Доработка светодиодного фонаря. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Освещение

 Комментарии к статье

В темное время суток карманный фонарь - незаменимая вещь. Однако имеющиеся в продаже образцы на аккумуляторной батарее с зарядкой от сети вызывают лишь разочарование. Некоторое время после покупки они еще работают, но затем гелевая свинцово-кислотная аккумуляторная батарея деградирует и одной ее зарядки начинает хватать всего лишь на несколько десятков минут свечения. А нередко во время зарядки при включенном фонаре светодиоды перегорают один за другим.

Конечно, учитывая невысокую цену фонаря, можно каждый раз покупать новый, но целесообразнее один раз разобраться в причинах отказов, устранить их в имеющемся фонаре и забыть о проблеме на долгие годы.

Рис. 1

Рассмотрим подробно показанную на рис. 1 схему одного из вышедших из строя фонарей и определим ее основные недостатки. Слева от аккумуляторной батареи GB1 здесь расположен отвечающий за ее зарядку узел. Ток зарядки задан емкостью конденсатора С1. Резистор R1, установленный параллельно конденсатору, разряжает его после отключения фонаря от сети. Светодиод HL1 красного цвета свечения подключен через ограничительный резистор R2 параллельно нижнему левому диоду выпрямительного моста VD1-VD4 в обратной полярности. Ток через светодиод протекает в те полупериоды сетевого напряжения, в которых открыт верхний левый диод моста. Таким образом, свечение светодиода HL1 свидетельствует лишь о подключении фонаря к сети, а не об идущей зарядке. Он будет светиться даже при отсутствующей или неисправной аккумуляторной батарее.

Потребляемый фонарем от сети ток ограничен емкостным сопротивлением конденсатора С1 приблизительно до 60 мА. Поскольку часть его ответвляется в светодиод HL1, ток зарядки батарей GB1 получается около 50 мА. Гнезда XS1 и XS2 предназначены для измерения напряжения батареи.

Резистор R3 ограничивает ток разрядки батареи через соединенные параллельно светодиоды EL1-EL5, но его сопротивление слишком мало, и через светодиоды течет ток, превышающий номинальный. Яркость от этого увеличивается незначительно, а скорость деградации кристаллов светодиодов заметно возрастает.

Теперь о причинах перегорания светодиодов. Как известно, при зарядке старого свинцового аккумулятора, пластины которого сульфатировались, возникает дополнительное падение напряжения на его повышенном внутреннем сопротивлении. В результате при идущей зарядке напряжение на выводах такого аккумулятора или их батареи может в 1,5...2 раза превысить номинальное. Если в этот момент, не прекращая зарядки, замкнуть выключатель SA1, чтобы проверить яркость свечения светодиодов, то повышенное напряжение окажется достаточным для значительного превышения текущим через них током допустимого значения. Светодиоды поочередно выйдут из строя. В результате к непригодной к дальнейшей эксплуатации аккумуляторной батарее добавляются сгоревшие светодиоды. Отремонтировать такой фонарь невозможно - запасные батареи в продаже отсутствуют.

Рис. 2

Предлагаемая схема доработки фонаря, показанная на рис. 2, позволяет устранить описанные недостатки и исключить вероятность выхода из строя его элементов при любых ошибочных действиях. Она заключается в таком изменении схемы подключения светодиодов к аккумуляторной батарее, чтобы ее зарядка прерывалась автоматически. Это обеспечивается заменой выключателя SA1 на переключатель. Ограничительный резистор R5 подобран таким, что общий ток через светодиоды EL1-EL5 при напряжении батареи GB1 4,2 В равен 100 мА. Поскольку переключатель SA1 использован трехпозиционный, появилась возможность реализовать экономичный режим пониженной яркости фонаря, добавив в него резистор R4.

Индикатор на светодиоде HL1 также переделан. Последовательно с аккумулятором включен резистор R2. Падающее на нем при протекании тока зарядки напряжение приложено к светодиоду HL1 и ограничительному резистору R3. Теперь происходит индикация именно текущего через батарею GB1 тока зарядки, а не просто наличия сетевого напряжения.

Негодная гелевая батарея заменена составленной из трех Ni-Cd аккумуляторов емкостью 600 мА-ч. Продолжительность ее полной зарядки - около 16 ч, причем испортить батарею, не прекратив зарядку вовремя, невозможно, поскольку зарядный ток не превышает безопасного значения, численно равного 0,1 номинальной емкости аккумулятора.

Рис. 3

Вместо сгоревших установлены светодиоды HL-508H238WC диаметром 5 мм белого свечения номинальной яркостью 8 кд при токе 20 мА (максимальный ток - 100 мА) и угле излучения 15°. На рис. 3 показана экспериментальная зависимость падения напряжения на таком светодиоде от текущего через него тока. Его значение 5 мА соответствует практически полностью разряженной батарее GB1. Тем не менее яркость фонаря и в этом случае оставалась достаточной.

Переделанный по рассмотренной схеме фонарь успешно работает уже несколько лет. Заметное снижение яркости свечения происходит лишь при почти полной разрядке аккумуляторной батареи. Это как раз и служит сигналом о необходимости зарядить ее. Как известно, полная разрядка Ni-Cd аккумуляторов перед зарядкой повышает их долговечность.

Из недостатков рассмотренного способа доработки можно отметить довольно большую стоимость батареи из трех Ni-Cd аккумуляторов и сложность ее размещения в корпусе фонаря вместо штатной свинцово-кислотной. Автору пришлось разрезать внешнюю пленочную оболочку новой батареи, чтобы более компактно разместить образующие ее аккумуляторы.

Поэтому при доработке еще одного фонаря с четырьмя светодиодами было решено использовать только один Ni-Cd аккумулятор и драйвер светодиодов на микросхеме ZXLD381 в корпусе SOT23-3 diodes.com/datasheets/ZXLD381.pdf. Она при входном напряжении 0,9...2,2 В обеспечивает светодиоды током до 70 мА.

Рис. 4

На рис. 4 показана схема питания светодиодов HL1-HL4 с применением этой микросхемы. График типовой зависимости их суммарного тока от индуктивности дросселя L1 приведен на рис. 5. При его индуктивности 2,2 мкГн (использован дроссель DLJ4018-2.2) на каждый из четырех параллельно соединенных светодиодов EL1-EL4 приходится по 69/4=17,25 мА тока, что вполне достаточно для их яркого свечения.

Рис. 5

Из других навесных элементов для работы микросхемы в режиме сглаженного выходного тока требуются лишь диод Шоттки VD1 и конденсатор С1. Интересно, что на типовой схеме применения микросхемы ZXLD381 указана емкость этого конденсатора 1 Ф. Узел зарядки аккумулятора G1 такой же, как на рис. 2. Имеющиеся там же ограничительные резисторы R4 и R5 теперь не нужны, а переключателю SA1 достаточно двух положений.

Ввиду малого числа деталей доработка фонаря была выполнена навесным монтажом. Аккумулятор G1 (Ni-Cd типоразмера АА емкостью 600 мАч) установлен в соответствующий держатель. По сравнению с фонарем, доработанным по схеме рис. 2, яркость получилась субъективно несколько меньшей, но вполне достаточной.

Автор: С.Самойлов

Смотрите другие статьи раздела Освещение.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Впервые преоодолена передача ВИЧ от матери к ребенку 02.01.2026

Проблема вертикальной передачи ВИЧ - от матери к ребенку - остается одной из ключевых задач глобальной медицины. Недавний отчет Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) демонстрирует историческое достижение: Бразилия впервые в своей истории полностью преодолела этот путь передачи вируса. Страна стала 19-й в мире и первой с населением более 100 миллионов человек, которая достигла такого результата. Достижения Бразилии основаны на комплексных медицинских программах, обеспечивающих своевременный доступ к диагностике и терапии для всех слоев населения. ВОЗ официально подтвердило, что уровень передачи ВИЧ от матери к ребенку снизился до менее двух процентов. Более 95% беременных женщин в стране получают регулярный скрининг на ВИЧ и необходимое лечение в рамках стандартного ведения беременности. Изначально программа тестировалась в крупных муниципалитетах и штатах с населением более 100 тысяч человек, а затем была масштабирована на всю страну. Такой подход позволил унифицировать ста ...>>

Нанослой германия увеличивает эффективность солнечных батарей на треть 02.01.2026

Разработка высокоэффективных солнечных батарей остается одной из ключевых задач современной энергетики. Недавнее исследование южнокорейских ученых позволило повысить производительность тонкопленочных солнечных элементов почти на 30%, что открывает новые перспективы для возобновляемых источников энергии, гибкой электроники и сенсорных устройств. Команда исследователей сосредоточилась на элементах на основе моносульфида олова (SnS) - нетоксичного и доступного материала, который идеально подходит для гибких солнечных панелей. До настоящего времени эффективность SnS-устройств оставалась низкой из-за проблем на границе контакта с металлическим электродом. В этой области возникали структурные дефекты, диффузия элементов и электрические потери, что существенно ограничивало возможности таких батарей. "Этот интерфейс был главным барьером для достижения высокой производительности", - отмечает профессор Джейонг Хо из Национального университета Чоннам. Для решения этих проблем ученые предлож ...>>

Электростатическое решение для борьбы с льдом и инеем 01.01.2026

Борьба с льдом и инеем на транспортных средствах и критически важных поверхностях зимой остается сложной и затратной задачей. Ученые из Virginia Tech разработали инновационную технологию, способную разрушать лед и иней без использования тепла или химических реагентов, что открывает новые возможности для безопасной и экологичной зимней эксплуатации транспорта. Исследователи обнаружили, что лед и иней образуют кристаллическую решетку с так называемыми ионными дефектами - заряженными участками, способными перемещаться под воздействием электрического поля. Эти дефекты являются ключом к управлению прочностью льда и его удалением с поверхностей. Когда на замерзшую поверхность подается положительный электрический заряд, отрицательные ионные дефекты притягиваются к источнику поля. Это вызывает разрушение кристаллической решетки льда, в результате чего часть льда буквально "отскакивает" от поверхности. Такой эффект позволяет удалять лед без применения внешнего тепла или химических средств ...>>

Случайная новость из Архива Смартфон Samsung Galaxy Quantum5на основе квантовых вычислений 05.09.2024 Samsung сделала важный шаг на пути к внедрению передовых технологий, представив новый смартфон на базе квантовых вычислений. Модель под названием Galaxy Quantum5, разработанная в сотрудничестве с компаниями SK Telecom и ID Quantique, представляет собой усовершенствованную версию популярного Galaxy A55, но с уникальным уровнем безопасности, обеспечиваемым квантовым чипом Quantum 5. Ключевым элементом нового устройства стал чип безопасности Quantum 5, который использует принципы квантовой физики для генерации случайных чисел. Эти числа являются значительно более надежными и непредсказуемыми по сравнению с традиционными методами, что существенно усиливает защиту данных на смартфоне. Благодаря квантовому чипу, Galaxy Quantum5 обеспечивает максимальную безопасность для хранения и передачи данных, включая биометрические данные, пароли и аккаунты пользователей. Появление Galaxy Quantum5 на рынке знаменует собой важный этап в интеграции квантовых вычислений в повседневную жизнь. Хотя по большинству технических характеристик смартфон аналогичен Galaxy A55 - он оснащен процессором Exynos 1480, имеет 8 ГБ оперативной памяти, 128 ГБ встроенной памяти и 6,6-дюймовый Super AMOLED дисплей с частотой обновления 120 Гц - его главное отличие заключается в инновационном подходе к безопасности. Стоимость Galaxy Quantum5 составляет около $465, что делает его доступным выбором для пользователей, стремящихся к высшему уровню защиты своих данных. Этот смартфон - не просто устройство для связи и развлечений, но и инструмент, обеспечивающий безопасность в цифровую эпоху. Внедрение квантового чипа в смартфон - это не только технологический прорыв, но и важный шаг к более безопасному будущему, где защита данных становится приоритетом. Samsung демонстрирует, как квантовые технологии могут быть интегрированы в повседневные устройства, повышая их функциональность и надежность. Galaxy Quantum5 является примером того, как квантовые вычисления постепенно входят в нашу повседневную жизнь, открывая новые возможности для защиты данных и безопасности. В будущем такие технологии могут стать стандартом для всех мобильных устройств, задавая новый уровень безопасности в цифровом мире.

Другие интересные новости:

▪ Европа нагревается быстрее других континентов

▪ Электромобиль Hyundai IONIQ 6

▪ Акустика Стоунхенджа

▪ Гибкая память

▪ Диагностика простуды до появления симптомов

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Инфракрасная техника. Подборка статей

▪ статья Белая горячка. Крылатое выражение

▪ статья Кто сделал первый двигатель? Подробный ответ

▪ статья Понятие Безопасность производственной деятельности

▪ статья Кнопочный пульт. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Звуковой сигнализатор перегрузки блока питания. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025