А меньше промоделированного программой максимального значения 0,303 А. В результате подтверждено отсутствие насыщения магнитопровода.

Проверено функционирование преобразователя в режимах короткого замыкания и обрыва нагрузки. Результаты этих испытаний совпали с расчетами по программе. При токе нагрузки 0,2 А преобразователь работает в режиме пропуска одной впадины на частоте 132 кГц. При увеличении тока нагрузки до 0,4 А коммутация происходит на первой впадине, частота увеличивается до 140 кГц. С дальнейшим увеличением тока нагрузки до 0,53 А частота снижается до 105 кГц.

В режиме замыкания нагрузки преобразователь формирует с частотой 13,5 кГц короткие импульсы длительностью чуть менее 2 мкс. Без нагрузки (светодиода) преобразователь поддерживает на выходе напряжение около 20 В, генерируя пачки импульсов с частотой 2,17 кГц.

Измеренный КПД преобразователя - 82 % при напряжении сети 220 В. Измерения показали, что температура микросхемы в установившемся тепловом режиме не превышает 54 °С. В светодиодной лампе (рис. 3) температура корпуса светодиода в установившемся режиме не превышает 62 °С. С учетом теплового сопротивления перехода кристалл-корпус 2,24 °С/Вт можно оценить температуру кристалла 62+9-2,24=82 °С, что намного меньше максимально допустимого значения 150 “С [3] и вполне приемлемо с точки зрения обеспечения долговечности прибора.

Рис. 4

Для сравнения светодиодной лампы с лампой накаливания мощностью 100 Вт свет обеих ламп с одинакового расстояния направлен на пластину из молочного оргстекла. Как видно на рис. 4, световое пятно от светодиодной лампы, расположенное справа, заметно ярче, чем от лампы накаливания.

Литература

1. Косенко С. Микросхема HVLED805 для импульсных сетевых блоков питания - Радио, 2012, № 11, с. 40-42.
2. Косенко С. Расчет ИИП на микросхемах серии VlPer-plus. - Радио. 2012, № 12, с. 19, 20.
3. SPECIFICATION MODEL: SPHCWTHDD803 WHROJC. - simpex.ch/fileadmin/bereiche/systemkomponen ten/News/24082011/SPHCWTHDD803WHR0JC.pdf.
4. Off-line LED driver with piimary-sensing HVLED805. - st.com/internet/com/TECHNICAL_RESOURCES/TECHNICAL_LITERATURE/DATASHEET/CD00287280.pdf.

Автор: С. Косенко

Смотрите другие статьи раздела Освещение.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Атомный секрет вечного блеска золота 20.06.2026

Золото издавна считается символом вечности и благородства не только из-за своей редкости, но и благодаря удивительной химической стойкости. В отличие от большинства металлов, оно не окисляется на воздухе, не тускнеет и не покрывается ржавчиной даже спустя тысячелетия. Эта уникальная инертность позволила золотым артефактам сохранять первозданный блеск с древних времен. Однако точный механизм такой защиты долго оставался загадкой для ученых. Недавнее исследование американских химиков-вычислителей раскрыло, что дело не просто в слабом взаимодействии с кислородом, а в особой атомной структуре поверхности металла. Сотрудники Тулейнского университета Санту Бисвас и Мэтью М. Монтемор провели детальное компьютерное моделирование, чтобы понять, как молекулы кислорода взаимодействуют с поверхностью золота. Ученые сравнили два основных типа атомных структур: "реконструированные" и "нереконструированные" поверхности. Было доказано, что природная способность золота к перестройке атомов играет кл ...>>

Смарфон Realme 16T 5G 20.06.2026

В сегменте доступных смартфонов с акцентом на длительную работу без подзарядки компания Realme представила интересную новинку - модель Realme 16T 5G. Главным преимуществом устройства стала по-настоящему впечатляющая батарея емкостью 8000 мАч, которая способна обеспечить до трех дней автономной работы при умеренном использовании. При этом инженерам удалось сохранить относительно компактный корпус толщиной менее 9 мм и вес всего 224 грамма, что делает смартфон удобным для повседневного ношения несмотря на внушительный аккумулятор. Смартфон оснащен большим 6,8-дюймовым LCD-дисплеем с высокой частотой обновления 144 Гц и пиковой яркостью до 1200 нит. Такое сочетание обеспечивает плавную картинку в динамичных сценах и комфортное восприятие контента даже под прямыми солнечными лучами. За производительность отвечает энергоэффективный процессор MediaTek Dimensity 6300, дополненный оперативной памятью LPDDR4X и накопителем UFS 2.2. Для эффективного отвода тепла во время продолжительных нагру ...>>

Проблема набора веса после 40 19.06.2026

С возрастом многие люди замечают, что поддерживать привычный вес становится все сложнее, даже если рацион и уровень активности существенно не меняются. Ученые из Каролинского института в Швеции раскрыли одну из ключевых биологических причин этого явления. Они показали, что с годами в жировой ткани замедляется процесс обновления липидов, из-за чего организм постепенно накапливает жир. Это естественное возрастное изменение объясняет, почему после 40 лет тело начинает "работать" иначе, способствуя набору веса. В долгосрочном исследовании специалисты наблюдали за жировой тканью 54 мужчин и женщин на протяжении в среднем 13 лет. Независимо от того, набирали участники вес или, наоборот, худели, у всех без исключения скорость липидного обмена в жировых клетках заметно снижалась. Жир в клетках обновляется все медленнее, и этот процесс происходит автоматически с течением времени. Те, кто не компенсировал замедление уменьшением калорийности питания, в среднем набирали около 20% от исходного в ...>>

Случайная новость из Архива Робомобили для строительства автомагистралей 30.08.2015 Во Флориде (США) при проведении дорожных работ планируется задействовать инновационную технику - грузовики с системой автопилотирования. Речь идет о специальных машинах, оборудованных так называемыми "ослабителями удара" (Impact attenuator). Это особые приспособления, призванные погасить энергию удара в случае аварии. Автомобили с "ослабителями удара" устанавливаются в зоне проведения дорожных работ или строительства магистралей для обеспечения безопасности рабочих. Кроме того, такие машины могут использоваться для изменения траектории движения врезавшегося транспортного средства для его увода в наиболее безопасную область. Робомобили с "ослабителями удара" разработаны компанией Royal Truck & Equipment в рамках специальной программы, курируемой Министерством транспорта. Предполагается, что система автопилотирования позволит избежать травм и увечий, которые может получить водитель грузовика в случае, если в него на большой скорости врежется другая машина. Контролировать работу робогрузовиков можно тремя способами: с помощью GPS, посредством пульта дистанционного управления, а также путем программирования движения за впереди идущим автомобилем.

Другие интересные новости:

▪ Ультразвуковая медицина

▪ MAX77801 - новый buck-boost регулятор для питания от батареек

▪ Открытие, сделанное голубями

▪ Набор модулей памяти DDR4-3200 128 ГБ

▪ Коврик для эффективной сердечно-легочной реанимации

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Жизнь замечательных физиков. Подборка статей

▪ статья Полусвет. Крылатое выражение

▪ статья Что такое ультрафиолетовые лучи? Подробный ответ

▪ статья Дежурный электромонтер. Типовая инструкция по охране труда

▪ статья Простой автосторож. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Сахар из опилок. Химический опыт

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026