Сетевой светодиодный светильник. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Освещение

 Комментарии к статье

До недавнего времени наиболее популярными источниками света были лампы накаливания несмотря на их низкий КПД и ограниченный ресурс - всего 1000 ч. На смену им пришли энергосберегающие компактные люминесцентные лампы (КЛЛ) с заявленным ресурсом до 10 000 ч. При ежесуточной, например, пятичасовой работе срок службы такой лампы должен быть не менее пяти лет, но на практике нередко оказывается значительно короче - выходит из строя ЭПРА (электронный пускорегулирующий аппарат, называемый еще электронным балластом), перегорают нити накаливания. В настоящее время все чаще применяют светильники на основе сверхъярких светодиодов белого цвета свечения, ресурс которых достигает 100 000 ч (расчетный срок службы при той же ежесуточной работе - свыше 50 лет). Иными словами, такой светильник практически вечен. Однако для реализации потенциального ресурса светодиодов необходим сетевой источник питания, не снижающий надежность светодиодов, ведь, как известно, надежность и долговечность системы определяются параметрами ее наименее надежного и долговечного элемента.

В последние годы в журнале "Радио" опубликованы описания нескольких светильников на основе светодиодов. Для питания некоторых из них [1, 2] применены сетевые источники с балластным конденсатором. Недостаток таких светильников - низкая надежность. При включении в сеть через светодиоды могут протекать опасные импульсы тока, они не защищены от воздействия импульсных помех, 'которые могут вывести их из строя.

Не лишены недостатков и светильники с импульсными источниками питания [3, 4]. Они содержат относительно большое число элементов и не обладают достаточной надежностью. Как показывает практика, более половины всех отказов электронной аппаратуры происходит из-за выхода из строя импульсных блоков питания, а при сроках эксплуатации свыше пяти лет их отказы становятся преобладающими.

Общий недостаток названных светильников - небольшое число светодиодов, из-за чего невозможно организовать равномерное освещение достаточно большой площади.

Рис. 1

Когда мне понадобился экономичный светильник для досвечивания рассады, я изготовил его по схеме, показанной на рис. 1. Устройство содержит мостовой выпрямитель VD2, сглаживающий конденсатор С2, стабилизатор тока на интегральном параллельном стабилизаторе DA1 и транзисторе VT1 и 90 сверхъярких светодиодов EL1-EL90. Резистор R1 выполняет несколько функций: ограничивает ток пробоя ограничительного диода (сапрессора) VD1 при его срабатывании от импульсной помехи и зарядный ток конденсаторов С1 и С2, образует совместно с первым из них фильтр, снижающий уровень высокочастотных и импульсных помех, и, наконец, служит своеобразным предохранителем (плавкой вставкой), перегорающим при возможных коротких замыканиях и пробое конденсаторов и диодного моста.

Конденсатор С2 снижает пульсации выпрямленного напряжения и повышает яркость свечения светодиодов. Сапрессор VD1 ограничивает импульсные помехи, существенно повышая надежность устройства. Схема стабилизатора тока заимствована из [5] и перерассчитана для стабилизации коллекторного тока на уровне 20 мА. Это значение, согласно [6], оптимально для большинства белых сверхъярких светодиодов диаметром 3 и 5 мм. Прямое падение напряжения на них - 3...4 В, поэтому число светодиодов в светильнике необходимо подобрать экспериментально, контролируя напряжение на коллекторе транзистора VT1. Чем оно больше, тем в более широком интервале сетевого напряжения работоспособен светильник, но тем ниже КПД, и наоборот.

Резисторы R1, R2 (МЛТ-0,5) и R3 (МЛТ-0,25) желательно применить состарившиеся, 70-80-х годов выпуска (их сопротивление в процессе эксплуатации светильника будет изменяться значительно меньше, чем изготовленных недавно). Конденсатор С1 - импортный пленочный помехоподавляющий емкостью 0,15...0,47 мкФ с номинальным переменным напряжением не ниже 250 В, С2 - оксидный импортный, способный работать при повышенной температуре (на корпусе такого конденсатора обычно есть надпись "105 °С"). Для повышения долговечности желательно герметизировать эпоксидным компаундом торец его корпуса и выводы. Это весьма действенная мера: доработанные таким образом конденсаторы К50-6, например, работают у меня с 70-х годов прошлого столетия, не теряя емкости.

Симметричный сапрессор 1.5КЕ400СА можно заменить двумя включенными встречно-последовательно 1,5КЕ400 или 1,5КЕ400А фирмы SGS-Thomson или менее мощными Р4КЕ400, Р6КЕ400 других фирм.

Обратное напряжение диодного моста VD2 должно быть не менее 800 В, выпрямленный ток - не менее 1 А (кроме указанного на схеме RS107, подойдут, например, DB107, 2W10, DF10). Можно применить мост и из отдельных диодов с такими же параметрами (1 N4007, FR107, КД257Г, КД247Д). Параллельный стабилизатор TL431CLP заменим отечественным КР142ЕН19А - в примененном режиме он работает вполне надежно. Транзистор выбирают из следующих соображений: при задан-

ном резистором R2 токе базы его статический коэффициент передачи тока h21э должен быть не менее 30 и, кроме того, он должен выдерживать без повреждения короткое замыкание нагрузки (т. е. напряжение на коллекторе 300 В) и рассеивать мощность не менее 300 В х 0,02 А = 6 Вт. Этим требованиям удовлетворяют, например, отечественные транзисторы КТ940А, КТ8108Б, КТ8127А1 и импортные 2SC1446, 2SC2241.

Сверхъяркие светодиоды белого свечения могут быть любого типа и диаметра, способные надежно работать при токе 20 мА. Комбинируя светодиоды с различным углом излучения, добиваются необходимой равномерности освещения. Для придания свету желаемого оттенка часть из них заменяют светодиодами соответствующего цвета свечения.

Рис. 2

Исходя из специфики применения, было изготовлено два светильника (рис. 2). В одном из них (по рисунку - верхнем), предназначенном для освещения небольшой площади, все светодиоды и сетевой источник питания смонтированы в одном корпусе, изготовленном из отрезка электротехнического короба (кабель-канала) сечением 25x16 мм и длиной 400 мм. Источник питания второго светильника смонтирован в сетевой вилке, а светодиоды группами по 10 шт. размещены в девяти корпусах (один из них показан на рис. 2 внизу), изготовленных из отрезков кабель-канала сечением 16x16 мм. Такая конструкция позволяет оперативно изменять уровень и площадь освещения. При установке светильника корпусы соединяют один с другим и с блоком питания изолированными проводами.

Монтаж обоих устройств - навесной, детали в корпусах закреплены термоклеем.

Следует учесть, что сверхъяркие светодиоды очень чувствительны к перегреву, поэтому при пайке необходимо соблюдать осторожность. Не допустить перегрева поможет технологический прием: перед пайкой между выводами светодиодов помещают ватные тампоны, пропитанные дистиллированной водой, которые удаляют после пайки.

Литература

1. Бутов А. Светодиодный светильник. - Радио, 2010, № 2, с. 33.
2. Сергеев А. Светодиодная сетевая лампа. - Радио, 2004, № 9, с. 40, 41.
3. Косенко С. Сетевая светодиодная лампа с блоком питания на микросхеме Viper22A. - Радио, 2010, № 4, с. 21-23.
4. Косенко С. Светодиодная лампа с ИИП-стабилизатором тока. - Радио, 2010, № 12, с. 17-19.
5. Нечаев И. Необычное применение микросхемы КР142ЕН19А. - Радио, 2003, № 5, с. 53, 54.
6. Чуднов В. Сверхъяркие светодиоды белого свечения. - Радио, 2004, № 9, с. 47, 48.

Автор: К. Мороз

Смотрите другие статьи раздела Освещение.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Экраны влияют на детей неравномерно в разном возрасте 01.08.2026

Планшеты и смартфоны давно стали привычной частью повседневной жизни даже самых маленьких детей. Родители часто используют гаджеты, чтобы успокоить малыша или занять его на время, однако ученые все чаще задаются вопросом, как экранное время сказывается на развитии мозга и будущей способности к обучению. Новое исследование показывает, что значение имеет не только продолжительность просмотра, но и возраст, в котором ребенок проводит время перед экраном. Ученые наблюдали детей от рождения до 8 лет. Оказалось, что больше всего экраны влияют на мозг в два периода - в раннем младенческом возрасте и перед поступлением в школу. У детей, много времени проводивших перед экранами в эти возрастные точки, в 9 лет были несколько хуже успехи в обучении, а в 10,5 лет хуже работала рабочая память - способность удерживать и обрабатывать информацию здесь и сейчас. Исследователи из Франции и Сингапура проанализировали данные 502 детей и выделили два ключевых этапа. У младенцев мозг развивается очень ...>>

Умные жилеты, спасающие от жары 01.08.2026

Летняя жара в больших городах все чаще становится серьезным испытанием для людей, работающих на открытом воздухе. Мусорщики, строители и другие специалисты вынуждены проводить часы под палящим солнцем, рискуя перегревом. Китайские инженеры предложили практичное решение - специальные охлаждающие жилеты, которые помогают снизить ощущаемую температуру примерно на 10 градусов. Пока мир страдает от сильной жары, китайские инженеры разработали "умные" жилеты с климат-контролем. Жилеты с кондиционированием почти не отличаются от обычной рабочей одежды. Главное отличие - в системе охлаждения. В городе Нанкин в жилет вмонтированы два вентилятора, работающих от портативных аккумуляторов. Одного заряда хватает на 3-4 часа непрерывной работы. В Чанчжоу решили разместить в карманах охлаждающие элементы с материалом, который при нагревании переходит из твердого состояния в жидкое, активно поглощая тепло. Это поддерживает комфортную температуру в течение 2,5-4 часов. Такие жилеты выглядят почти ...>>

Летающие ветротурбины 3 МВт вышли в серию 31.07.2026

Традиционные ветряные электростанции зависят от силы и стабильности ветра у поверхности земли, где воздушные потоки часто бывают слабыми и порывистыми. На больших высотах ветер обычно сильнее и постояннее, поэтому инженеры уже давно рассматривают возможность подъема турбин в воздух. Китайская компания сделала важный шаг в этом направлении, перейдя от испытаний к мелкосерийному производству. Компания Beijing Linyi Yunchuan Energy Technology запустила мелкосерийное производство летающей ветротурбины S2000, а в провинции Чжэцзян возводят отдельный завод по производству материалов для оболочки аппарата. У компании уже есть предварительные договоренности с прибрежными городами и горными регионами, которые рассматривают возможность использования этой технологии для удовлетворения собственных энергетических потребностей. Прототип, который полгода назад только что поднялся в небо над Сычуанем, теперь превращается в целую отрасль. Идея S2000 проста: вместо того чтобы устанавливать ветряну ...>>

Случайная новость из Архива MCP1810 - LDO c самым низким Iq в отрасли 06.11.2017 Компания Microchip представила новый линейный регулятор MCP1810 с самым низким среди аналогов током собственного потребления на холостом ходу - всего 20 нА. Этот показатель более чем в 25 раз ниже, чем у ближайшего конкурента на рынке. Такой низкий показатель по току собственного потребления позволяет значительно увеличить время работы от батарейки или аккумулятора. Обвязка микросхемы состоит всего из 2-х керамических конденсаторов, которые гарантируют стабильную работу во всем диапазоне входных напряжений. Микросхема производится в корпусе VDFN8 (размер 2х2 мм). Благодаря всем этим техническим особенностям, регулятор отлично впишется в любой компактный дизайн. Технические характеристики: Диапазон входных напряжений питания: 2,7...5,5 В; Максимальный выходной ток: 150 мА; Варианты предустановленного значения выходного напряжения: 1,2/1,8/2,5/3.0/3,3/4.2 В; Ток собственного потребления Iq в режиме холостого хода: 20 нА (тип.); Ток собственного потребления Ishdn в выключенном состоянии: 1 нА (тип.); Области применения: Портативная и носимая электроника; Малопотребляющие устройства с батарейным питанием; Смарт-карты; Устройства сбора и накопления энергии; Индивидуальные медицинские приборы; Датчики с батарейным питанием.

Другие интересные новости:

▪ Компьютерная мышь контролирует биометрические параметры

▪ Измерение ядерного рассеяния солнечных нейтрино

▪ Карманный цифровой стробоскоп PK2

▪ Apple TV

▪ Самосвал, работающий на водороде

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Должностные инструкции. Подборка статей

▪ статья Принцип "Laissez faire, laissez passer". Крылатое выражение

▪ статья Сколько у вещества агрегатных состояний? Подробный ответ

▪ статья Станочник шпалопильного станка. Типовая инструкция по охране труда

▪ статья Классификация мыл. Простые рецепты и советы

▪ статья Системы воздушного охлаждения генераторных ламп. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026