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ENCICLOPÉDIA DE RÁDIO ELETRÔNICA E ENGENHARIA ELÉTRICA Lâmpada LED de acampamento. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica
Enciclopédia de eletrônica de rádio e engenharia elétrica / iluminação O dispositivo proposto é uma lâmpada LED portátil e leve. Pode ser alimentado tanto pela bateria interna quanto pela bateria do carro. É conveniente levá-lo com você, por isso encontrará aplicação entre turistas, motoristas e residentes de verão. Com o advento de LEDs brancos de alto brilho acessíveis e lâmpadas prontas com base neles, surgiu a ideia de desenvolver uma lâmpada portátil simples para substituir a lâmpada de acampamento fluorescente usada anteriormente. O esquema da lâmpada LED proposta é mostrado na fig. 1. Sua base é o generalizado microcircuito MC34063A, incluído de acordo com um circuito típico de um conversor de tensão impulso flyback pulsado.
Como base, foi utilizada uma lâmpada não regulada pronta "K48 ERA" com 48 LEDs. Possui suportes para três pilhas AA com tensão de 1,5 V. Dois ímãs são instalados na parede traseira do corpo da lâmpada, permitindo que ela seja fixada em uma estrutura metálica, por exemplo, a carroceria de um carro. Depois de abrir a lâmpada, descobriu-se que todos os quarenta e oito LEDs estavam conectados em paralelo sem um resistor limitador de corrente. Com tal esquema, uma distribuição uniforme de corrente entre os LEDs, é claro, não pode ser. Era necessário ligá-los de maneira diferente, com base nas capacidades do microcircuito. Como a tensão máxima de saída para esse tipo de conversor é limitada pela tensão coletor-emissor máxima permitida do transistor de saída do microcircuito (para o MC34063A é 40 V), decidiu-se ligar os LEDs em série, seis em grupos e conectar os grupos em paralelo. Assim, há oito grupos no total.
Ao alterar a tensão de saída do conversor, ajuste o brilho dos LEDs com um resistor variável R3. A tensão do motor do resistor R3 através do circuito VD4, R4, R5 é fornecida a uma das entradas do comparador do microcircuito (pino 5) e é comparada com a tensão de referência de 1,25 V da fonte interna. Se a tensão fornecida ao pino 5 do microcircuito exceder 1,25 V, o ciclo de trabalho do conversor muda e sua tensão de saída diminui. Com uma corrente consumida por um grupo de LEDs, 16 ... 20 mA, a tensão é de cerca de 19 V e depende da temperatura. Para proteger os LEDs EL1-EL48 de sobrecorrente, na luminescência máxima, um modo de limitação de corrente foi introduzido no conversor. A queda de tensão no resistor R7, que atua como um sensor de corrente, também é alimentada através do resistor R6 no pino 5 do microcircuito. Quando a tensão aumentar mais de 1,25 V, a tensão de saída do conversor diminuirá, o que levará à limitação de corrente através dos LEDs. O valor da corrente 1limite através dos LEDs, na qual ocorre a limitação, pode ser calculado pela fórmula Ilimit=1.25/R7. Como o tipo de LEDs usados na luminária não era conhecido, sua corrente máxima permitida foi de 20 mA, como para a maioria dos LEDs visíveis em um invólucro de 5 mm. Com um resistor R7 de 75 ohms, a corrente será limitada a 16,6 mA. Para distribuir uniformemente a corrente entre grupos de LEDs (supondo que as características de tensão de corrente de cada grupo de LEDs do mesmo tipo sejam ligeiramente diferentes), as resistências dos resistores R7-R14 são escolhidas para serem as mesmas. Como as medições mostraram, essa suposição acabou sendo correta e, para todos os LEDs utilizáveis, as correntes nos grupos diferiram ligeiramente quando o brilho de seu brilho mudou de zero para o máximo. O diodo VD4 elimina o desvio do sinal do sensor de corrente R7 na posição inferior do resistor variável R3 do motor de acordo com o esquema, correspondente ao modo de brilho máximo. Para proteger o transistor de saída do microcircuito contra quebra por aumento de tensão no caso de interrupção acidental da carga, é usado o circuito VD2, VD3, R5. No modo normal, a tensão na saída do conversor (no capacitor C4) não excede 20 ... 21 V, que é menor que a tensão de estabilização total dos diodos zener VD2 e VD3 (UCI \u24d 2 V), portanto, eles estão fechados. Se o circuito de carga for interrompido, a tensão na saída do conversor aumentará e os diodos zener VD3 e VD5 serão abertos. Nesse caso, a tensão no pino 1,25 do microcircuito ultrapassará 1,25 V e a tensão de saída do conversor será limitada de acordo com a fórmula Uout \u5d Uist + 6 (R7 + R6 + R7) / (R26,5 + RXNUMX). Para as classificações do elemento selecionado, a tensão de saída sem carga será de cerca de XNUMX V. O interruptor SA1 seleciona a fonte de alimentação da lâmpada: embutida ou externa. Quando a luminária é alimentada por uma fonte externa de 12 V, todos os LEDs EL1-EL48 são ativados. Nesse caso, a corrente consumida pelo dispositivo no modo de brilho máximo é de cerca de 290 mA. Quando a luminária é alimentada por uma bateria embutida de três pilhas AA ou células galvânicas, os contatos do interruptor SA1.2 desligam seis grupos de LEDs EL13-EL48, deixando apenas dois grupos em operação: EL1-EL12. Ao mesmo tempo, a corrente consumida pelo dispositivo no modo de brilho máximo não excede 300 mA. O desligamento dos LEDs EL13-EL48 é necessário para o uso racional da energia da bateria embutida. Se isso não for feito, a corrente consumida com o brilho máximo do brilho será de cerca de 1,2 A. Obviamente, neste caso, não se pode contar com o funcionamento a longo prazo da bateria embutida. Com a posição superior do controle deslizante do resistor variável R3 de acordo com o esquema, correspondendo ao brilho zero do brilho, o dispositivo consome uma corrente de 3 ... 5 mA da fonte de alimentação. O LED HL1 de alto brilho indica que o dispositivo está ligado e é necessário para evitar a descarga das baterias de um dispositivo ligado acidentalmente com o controle de brilho no mínimo. A corrente através do LED é estabilizada no nível de 3 ... 5 mA pelo transistor de efeito de campo VT1. O estabilizador de corrente garante o brilho constante do LED HL1 ao alternar a fonte de alimentação da lâmpada de uma fonte externa de 12 V para uma tensão interna de 3,6 ... O dispositivo usa resistores MLT fixos, um resistor variável R3 SP4-1 com potência de 0,5 W. Capacitores de óxido - miniaturas de tântalo importadas com condutores do tipo radial, o restante - cerâmica KM-56. O transistor KP303G (VT1) será substituído pelo KP303D. LED HL1 - qualquer brilho aumentado do brilho vermelho. Substituiremos o diodo HER102 (VD1) por outro de alta velocidade, por exemplo, HER103, FR102, FR103, 1 N5819 ou doméstico KD212 com qualquer índice de letras. O diodo KD522A (VD4) pode ser substituído por KD522B ou diodos das séries KD521, KD102, KD103 com qualquer índice de letras. Dois diodos zener KS212Ts (VD2, VD3) podem ser substituídos por um KS224Ts ou similar com uma tensão de estabilização de 24 ... 26 V. Indutor L1 - DG-10 com indutância de 470 μH e corrente nominal de 0,45 A. Pode ser substituído por outro com indutância de 400 ... 500 μH e corrente máxima de pelo menos 300 mA. Interruptor SA1 - qualquer tamanho adequado de tamanho pequeno e com o número necessário de contatos; SA2 - interruptor de energia na luminária. Fusível FU1 - qualquer fusível de tamanho pequeno, com cabos de solda flexíveis. A maioria das peças é colocada em uma placa de circuito impresso redonda, cujo desenho é mostrado na fig. 2. É feito de folha de fibra de vidro de um lado de 1...2 mm de espessura. O diâmetro dos furos na placa de circuito impresso para as conclusões do microcircuito é de 0,7 ... 0,8 mm, para as conclusões dos demais elementos e fios - 0,8 ... 1,0 mm. A placa encontra-se no orifício central da caixa da luminária, originalmente destinada à instalação do seu elemento de suspensão. Uma placa redonda de poliestireno com 1 ... 1,5 mm de espessura, cortada, por exemplo, do corpo de um disquete de computador de três polegadas, é colada firmemente na abertura da tampa traseira do gabinete. Para a colagem, é permitido o uso de dicloroetano. O fusível FU1 e o transistor VT1 são articulados. Para evitar curtos-circuitos, cada um deles deve ser colocado e fixado em um tubo termorretrátil de tamanho adequado. Os resistores R8-R14 também são articulados. Eles são soldados a placas de circuito impresso com LEDs de acordo com o diagrama com uma saída e com a segunda - para almofadas de contato intermediárias, conforme mostrado na fig. 3. Para evitar curtos-circuitos, os resistores R8-R14 são colocados em um tubo de PVC de tamanho adequado. As plataformas são feitas de fibra de vidro folheada unilateral com dimensões de cerca de 10x10 mm, da qual foi removida a folha de 1 ... 1,5 mm de largura ao longo do perímetro. Os LEDs da luminária são inicialmente instalados em oito placas de circuito impresso e conectados em paralelo. Quando você tenta desmontá-los, eles superaquecem e danificam, então as placas de circuito impresso com os LEDs instalados nelas foram modificadas. Em cada placa são cortados os condutores impressos que conectam os LEDs, e são soldados cinco jumpers, conforme mostra a fig. 4 para que os LEDs sejam conectados em série. Um dispositivo montado corretamente começa a funcionar imediatamente. A corrente através dos LEDs no modo de brilho máximo é medida pela queda de tensão nos resistores R7-R14. Deve ser cerca de 1,25 V. Você também deve verificar a tensão na saída do conversor (no capacitor C4) com a carga do LED desligada. Para isso, desligando a carga, aumente suavemente a tensão de alimentação de 0 a 14 V e verifique a tensão na saída do conversor - deve estar no nível de 24 ... 26 V.
A aparência da lâmpada com a tampa traseira do invólucro removida é mostrada na foto (Fig. 5). A operação da lâmpada da bateria embutida é ilustrada pela foto na fig. 6. Autor: S. Gureev
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