Светодиодные лампы аварийного освещения. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Освещение

 Комментарии к статье

При пропадании сетевого напряжения в подсобных или служебных помещениях желательно поддерживать хотя бы минимальный уровень освещенности, чтобы принять какие-то меры по устранению неисправности или покинуть помещение. В таком случае помогут лампы, способные светить некоторое время после отключения сетевого напряжения. Для них потребуется автономный источник питания или накопитель энергии, например, конденсатор большой емкости или аккумулятор. В качестве ламп аварийного освещения целесообразно использовать светодиодные, поскольку они самые экономичные.

Для того чтобы лампа могла светить и после пропадания напряжения в сети, она, конечно, должна содержать встроенный источник энергии. В простейшем случае им может быть оксидный конденсатор относительно большой емкости, способный накопить в дежурном режиме энергию, достаточную для поддержания небольшой освещенности помещения в течение нескольких десятков секунд.

Рис. 1

Схема такой лампы аварийного освещения показана на рис. 1. Ее можно изготовить на основе серийно выпускаемой светодиодной лампы либо сделать самостоятельно на базе элементов светодиодного карманного фонаря или отдельных светодиодов (см. статью "Сетевая лампа из светодиодов фонаря" в "Радио", 2013, № 2, с. 26). В дежурном режиме соединенные последовательно светодиоды питаются от источника, состоящего из балластного конденсатора С1, диодного моста VD1-VD4 и сглаживающего конденсатора С2. Конденсатор С3 - накопительный, сразу после подачи напряжения сети он заряжается от мостового выпрямителя через диод VD6, а когда светодиоды начнут светить, - через резистор R3 от однополупериодного выпрямителя на диоде VD5. На транзисторах VT1, VT2 собран стабилизатор тока, обеспечивающий равномерную разрядку конденсатора С3 и поддержание постоянной яркости свечения светодиодов в аварийном режиме.

В дежурном режиме ток через светодиоды зависит в основном от емкости конденсатора С1, тока стабилизатора (в данном случае - около 1 мА) и числа светодиодов N (например, при N = 21 и емкости конденсатора, указанной на схеме, этот ток - около 20 мА). Резистор R2 ограничивает бросок зарядного тока при включении лампы, а через резистор R1 разряжается конденсатор С1 при ее отключении. В аварийной ситуации, когда сетевое напряжение пропадает, светодиоды питаются от накопительного конденсатора С3 через стабилизатор тока. Неизменное минимальное освещение поддерживается около 20 с, после чего яркость светодиодов плавно уменьшается в течение примерно 30 с. Увеличить продолжительность аварийного освещения можно увеличением емкости конденсатора С3.

Рис. 2

Все детали, кроме светодиодов, монтируют на печатной плате, чертеж которой показан на рис. 2. Резисторы - С2-33, Р1-4, конденсаторы С2, С3 - оксидные импортные, С1 - от вышедшей из строя энергосберегающей компактной люминесцентной лампы (КЛЛ) или импортные, рассчитанные на работу при переменном напряжении 250...400 В. Из нее же извлечены и диоды 1N4007. Биполярный транзистор - любой из серий КТ315, КТ3012. Смонтированную плату помещают в пластмассовый корпус от КЛЛ деталями в сторону цоколя.

Небольшая емкость накопительного конденсатора С3 не позволяет обеспечить продолжительное свечение лампы в аварийном режиме. Увеличение его емкости ведет к существенному увеличению габаритов. Выходом из этой ситуации может быть применение ионистора - конденсатора большой емкости (до нескольких фарад). Однако номинальное напряжение ионистора, как правило, не превышает 5 В, поэтому от него можно питать один светодиод или несколько включенных параллельно.

Рис. 3

Схема такой лампы показана на рис. 3. В дежурном режиме светодиоды питаются от выпрямителя на диодах VD1-VD4, подключенного к сети через балластный конденсатор С1. При этом через соединенные последовательно светодиоды EL1-ELN-3 протекает ток около 20 мА, а через каждый из включенных параллельно ELN-2-ELN - втрое меньший. Для выравнивания тока через них служат токоограничивающие резисторы R3-R5, которые при налаживании подбирают так, чтобы суммарное падение напряжения на них и светодиодах ELN-2-ELN не выходило за пределы 4,5...5 В. До этого напряжения и заряжается ионистор С3. В первое время после включения лампы в сеть (пока он не зарядится до напряжения 3...3.3 В) светодиоды ELN-2-ELN не светят.

При пропадании сетевого напряжения ионистор начинает разряжаться через эти светодиоды и в лампе светят только они. Продолжительность свечения зависит от емкости ионистора и числа подключенных к нему светодиодов. Увеличение их числа требует пропорционального увеличения сопротивления включенных последовательно с ними резисторов, и поскольку ток разрядки ионистора при этом возрастает, продолжительность аварийного освещения сокращается.

Существенно продлить свечение лампы в аварийном режиме можно, заменив ионистор малогабаритным Li-ion аккумулятором (или батареей из Ni-Cd аккумуляторов) от сотового телефона или радиотелефона. Подборкой резисторов R3-R5 (при отключенном аккумуляторе) устанавливают на них и включенных последовательно с ними светодиодах ELN-2-ELN напряжение4...4,1 В при использовании Li-ion аккумулятора или 4,3...4,4 В, если применена батарея из трех Ni-Cd или Ni-MH аккумуляторов (именно до этих значений напряжения они и заряжаются в дежурном режиме). При пропадании сетевого напряжения светодиоды ELN-2-ELN питаются от аккумулятора. Запаса его энергии хватает на несколько часов непрерывной работы. По мере разрядки его напряжение и ток через светодиоды уменьшаются, но благодаря их нелинейной вольт-амперной характеристике полной разрядки не произойдет. Последовательно с аккумулятором можно установить выключатель SA1 для его отключения, например, при транспортировке лампы.

Для увеличения яркости ламп, собранных по схеме на рис. 3, в аварийном режиме следует увеличить число параллельно соединенных светодиодов. В принципе, можно включить параллельно все светодиоды лампы, но в этом случае для обеспечения нормальной яркости в дежурном режиме придется существенно увеличить емкость балластного конденсатора С1, что приведет к нежелательному увеличению (до нескольких сотен миллиампер) потребляемого от сети тока. Кроме того, если аккумулятор разряжен, яркость свечения лампы в первое время после включения может быть низкой, так как существенная часть тока пойдет на зарядку аккумулятора.

Рис. 4

Возможный выход из положения - последовательное соединение нескольких групп параллельно включенных светодиодов (рис. 4). Для изготовления такой лампы была применена печатная плата от фонаря с 32 светодиодами, соединенными параллельно. На плате они расположены так: 4 - в центре, 17 - по внешней окружности, 11 - по промежуточной. Последние выделены в группу (EL12-EL22), питаемую в аварийном режиме от аккумулятора, а остальные разделены на две группы, одна из которых содержит также 11 светодиодов (EL1-EL11), а вторая - десять (EL23-EL32). Эти группы и токоограничивающий резистор R3 включены последовательно, для чего соответствующие печатные проводники на плате перерезаны, а необходимые соединения выполнены отрезками изолированного провода.

Потребляемый этой лампой ток определяется емкостью балластных конденсаторов С1, С2 и равен примерно 100 мА, т. е. через каждый светодиод течет ток около 9 мА. Конденсатор С3 сглаживает пульсации выпрямленного напряжения, делая свечение светодиодов более ровным. В дежурном режиме на светодиодах EL12-EL22 и резисторе R3 (его подбирают при налаживании) падает напряжение около 4,1 В, до которого и заряжается Li-ion аккумулятор G1. Если применена батарея из трех Ni-Cd или Ni-MH аккумуляторов, это напряжение следует увеличить до 4,4 В. Выключатель SA1 выполняет ту же функцию, что и в предыдущей конструкции.

Рис. 5

Все детали, кроме светодиодов и резистора R3, монтируют на печатной плате из фольгированного стеклотекстолита, изготовленной по чертежу, показанному на рис. 5. Смонтированную плату и аккумулятор размещают в корпусе диаметром 57 мм от КЛЛ мощностью 35 Вт так, чтобы конденсаторы С1 и С2, предварительно обмотанные изоляционной лентой, оказались в цокольной части. Выключатель устанавливают на его боковой стенке. Внешний вид лампы показан на рис. 6.

Рис. 6

Для того чтобы яркость свечения лампы с последовательно соединенными светодиодами оставалась в аварийном режиме такой же, как и в дежурном, ее необходимо дополнить питаемым от аккумулятора повышающим преобразователем напряжения. Схема такой лампы показана на рис. 7. В дежурном режиме светодиоды EL1-ELN питаются током 15...20 мА от узла питания, состоящего из балластного конденсатора С1, диодного моста VD1 - VD4 и сглаживающего конденсатора С2. Напряжение, до которого заряжается аккумулятор G1, устанавливают подборкой резистора R3.

Рис. 7 (нажмите для увеличения)

Преобразователь напряжения содержит микросхему DD1, транзистор VT1, повышающий импульсный трансформатор Т1 и выпрямитель на диодах VD6-VD9. На элементе DD1.1 собран генератор импульсов с частотой следования около 30 кГц, на DD1.2 - формирователь управляющих импульсов. Соединенные параллельно элементы DD1.3, DD1.4 выполняют функции инвертирующей буферной ступени. С ее выхода импульсы поступают на затвор переключательного полевого транзистора VT1 . При питании от сети и замкнутых контактах выключателя SA1 аккумулятор G1 заряжается через светодиоды EL1 -ELN-1 и стабилитрон VD5. На один из входов элемента DD1.1 (вывод 5) через резистор R4 подано напряжение положительной полярности (около 4 В), а через резистор R5 - отрицательной (около 6 В) со стабилитрона VD5.

В результате напряжение на этом входе имеет низкий уровень, генератор заторможен и преобразователь не работает. При пропадании сетевого напряжения на вход элемента DD1.1 поступает напряжение высокого уровня от аккумулятора G1, генератор включается и на светодиоды подается напряжение питания с выпрямителя на диодах VD6-VD9. Подстроечным резистором R7 можно в широких пределах изменять длительность управляющих импульсов и тем самым - яркость свечения лампы в аварийном режиме. Работоспособность преобразователя сохраняется при снижении напряжения питания до 2,8 В.

Рис. 8

Резисторы R1, R2 (МЛТ), конденсаторы С1 (К73-17 или от КЛЛ), С2 (оксидный импортный) и диоды VD1-VD4 (также от КЛЛ) размещены на двусторонней печатной плате, чертеж которой показан на рис. 8. Монтаж в основном поверхностный. Конденсатор С2 устанавливают параллельно плате и приклеивают к ней клеем "Момент". Четыре отверстия в правой части платы предназначены для прохода выводов диодов VD1-VD4 (их припаивают к печатным проводникам обеих сторон). После проверки смонтированную плату обматывают двумя слоями изоляционной ленты и помещают в цокольную часть корпуса КЛЛ.

Рис. 9

Преобразователь собран на печатной плате, изготовленной по чертежу на рис. 9. Монтаж - поверхностный. Конденсаторы С5-С7 и диоды VD6-VD9 - от КЛЛ, подстроечный резистор R7 - СПЗ-19а.

Для изготовления трансформатора Т1 использован балластный дроссель от КЛЛ мощностью 10 Вт. Надо подобрать дроссель, конструкция которого позволяет без разборки намотать дополнительную обмотку - 10 витков провода МГТФ-0,2. В трансформаторе она будет выполнять функцию первичной (I) обмотки, а вторичной (II) станет обмотка дросселя.

Li-ion аккумулятор от сотового телефона приклеен к плате на стороне, свободной от элементов. Выключатель SA1 - движковый ПД9-1 или аналогичный импортный. Внешний вид преобразователя вместе с платой светодиодов (от сетевой лампы с последовательным соединением 21 светодиода) показан на рис. 10.

Рис. 10

В заключение следует отметить, что повышающий преобразователь можно собрать и на специализированной микросхеме, это, кстати, позволит уменьшить его размеры. Лампу с преобразователем можно использовать как ручной фонарь, но в этом случае в качестве источника питания желательно применить батарею, составленную из трех Ni-MH аккумуляторов.

Автор: И. Нечаев

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 Одежда из молока 05.01.2001 Если такие природные волокна, как шелк и шерсть, состоят из белка, то нельзя ли делать искусственные волокна из других белков, например из молочных? Идея возникла еще полвека назад, но изготовленное тогда молочное волокно пахло хорошо выдержанным сыром, что исключало его применение в одежде. Сейчас во Франции и в Италии разработан способ получения тканей из молока, совершенно не имеющих запаха. Эти ткани легче шелка и меньше его склонны мяться. Правда, молочная одежда будет весьма дорогой: для получения грамма волокна требуется переработать два литра молока.

Другие интересные новости:

▪ Сервис IBM Watson Discovery Advisor

▪ Бактерии кишечной палочки для производства электроэнергии

▪ Мобильные процессоры Intel Alder Lake-HX

▪ Комплект Cool Bitts ICEbox для экспериментов с иммерсионным охлаждением

▪ Разработан простой способ создания гибких алмазов

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Аудиотехника. Подборка статей

▪ статья Настройка акустики в автомобиле с помощью монозаписей. Искусство аудио

▪ статья Что такое промышленный алмаз? Подробный ответ

▪ статья Обязанности и ответственность персонала в области пожарной безопасности

▪ статья Протрава для имитации палисандрового дерева. Простые рецепты и советы

▪ статья Усовершенствование приемника с ФАПЧ. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025