Spannungswandler für LED-Lampe. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik

Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Spannungswandler, Gleichrichter, Wechselrichter

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Ohne Zweifel sind LEDs die mit Abstand sparsamsten und langlebigsten Lichtquellen. Neue Geräte dieser Klasse, die in den letzten Jahren erschienen sind, haben eine Art Revolution auf dem Gebiet der Beleuchtung und Ausleuchtung bewirkt. Im Alltag weit verbreitet sind LED-Lampen, die zusammen mit Kompaktleuchtstofflampen (CFLs) unwirtschaftliche und kurzlebige Glühlampen ersetzten und heute zunehmend CFLs ersetzen.

Leider fallen LED-Lampen trotz der Zusicherungen der Hersteller hinsichtlich der Haltbarkeit, die auf viele Zehntausend Stunden geschätzt wird, manchmal aus, und zwar viel früher als geplant. Und der Grund liegt oft nicht in der Qualität der LEDs, sondern höchstwahrscheinlich in der Geizigkeit der Hersteller: Um Lampenkosten zu sparen, müssen die darin enthaltenen LEDs unter extremen Bedingungen und mit aktuellen Werten arbeiten ​​nahe dem maximal zulässigen Wert, was einen spürbaren Einfluss auf die Geschwindigkeit des Kristallabbaus und der Leuchtstoffe sowie auf die Zuverlässigkeit der Lampe hat. Und wenn man bedenkt, dass aufgrund der geringen Abmessungen der Lampen noch unbefriedigende Kühlbedingungen für LEDs hinzukommen, ist es nicht verwunderlich, dass solche Lampen manchmal schon nach wenigen Betriebsstunden ausfallen.

Eine Analyse der Ausfälle durchgebrannter Lampen zeigt, dass in 90 % der Fälle eine der LEDs ausfällt, während der Treiber in der Regel funktionsfähig bleibt. Die Reparatur solcher Lampen ist nicht schwierig, aber ohne Maßnahmen zur Reduzierung des Stroms durch die verbleibenden LEDs ist sie oft nutzlos: Nach einiger Zeit fällt die Lampe erneut aus.

Betrachten wir die Möglichkeit der Wiederherstellung einer 7-W-Elektrostandardlampe. Sein Aussehen und die Ansicht der Treiberplatine von der Seite der Leiterbahnen sind in Abb. dargestellt. 1. Zuerst sollten Sie die durchgebrannte LED auf irgendeine Weise finden und mit einem Jumper schließen. Als nächstes müssen Sie den Strom durch die LEDs reduzieren. Zur Steuerung des Stroms wird ein Sensor verwendet, der aus zwei parallel geschalteten SMD-Widerständen besteht (in Abb. 1 mit einem roten Kreis eingekreist). Um den Strom zu reduzieren, müssen sie abgelötet und an ihrer Stelle ein neues mit einem Widerstand von 2 Ohm eingelötet werden. Nach einer solchen Reparatur lässt die Leistung und Lichtausbeute der Lampe etwas nach, sie bleibt aber noch lange betriebsfähig. Das Vorstehende gilt uneingeschränkt für ähnliche Lampen mit einer Leistung von 15 W (Abb. 2). Um den Strom durch die LEDs zu reduzieren, müssen Sie auf ihrer Platine einen der 5,6-Ohm-Widerstände löten (ebenfalls rot eingekreist).

Reis. 1. Elektrostandardlampe

Reis. 2. Elektrostandardlampe

Manchmal ist es jedoch aufgrund eines Ausfalls des Controllers unmöglich, die Lampe wiederherzustellen. In diesem Fall können die LEDs von einer anderen Quelle mit Strom versorgt werden. Nachfolgend finden Sie eine Möglichkeit, eine Platine mit LED-Lampen mit einer Leistung von 5 oder 7 W an eine Zwölf-Volt-Quelle (z. B. eine Autobatterie) anzuschließen. Je nach Nennleistung sind in diesen Lampen 12 bzw. 16 LEDs verbaut. Eine solche Lampe kann als Not- oder Autolampe nützlich sein. Da die LEDs auf der Platine in Reihe geschaltet sind und wir das Anschlussschema nicht durch Durchschneiden der Leiterbahnen und Anbringen von Drahtbrücken ändern wollten, wurde beschlossen, einen Konverter zu bauen, der die Batteriespannung auf das dafür erforderliche Niveau erhöht LEDs leuchten mit normaler Helligkeit (in diesem Fall jeweils bis zu 35 bzw. 48 V).

Ein Diagramm eines einfachen Konverters, der aus weit verbreiteten und kostengünstigen Teilen zusammengesetzt ist, ist in Abb. 3 dargestellt. 1.1. Ein Master-Oszillator, der mit einer Frequenz von etwa 25 kHz arbeitet, ist nach einem typischen Schema auf einem Schmitt-Trigger DD1.2 aufgebaut. Die parallel geschalteten Elemente DD1.6-DD2 invertieren das Signal des Generators und erhöhen seine Belastbarkeit, wodurch ein schnelles Laden und Entladen der Kapazität des Feldeffekttransistors VT1 gewährleistet wird. Die Mikroschaltung wird von einer Lampenstromquelle über einen linearen Spannungsregler DA5 gespeist, der gemäß einer typischen Schaltung angeschlossen ist. Der Stromsensor ist der Widerstand RXNUMX.

Reis. 3. Schema eines einfachen Konverters

Die Stabilisierungsschaltung funktioniert wie folgt. Wenn der Strom durch die LEDs größer wird als erforderlich, öffnet der Transistor VT1 und verbindet den Eingang des Schmitt-Triggers DD1 mit dem Widerstand R1.1. In diesem Fall nimmt die Dauer der an das Gate des Feldeffekttransistors VT2 angelegten Steuerimpulse ab, die Dauer der Pausen dazwischen nimmt dagegen zu. Dadurch sinkt der Strom durch die LEDs. Die Stromstabilisierung erfolgt im Eingangsspannungsbereich von 9 bis 15 V, was für eine Batterie und eine Autolampe völlig ausreicht. Der Widerstand R3 dient dazu, den Kondensator C4 nach dem Ausschalten des Konverters zu entladen (ohne ihn wäre nach dem Ausschalten noch lange ein schwaches Leuchten der LEDs zu beobachten gewesen).

Alle Teile des Gerätes sind auf einer Leiterplatte (Abb. 4) aus einseitig laminiertem Fiberglas untergebracht. Der VT2-Transistor benötigt keinen Kühlkörper, aber wenn sich sein Gehäuse im Betrieb merklich erwärmt, ist es möglich, zusätzlich zum Kontaktpad auf der Platine als Kühlkörper zu dienen, an dem der Ausgang seines Drains angelötet ist Versehen Sie es mit einem kleinen U-förmigen Kühlkörper aus einem abgeflachten Stück Kupferdrähten mit einem Querschnitt von 2,5 mm² und 20 mm lang. Sie können es sowohl an der angegebenen Stelle auf der Platine (neben dem Transistor) als auch am wärmeabführenden Flansch des Transistors selbst anlöten. Das Aussehen des fertigen Knotens ist in Abb. 5 dargestellt. XNUMX. Für das LED-Panel besteht ein zusätzlicher Kühlkörper aus Aluminiumlegierungsblech, dessen Aussehen ebenfalls in dieser Abbildung dargestellt ist.

Reis. 4. Leiterplatte und Teile darauf

Reis. 5. Aussehen der fertigen Einheit

Ein paar Worte zu den Details. Zusätzlich zu dem im Diagramm angegebenen kann jeder NPN-Transistor mit geringer Leistung für die Oberflächenmontage als VT1 verwendet werden. Feldeffekttransistor (VT2) – jeder mit einem Drain-Strom von mindestens 2 A und einer Drain-Source-Spannung von mindestens 80 V, der zur Steuerung von Logikpegeln ausgelegt ist. Ein möglicher Ersatz für die Mikroschaltung 74NST14 (DD1) stammt aus der Serie 74NS14 oder 74AC14. Anstelle der Diode RGP10J (VD1) können Sie auch 1N4007 verwenden, diese erwärmt sich jedoch merklich und der Wirkungsgrad nimmt ab. Dioden der Serie KD226 arbeiten praktisch ohne Erwärmung. Drossel L1 - Industrieproduktion in einem zylindrischen Körper, sein Typ ist unbekannt und das Aussehen ist in Abb. dargestellt. 5 (schwarzer Zylinder in der unteren linken Ecke der Tafel).

Wenn es nicht möglich ist, einen integrierten Stabilisator für 5 V der SMD-Version zu finden, kann ein parametrischer Stabilisator auf einer Zenerdiode in den Stromversorgungskreis der DD1-Mikroschaltung eingebaut werden. Sie können es und einen Ballastwiderstand mit einem Widerstand von 1 kOhm auf dem Sitz der Mikroschaltung platzieren.

Das aus zu wartenden Teilen zusammengesetzte Gerät erfordert praktisch keine Anpassung. Wenn Sie den Konverter zum ersten Mal einschalten, empfiehlt es sich, ihn über ein Laborgerät mit einstellbarer Ausgangsspannung zu versorgen und diese ab 5 V schrittweise zu erhöhen. Wenn die LEDs nicht leuchten, überprüfen Sie die Polarität ihres Anschlusses und die Funktionsfähigkeit Die Teile.

Wenn Ersatz-Mikroschaltungen anstelle der im Diagramm (DD1) angegebenen verwendet werden, kann es für maximale Effizienz erforderlich sein, den Kondensator C1 oder die Induktivität L1 auszuwählen. Um einen Strom von 5 mA durch die LEDs zu erhalten, muss ggf. der Widerstand R100 gewählt werden. Wenn der benötigte Widerstand nicht unter den verfügbaren verfügbar ist, können Sie R5 mit einem etwas höheren Widerstand einbauen und einen zusätzlichen, parallel dazu geschalteten Widerstand R5' auswählen (im Diagramm gestrichelt dargestellt), ein Platz dafür auf der Platine ist bereitgestellt.

Als nächstes sollten Sie den Bereich der Eingangsspannungswerte überprüfen, bei dem die Stromstabilisierung durch die LEDs erfolgt. Sie können versuchen, die Effizienz des Wandlers zu erhöhen, indem Sie die Induktivität der Induktivität L1 auswählen. Bei der Einstellung ist zu beachten, dass ein offener Stromkreis der LEDs zum Ausfall des Feldeffekttransistors führen kann, Sie müssen also sehr vorsichtig sein.

Abschließend sollte die Konverterplatine mit zwei Schichten XB-784-Lack überzogen werden, um sie vor Feuchtigkeit zu schützen. Denken Sie beim Betrieb einer solchen Lampe daran, dass beim Anschluss an eine Stromquelle auf die Polarität geachtet werden muss.

Autor: E. Gerasimov

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