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ENZYKLOPÄDIE DER FUNKELEKTRONIK UND ELEKTROTECHNIK Netzstromversorgung der K48 LED-Lampe. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik
Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Beleuchtung Nach dem Kauf der ihm gefallenen LED-Lampe stellte der Autor schnell fest, dass die Betriebsdauer dieses Geräts ohne Austausch der darin verbauten galvanischen Elemente zu kurz ist. Er stellte die Lampe auf Netzbetrieb um und sorgte gleichzeitig für mehrere Betriebsmodi. Die kompakte LED-Lampe, auf der Verpackung „ERA – LED-Campinglaterne K48“ genannt, verfügt über ein gutes Gehäusedesign. Die Hauptvorteile dieses Produkts sind die hohe Helligkeit und der niedrige Preis der Lampe, wodurch die Kosten für jede der 48 darin installierten weißen, superhellen LEDs 4 bis 5 Mal niedriger sind als der Preis der billigsten Einzelleuchte „weiße“ LED im Einzelhandel. Die Lampe wird von drei galvanischen Zellen der Größe AA gespeist. Die versprochene Betriebszeit der Lampe mit einem Satz alkalischer Elemente, 15 Stunden, überschreitet jedoch tatsächlich nicht 2...3 Stunden. Tatsache ist, dass alle 48 LEDs parallel geschaltet sind und der von ihnen verbrauchte Gesamtstrom aus dem Die Batterie erreicht 0,8 A. Da die Kosten für einen Satz frischer alkalischer AA-Elemente mit dem Preis der Lampe selbst vergleichbar sind, wurde beschlossen, sie für die Stromversorgung über ein 220-V-Haushaltsnetz anzupassen.
Das Diagramm der umgebauten „Campinglaterne“ ist in Abb. 1 dargestellt. Sie kann in den Modi maximale, mittlere und niedrige Helligkeit betrieben werden. Die eingebaute Akustik schaltet sie für eine Weile vom Modus mittlerer Helligkeit in den Modus maximaler Helligkeit um durch ein akustisches Signal (z. B. Klatschen). Relais Der Low-Brightness-Low-Brightness-Modus wird manuell durch Öffnen der Kontakte des Schalters SA1 umgeschaltet. Bei geschlossenem Schalter wird die Netzspannung 220 V AC über den Sicherungseinsatz FU1, den Strombegrenzungskondensator C3 und den Widerstand R6 dem Brückengleichrichter VD1-VD4 zugeführt. Gleichgerichtete Spannungswelligkeiten glätten die Kondensatoren C7, C8, wodurch das Flackern der LEDs EL1-EL48 mit einer Frequenz von 100 Hz vermieden und durch sie fließende Stromstöße beim Anschluss an das Netzwerk und unter dem Einfluss von Impulsrauschen unterdrückt werden. Ein übermäßiger Spannungsanstieg an den Kondensatoren C7, C8 bei Unterbrechung des LED-Kreises wird durch den Varistor RU1 verhindert. Wenn der Raum, in dem die Lampe installiert ist, ruhig ist, ist der Kondensator C10 entladen, der Feldeffekttransistor VT1 geschlossen, die Bipolartransistoren VT2 und VT3 geöffnet und ein Teil des von der Stromquelle gelieferten Stroms wird von den LEDs in den Widerstand R20 abgezweigt. LEDs arbeiten mit einem Strom von 6,5 mA, was ihre Lebensdauer deutlich erhöht. Dieser Modus ist beispielsweise nützlich, wenn die Lampe als Nachtlicht verwendet wird und eine zu helle Beleuchtung die Ruhe stört. Wenn jemand im Raum anwesend ist und seine Geschäfte erledigt, erzeugt er unabsichtlich akustische Geräusche. Der Geräuschpegelsensor ist ein Elektretmikrofon VM1. Auf dem Operationsverstärker DA1 ist ein Mikrofonverstärker montiert, dessen Spannungsverstärkung durch das Verhältnis der Widerstände der Widerstände R8 und R3 bestimmt wird. Vom Ausgang des Operationsverstärkers wird die Audiofrequenzspannung über den Isolationskondensator C6 und den Widerstand R9 dem Amplitudendetektor über die Dioden VD5 und VD7 zugeführt. Wenn der Rauschpegel einen bestimmten Wert überschreitet, wird die Spannung am Kondensator SY größer als die Schwellenspannung des Feldeffekttransistors VT1. Es öffnet sich und die Transistoren VT2 und VT3 schließen. Der Strom durch den Widerstand R20 stoppt und durch die LEDs HL1 - HL48 steigt auf 20 mA, sie beginnen mit maximaler Helligkeit zu leuchten. Es gibt keinen Anstieg des vom Netzwerk verbrauchten Stroms im Vergleich zum Modus mit durchschnittlicher Helligkeit. Es ist zu beachten, dass die Dauer des Glühens mit erhöhter Helligkeit nach dem Aufhören des Tons, der den Übergang in diesen Modus verursacht hat, hauptsächlich von der Zeitkonstante der Schaltung C10R11 und dem Grad abhängt, in dem die gleichgerichtete Rauschspannung die Schwellenspannung des Transistors überschreitet VT1. Bei einer Schwellenspannung von etwa 0,9 V beträgt die Belichtungszeit nach einem einzelnen Klatschen 6...7 Minuten. Der Widerstand R10 eliminiert den negativen Einfluss des Leckstroms des Kondensators C6 auf den Betrieb der Zeitschaltung. Aufgrund der Tatsache, dass die Transistoren VT1 und VT2 einen Schmitt-Trigger bilden, ändert sich die Helligkeit der LEDs abrupt und der teilweise offene Zustand des Transistors VT3, begleitet von der Verlustleistung an ihm, wird beseitigt. Die Kondensatoren C2 und C11 reduzieren die Empfindlichkeit des Geräts gegenüber Impulsrauschen. Die Versorgungsspannung des Schmitt-Triggers wird durch die Zenerdiode VD10 auf etwa 8 V begrenzt. Für den Knoten am Operationsverstärker DA1 wird sie mithilfe einer Zenerdiode VD7,5 auf 6 V reduziert. Die Kondensatoren C4, C5, C9, C13 sind Blockkondensatoren in Stromkreisen. Bei geöffnetem Schalter SA1 wird ein hochohmiger Widerstand R5 an den Netzstromkreis angeschlossen, der den Strom der LEDs begrenzt. Die Spannung an der Zenerdiode VD6 wird auf 1 V und zwischen den Basis- und Emitteranschlüssen des Transistors VT2 auf 0,2 V reduziert, was nicht ausreicht, um ihn und den Transistor VT3 zu öffnen. Daher fließt unabhängig vom Zustand des Transistors VT20 kein Strom durch den Widerstand R1. In diesem Modus werden die Helligkeit der LEDs und der Stromverbrauch der Lampe aus einem 220-V-Netz deutlich reduziert. Im Design können Sie die Widerstände C1-4, C1-14, C2-23, MLT, RPM oder ähnliche importierte Widerstände mit entsprechender Leistung sowie Widerstände für die Oberflächenmontage verwenden. Es wird empfohlen, nicht brennbare P6-12-1- oder importierte Abschaltwiderstände wie R7 und R1 zu verwenden. Der optimale Widerstandswert des Widerstands R11 beträgt 10...40 MOhm. Wenn kein Widerstand mit einem solchen Widerstandswert vorhanden ist, kann er durch Reihenschaltung aus mehreren kleineren zusammengesetzt werden. Um den Leckstrom zu reduzieren, der die Dauer der Verschlusszeit stark beeinflusst, sollte der Verbindungspunkt der Diode VD7, des Kondensators SY, des Widerstands R11 und des Gates des Transistors VT1 „in der Luft hängen“. Der Varistor FNR-10K241 kann durch FNR-14K221, FNR-20K221 und andere mit einer Klassifizierungsspannung von 200...250 V ersetzt werden. Sie können diese Spannung für einen Varistor eines unbekannten Typs mit dem in meinem Artikel „Gerät“ beschriebenen Gerät messen zum Testen von Hochspannungstransistoren“ („Radio“)“, 2003, Nr. 3, S. 22). Oxidkondensatoren – K50-68, K53-19 oder importiert. Der Kondensator C3 ist ein Folienkondensator mit einer Nennwechselspannung von 250...316 V oder konstant 630 V, zum Beispiel K73-17, K73-24 bei 630 V. Die Kondensatoren C6, C10 sind mehrschichtige Keramikkondensatoren für die Oberflächenmontage. Um die Belichtungszeit zu verlängern, können Sie einen Kondensator C10 mit einer Kapazität von bis zu 47 μF einbauen. Es ist jedoch zu bedenken, dass zum vollständigen Aufladen eines Kondensators mit größerer Kapazität eine längere Schalleinwirkung erforderlich ist. Die restlichen Kondensatoren sind Keramikkondensatoren K10-17, K10-50 oder deren Analoga. Die Low-Power-Schottky-Diode BAS140W kann durch eine andere ähnliche Diode mit einer Sperrspannung von mindestens 20 V und einem möglicherweise geringeren maximalen Durchlassstrom ersetzt werden. Stattdessen können Sie gewöhnliche Germaniumdioden (D18, GD507A) oder Siliziumdioden mit geringem Stromverbrauch ausprobieren. Anstelle der 1N914-Diode reicht auch eine der Dioden 1SS176S, 1N4148, KD521, KDYu2A. Die Dioden 1N4006 können durch 1 N4007, UF4006, UF4007, KD243E, KD247D ersetzt werden, und die Zenerdiode BZV55C7V5 kann durch TZMC-7V5, KS175A, KS175Zh, 2S175A, 2S175Zh ersetzt werden. Anstelle der Zenerdiode KS5YuA können Sie auch 2S5YuA, 1 N5347 einbauen. Der KP504G-Transistor kann durch jeden der Serien KP501, KP504, KP505 oder importierten ZVN2120, BSS88 ersetzt werden. Es empfiehlt sich, eine Instanz mit einer Schwellenspannung von nicht mehr als 1 V auszuwählen. Anstelle des BF422-Transistors können Sie BF459, MPSA42, 2N6515, 2N6516, KT940AM installieren. Austausch des Transistors BF423 - BF492, BF493, MPSA92, 2N6518, 2N6519. Transistoren der genannten Typen unterscheiden sich in der Lage und dem Zweck der Anschlüsse. Mikrofon VM1 – jedes kleine Elektret, zum Beispiel von einem Mobiltelefon. Der Druckknopfschalter SA1 ist derjenige, der zuvor in der Lampe installiert war. Die Art der in der Lampe enthaltenen ultrahellen weißen LEDs ist unbekannt – sie befinden sich in einem transparenten Gehäuse und mit einer breiten, verkürzten Linse mit einem Durchmesser von 5 mm. Bei Bedarf können diese LEDs beispielsweise durch ARL-5213UWC-35cd, ARL-5213UWC-25cd ersetzt werden. Das Vorhandensein des Sicherungseinsatzes FU1 ist unbedingt erforderlich.
Alle Teile der Baugruppe befinden sich im zentralen Teil des Lampenkörpers (Abb. 2), wo sich früher die Batterien befanden. Der Mikrofonverstärker und die Transistoren sind auf einer kleinen Platine montiert. Oberflächenmontierbare Elemente (einige Kondensatoren und Widerstände sowie eine Schottky-Diode VD5) sind auf der Rückseite dieser Platine montiert, auf dem Foto nicht sichtbar. Zur Befestigung der Teile im Lampenkörper wurden Quintol-Klebstoffe, transparenter Polyurethan-Moment Crystal und Schmelzklebstoffe verwendet. Der Umbau der Lampe sollte damit beginnen, dass die ursprüngliche Parallelschaltung ihrer LEDs durch eine serielle ersetzt wird. Dazu wird jede zweite LED von der bogenförmigen Platine, auf der sie montiert ist, abgelötet und wieder verlötet, dabei um 180° um die Längsachse gedreht und so die Schaltpolarität geändert. Die Leiterbahnen zwischen den LEDs sind schachbrettartig geschnitten. Die korrekte Aktivierung jeder LED muss sorgfältig überwacht werden. Dazu können Sie eine Konstantspannungsquelle von 12...18 V verwenden und diese abwechselnd über einen 15...30 kOhm-Widerstand an eine Gruppe mehrerer LEDs auf jeder Platine anschließen. Bitte beachten Sie, dass eine falsch gepolte LED möglicherweise beschädigt wird, wenn Netzspannung an die Lampe angelegt wird. Ein Fehler in der Polarität mehrerer LEDs kann zum Ausfall des gesamten Satzes führen. Beim Aufbau und Betrieb der Struktur ist zu beachten, dass alle Elemente unter einer Wechselspannung von 220 V stehen. Die Kondensatoren C7, C8, C12 können mehrere Tage lang geladen bleiben, nachdem die Lampe vom Netz getrennt wurde. Es empfiehlt sich, die Funktionsfähigkeit des hergestellten Steuergerätes zu überprüfen, ohne die Lampe an das Netzwerk anzuschließen, sondern eine 9-V-Gleichspannungsquelle zu verwenden, die der VD8-Zenerdiode unter Beachtung der Polarität zugeführt wird. Der Widerstandswert des Widerstands R1 ist so gewählt, dass die Spannung zwischen den Anschlüssen des Elektretmikrofons VM1 im Bereich von 3...3.5 V liegt. Je niedriger der Widerstandswert des Widerstands R3 ist, desto höher ist die Empfindlichkeit des akustischen Relais. Durch Auswahl des Kondensators SY und des Widerstands R11 wird die gewünschte Belichtungsdauer eingestellt. Wenn die umgebaute Lampe so installiert wird, dass ihre Rückseite gegen eine Oberfläche mit schlechter Wärmeleitfähigkeit (Decke, Wand) gedrückt wird, kann die Temperatur im Inneren des Lampenkörpers mit dem Kondensator C3 mit einer Kapazität von 0,68 μF und im Langzeitbetrieb die Raumtemperatur überschreiten um 20...25 °C. Um eine Überhitzung zu reduzieren, empfiehlt es sich, die Kapazität dieses Kondensators auf 0,47 μF zu reduzieren, den Widerstand des Widerstands R20 auf 15 kOhm und aR21 auf 1,8 kOhm zu erhöhen. Um die Lampe vollständig vom Stromnetz zu trennen, können Sie an ihrem Netzkabel einen zusätzlichen Schlüsselschalter installieren. Autor: A. Butov
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