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ENZYKLOPÄDIE DER FUNKELEKTRONIK UND ELEKTROTECHNIK Wander-LED-Lampe. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik
Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Beleuchtung Das vorgeschlagene Gerät ist eine tragbare und leichte LED-Lampe. Die Stromversorgung kann entweder über die eingebaute Batterie oder über eine Autobatterie erfolgen. Es lässt sich bequem mitnehmen und wird daher bei Touristen, Autoliebhabern und Sommerbewohnern Verwendung finden. Mit dem Aufkommen handelsüblicher, hochheller weißer LEDs und darauf basierender Fertiglampen entstand die Idee, eine einfache tragbare Lampe zu entwickeln, die die bisher verwendete fluoreszierende Campinglampe ersetzen sollte. Das Diagramm der vorgeschlagenen LED-Lampe ist in Abb. dargestellt. 1. Seine Basis ist die weit verbreitete Mikroschaltung MC34063A, die nach einer Standardschaltung eines Impuls-Flyback-Boost-Spannungswandlers angeschlossen ist.
Als Basis diente eine fertig konfektionierte ungeregelte Lampe „K48 ERA“ mit 48 LEDs. Sie verfügt über Halterungen für drei AA-Batterien mit einer Spannung von 1,5 V. An der Rückwand des Lampenkörpers sind zwei Magnete angebracht, die eine Befestigung an einer Metallstruktur, beispielsweise einer Autokarosserie, ermöglichen. Nach dem Öffnen der Lampe stellte sich heraus, dass alle XNUMX LEDs ohne Strombegrenzungswiderstand parallel geschaltet waren. Bei einem solchen Schema kann es naturgemäß nicht zu einer gleichmäßigen Stromverteilung zwischen den LEDs kommen. Es war notwendig, sie je nach den Fähigkeiten des Chips unterschiedlich zu aktivieren. Da die maximale Ausgangsspannung für diesen Wandlertyp durch die maximal zulässige Kollektor-Emitter-Spannung des Ausgangstransistors der Mikroschaltung begrenzt ist (bei MC34063A sind es 40 V), wurde beschlossen, die LEDs in Sechsergruppen in Reihe einzuschalten , und verbinden Sie die Gruppen parallel. Das ergibt insgesamt acht Gruppen.
Durch Ändern der Ausgangsspannung des Konverters wird die Helligkeit der LEDs über den variablen Widerstand R3 angepasst. Die Spannung vom Widerstand R3 des Motors über die Schaltung VD4, R4, R5 wird einem der Eingänge des Mikroschaltungskomparators (Pin 5) zugeführt und mit einer Referenzspannung von 1,25 V der internen Quelle verglichen. Wenn die an Pin 5 der Mikroschaltung angelegte Spannung 1,25 V überschreitet, ändert sich das Tastverhältnis der Wandlerimpulse und seine Ausgangsspannung sinkt. Wenn der von einer LED-Gruppe verbrauchte Strom 16...20 mA beträgt, beträgt die Spannung an ihr etwa 19 V und hängt von der Temperatur ab. Um die LEDs EL1-EL48 bei maximaler Beleuchtung vor Überstrom zu schützen, wurde im Konverter ein Strombegrenzungsmodus eingeführt. Der Spannungsabfall am Widerstand R7, der als Stromsensor fungiert, wird auch über den Widerstand R6 an Pin 5 der Mikroschaltung geliefert. Wenn die Spannung an ihm über 1,25 V ansteigt, sinkt die Ausgangsspannung des Wandlers, wodurch der Strom durch die LEDs begrenzt wird. Der Stromwert 1 limit durch die LEDs, bei dem die Begrenzung erfolgt, kann mit der Formel I limit = 1.25/R7 berechnet werden. Da der Typ der in der Lampe verwendeten LEDs nicht bekannt war, wurde deren maximal zulässiger Strom wie bei den meisten sichtbaren Leuchtdioden in einem Gehäuse mit 20 mm Durchmesser mit 5 mA angenommen. Bei einem Widerstandswert von R7 von 75 Ohm erfolgt die Strombegrenzung bei 16,6 mA. Um den Strom gleichmäßig auf die LED-Gruppen zu verteilen (vorausgesetzt, dass sich die Strom-Spannungs-Kennlinien jeder Gruppe von LEDs desselben Typs geringfügig unterscheiden), werden die Widerstände der Widerstände R7-R14 gleich gewählt. Wie Messungen zeigten, erwies sich diese Annahme als richtig und bei allen funktionierenden LEDs unterschieden sich die Ströme in den Gruppen geringfügig, wenn sich die Helligkeit ihres Leuchtens von Null auf Maximum änderte. Die Diode VD4 eliminiert die Überbrückung des Signals vom Stromsensor R7, wenn sich der variable Widerstand R3 gemäß dem Diagramm in der unteren Position befindet, was dem Modus maximaler Helligkeit entspricht. Um den Ausgangstransistor der Mikroschaltung vor einem Ausfall durch erhöhte Spannung im Falle einer versehentlichen Lastunterbrechung zu schützen, wird die Schaltung VD2, VD3, R5 verwendet. Im Normalmodus überschreitet die Spannung am Ausgang des Wandlers (am Kondensator C4) 20...21 V nicht, was weniger als die gesamte Stabilisierungsspannung der Zenerdioden VD2 und VD3 (UCI = 24 V) ist Sie sind geschlossen. Bei einer Unterbrechung des Lastkreises steigt die Spannung am Ausgang des Wandlers und die Zenerdioden VD2 und VD3 öffnen. In diesem Fall überschreitet die Spannung an Pin 5 der Mikroschaltung 1,25 V und die Ausgangsspannung des Wandlers wird gemäß der Formel Uout = Uist + 1,25(R5+R6+R7)/(R6+R7) begrenzt. . Bei den ausgewählten Elementnennwerten beträgt die Leerlauf-Ausgangsspannung etwa 26,5 V. Der Schalter SA1 wählt die Stromquelle der Lampe: eingebaut oder extern. Wenn die Lampe über eine externe 12-V-Quelle mit Strom versorgt wird, werden alle LEDs EL1-EL48 aktiviert. In diesem Fall beträgt der vom Gerät verbrauchte Strom im Modus maximaler Helligkeit etwa 290 mA. Wenn die Lampe mit einer eingebauten Batterie aus drei Batterien oder galvanischen Zellen der Größe AA betrieben wird, schalten die SA1.2-Schaltkontakte sechs Gruppen von LEDs EL13-EL48 aus, sodass nur zwei in Betrieb bleiben: EL1-EL12. In diesem Fall überschreitet der vom Gerät im maximalen Helligkeitsmodus verbrauchte Strom 300 mA nicht. Die Deaktivierung der LEDs EL13-EL48 ist für eine rationelle Nutzung der Energie des eingebauten Akkus erforderlich. Geschieht dies nicht, beträgt der Stromverbrauch bei maximaler Helligkeit etwa 1,2 A. Natürlich kann man in diesem Fall nicht mit einem dauerhaften Betrieb des eingebauten Akkus rechnen. Befindet sich der Stellwiderstand R3 in der oberen Position im Diagramm, entsprechend einer Helligkeit von Null, nimmt das Gerät einen Strom von 3...5 mA aus der Stromquelle auf. Die HL1-Hochhelligkeits-LED signalisiert, dass das Gerät eingeschaltet ist und ist notwendig, um zu verhindern, dass die Batterien durch ein versehentlich eingeschaltetes Gerät mit auf Minimum eingestellter Helligkeitsregelung entladen werden. Der Strom durch die LED wird durch den Feldeffekttransistor VT3 auf 5...1 mA stabilisiert. Der Stromstabilisator sorgt für eine konstante Helligkeit der HL1-LED beim Umschalten der Stromversorgung der Lampe von einer externen 12-V-Quelle auf eine eingebaute Spannung von 3,6...4,5 V. Durch die Verwendung einer HL1-LED mit erhöhter Helligkeit können Sie deren Leuchten wahrnehmen bei einer solchen Strömung während der Tagesstunden. Das Gerät verwendet feste MLT-Widerstände und einen variablen Widerstand R3 SP4-1 mit einer Leistung von 0,5 W. Oxidkondensatoren sind importierte Miniatur-Tantalkondensatoren mit radialen Anschlüssen, der Rest sind KM-56-Keramikkondensatoren. Wir werden den Transistor KP303G (VT1) durch KP303D ersetzen. LED HL1 – jede erhöhte Helligkeit des roten Lichts. Wir werden die Diode HER102 (VD1) durch eine andere Hochgeschwindigkeitsdiode ersetzen, zum Beispiel HER103, FR102, FR103, 1 N5819 oder die inländische KD212 mit einem beliebigen Buchstabenindex. Die Diode KD522A (VD4) kann durch eine KD522B oder Dioden der Serien KD521, KD102, KD103 mit beliebigem Buchstabenindex ersetzt werden. Zwei Zenerdioden KS212Ts (VD2, VD3) können durch eine KS224Ts o.ä. mit einer Stabilisierungsspannung von 24...26 V ersetzt werden. Drossel L1 - DG-10 mit einer Induktivität von 470 μH und einem Nennstrom von 0,45 A. Sie kann durch eine andere mit einer Induktivität von 400...500 μH und einem maximalen Strom von mindestens 300 mA ersetzt werden. Schalter SA1 – jeder kleine Schalter geeigneter Größe und mit der erforderlichen Anzahl von Kontakten; SA2 ist der in der Leuchte enthaltene Netzschalter. Sicherung FU1 – beliebig klein, mit flexiblen Lötstiften. Die meisten Teile sind auf einer runden Leiterplatte platziert, deren Zeichnung in Abb. dargestellt ist. 2. Es besteht aus einseitigem Folien-Glasfaserlaminat mit einer Dicke von 1...2 mm. Der Durchmesser der Löcher auf der Leiterplatte für die Pins der Mikroschaltung beträgt 0,7...0,8 mm, für die Pins anderer Elemente und Drähte - 0,8...1,0 mm. Die Platine befindet sich im zentralen Loch des Lampenkörpers, das ursprünglich für die Montage des Aufhängungselements vorgesehen war. Eine runde Platte aus Polystyrol mit einer Dicke von 1...1,5 mm, die beispielsweise aus dem Gehäuse einer 1-Zoll-Computerdiskette geschnitten wurde, wird fest in das Loch in der Rückseite des Gehäuses eingeklebt. Zum Kleben ist die Verwendung von Dichlorethan zulässig. Sicherung FU1 und Transistor VT8 sind klappbar montiert. Um Kurzschlüsse zu vermeiden, muss jeder von ihnen in einem Schrumpfschlauch geeigneter Größe platziert und befestigt werden. Die Widerstände R14-R3 sind ebenfalls klappbar montiert. Sie werden mit einem Anschluss an Leiterplatten mit LEDs gemäß der Abbildung und mit dem zweiten Anschluss an Zwischenpads angelötet, wie in Abb. 8. Um Kurzschlüsse zu vermeiden, werden die Widerstände R14-R10 in einem PVC-Rohr geeigneter Größe untergebracht. Die Plattformen bestehen aus einseitig folienbeschichtetem Glasfaserlaminat mit einer Größe von ca. 10x1 mm, wobei am Umfang 1,5...XNUMX mm breite Folie entfernt wurde. Die LEDs der Leuchte sind zunächst auf acht Leiterplatten verbaut und parallel geschaltet. Beim Versuch, sie zu demontieren, überhitzen sie und werden beschädigt, sodass die Leiterplatten mit den darin verbauten LEDs modifiziert wurden. Auf jeder Platine werden die Leiterbahnen, die die LEDs verbinden, durchtrennt und fünf Jumper angelötet, wie in Abb. 4, sodass die LEDs in Reihe geschaltet sind. Ein korrekt zusammengebautes Gerät beginnt sofort zu arbeiten. Der Strom durch die LEDs im Modus maximaler Helligkeit wird anhand des Spannungsabfalls an den Widerständen R7-R14 gemessen. Sie sollte etwa 1,25 V betragen. Sie sollten auch die Spannung am Ausgang des Konverters (am Kondensator C4) bei ausgeschalteter LED-Last prüfen. Dazu schalten Sie die Last aus, erhöhen die Versorgungsspannung stufenlos von 0 auf 14 V und überprüfen die Spannung am Ausgang des Wandlers – sie sollte auf dem Niveau von 24...26 V liegen.
Das Aussehen der Lampe bei abgenommener hinterer Gehäuseabdeckung ist auf dem Foto zu sehen (Abb. 5). Der Betrieb der Lampe mit dem eingebauten Akku wird durch das Foto in Abb. veranschaulicht. 6. Autor: S. Gureev
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