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ENCICLOPÉDIA DE RÁDIO ELETRÔNICA E ENGENHARIA ELÉTRICA Fonte de alimentação da lâmpada LED K48. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica
Enciclopédia de eletrônica de rádio e engenharia elétrica / iluminação Tendo adquirido a lâmpada LED de que gostou, o autor rapidamente descobriu que o tempo de funcionamento deste dispositivo sem substituir os elementos galvânicos nele instalados é muito curto. Ele ligou a lâmpada na rede elétrica e, ao mesmo tempo, forneceu vários modos de operação. A lâmpada LED compacta, chamada "ERA - Lanterna de acampamento LED K48" na embalagem, tem um bom design de corpo. As principais vantagens deste produto são o alto brilho e o baixo preço da lâmpada, com base no qual o custo de cada um dos 48 LEDs brancos superbrilhantes instalados nela é 4...5 vezes menor que o preço do indivíduo mais barato LED “branco” no comércio varejista. A lâmpada é alimentada por três células galvânicas de tamanho AA. Porém, o tempo de operação prometido da lâmpada de um conjunto de elementos alcalinos, 15 horas, na verdade não ultrapassa 2...3 horas. O fato é que todos os 48 LEDs estão conectados em paralelo e a corrente total consumida por eles do a bateria atinge 0,8 A. Como o custo de um conjunto de elementos alcalinos frescos de tamanho AA é comparável ao preço da própria lâmpada, decidiu-se adaptá-la para ser alimentada por uma rede doméstica de 220 V.
O diagrama da “lanterna de acampamento” convertida é mostrado na Fig. 1. Ela pode operar nos modos de brilho máximo, médio e baixo. A acústica embutida muda do modo de brilho médio para o modo de brilho máximo por um tempo por um sinal sonoro (por exemplo, bater palmas) relé O modo de baixo brilho baixo brilho é alternado manualmente abrindo os contatos da chave SA1. Quando a chave é fechada, a tensão de rede de 220 V CA é fornecida à ponte retificadora VD1-VD3 através do fusível FU6, do capacitor limitador de corrente C1 e do resistor R4. As ondulações de tensão retificadas suavizam os capacitores C7, C8, o que elimina a cintilação dos LEDs EL1-EL48 com frequência de 100 Hz e suprime surtos de corrente que fluem através deles quando conectados à rede e sob a influência de ruído de impulso. Um aumento excessivo de tensão nos capacitores C7, C8 quando o circuito do LED é interrompido é evitado pelo varistor RU1. Se a sala onde a lâmpada está instalada estiver silenciosa, o capacitor C10 está descarregado, o transistor de efeito de campo VT1 está fechado, os transistores bipolares VT2 e VT3 estão abertos e parte da corrente fornecida pela fonte de energia é ramificada dos LEDs para o resistor R20. Os LEDs operam com uma corrente de 6,5 mA, o que aumenta drasticamente sua vida útil. Este modo é útil, por exemplo, se a lâmpada for usada como luz noturna e uma iluminação muito forte interferir no descanso. Quando alguém está presente na sala fazendo seus negócios, involuntariamente cria ruído acústico. O sensor de nível de ruído é um microfone de eletreto VM1. Um amplificador de microfone é montado no amplificador operacional DA1, cujo ganho de tensão é determinado pela razão das resistências dos resistores R8 e R3. Da saída do amplificador operacional, a tensão de audiofrequência através do capacitor de isolamento C6 e do resistor R9 é fornecida ao detector de amplitude nos diodos VD5 e VD7. Quando o nível de ruído excede um determinado valor, a tensão no capacitor SY se tornará maior que a tensão limite do transistor de efeito de campo VT1. Ele abrirá e os transistores VT2 e VT3 fecharão. A corrente através do resistor R20 irá parar, e através dos LEDs HL1 - HL48 aumentará para 20 mA, eles começarão a brilhar com brilho máximo. Não há aumento na corrente consumida da rede em comparação com o modo de brilho médio. Deve-se notar que a duração do brilho com brilho aumentado após a cessação do som que causou a transição para este modo depende principalmente da constante de tempo do circuito C10R11 e do grau em que a tensão de ruído retificada excede a tensão limite do transistor VT1. A uma tensão limite de cerca de 0,9 V, o tempo de exposição após uma única batida de palmas será de 6 a 7 minutos. O resistor R10 elimina a influência negativa da corrente de fuga do capacitor C6 na operação do circuito de temporização. Devido ao fato dos transistores VT1 e VT2 formarem um gatilho Schmitt, o brilho dos LEDs muda abruptamente e o estado parcialmente aberto do transistor VT3, acompanhado pela dissipação de alta potência nele, é eliminado. Os capacitores C2 e C11 reduzem a sensibilidade do dispositivo ao ruído de impulso. A tensão de alimentação do gatilho Schmitt é limitada em cerca de 10V pelo diodo zener VD8. Para o nó no amplificador operacional DA1, ele é reduzido para 7,5 V usando um diodo zener VD6. Os capacitores C4, C5, C9, C13 estão bloqueando capacitores em circuitos de potência. Quando a chave SA1 está aberta, um resistor de alta resistência R5 é conectado ao circuito de alimentação da rede elétrica, limitando a corrente dos LEDs. A tensão no diodo zener VD6 é reduzida para 1 V, e entre os terminais base e emissor do transistor VT2 - para 0,2 V, o que não é suficiente para abri-lo e o transistor VT3. Portanto, não há corrente através do resistor R20, independentemente do estado do transistor VT1. Neste modo, o brilho dos LEDs e a potência consumida pela lâmpada de uma rede de 220 V são significativamente reduzidos. No projeto podem ser utilizados resistores C1-4, C1-14, C2-23, MLT, RPM ou similares importados de potência adequada, bem como resistores para montagem em superfície. Aconselha-se a utilização de resistores de interrupção não inflamáveis P6-12-1 ou importados como R7 e R1. A resistência ideal do resistor R11 é 10...40 MOhm. Se não houver resistor com tal resistência, ele pode ser composto de vários menores, conectando-os em série. Para reduzir a corrente de fuga, que afeta muito a duração da velocidade do obturador, o ponto de conexão do diodo VD7, do capacitor SY, do resistor R11 e da porta do transistor VT1 deve “ficar suspenso no ar”. O varistor FNR-10K241 pode ser substituído por FNR-14K221, FNR-20K221 e outros com tensão de classificação de 200...250 V. Você pode medir esta tensão para um varistor de tipo desconhecido com o dispositivo descrito em meu artigo “Dispositivo para testar transistores de alta tensão” (“Rádio”)”, 2003, nº 3, p. 22). Capacitores de óxido - K50-68, K53-19 ou importados. O capacitor C3 é um capacitor de filme com tensão alternada nominal de 250...316 V ou constante de 630 V, por exemplo, K73-17, K73-24 a 630 V. Os capacitores C6, C10 são multicamadas de cerâmica para montagem em superfície. Para aumentar o tempo de exposição, pode-se instalar um capacitor C10 com capacidade de até 47 μF. Mas deve-se ter em mente que para carregar totalmente um capacitor de maior capacidade será necessária uma exposição sonora mais longa. Os demais capacitores são cerâmicos K10-17, K10-50 ou seus análogos. O diodo Schottky BAS140W de baixa potência pode ser substituído por outro semelhante com uma tensão reversa de pelo menos 20 V e uma corrente direta máxima possivelmente menor. Em seu lugar, você pode experimentar diodos comuns de germânio de baixa potência (D18, GD507A) ou de silício. Em vez do diodo 1N914, qualquer um dos 1SS176S, 1N4148, KD521, KDYu2A servirá. Os diodos 1N4006 podem ser substituídos por 1 N4007, UF4006, UF4007, KD243E, KD247D e o diodo zener BZV55C7V5 pode ser substituído por TZMC-7V5, KS175A, KS175Zh, 2S175A, 2S175Zh. Em vez do diodo zener KS5YuA, você pode instalar 2S5YuA, 1 N5347. O transistor KP504G pode ser substituído por qualquer uma das séries KP501, KP504, KP505 ou ZVN2120 importado, BSS88. É aconselhável selecionar uma instância com tensão limite não superior a 1 V. Em vez do transistor BF422, você pode instalar BF459, MPSA42, 2N6515, 2N6516, KT940AM. Substituição do transistor BF423 - BF492, BF493, MPSA92, 2N6518, 2N6519. Os transistores dos tipos mencionados apresentam diferenças na localização e finalidade dos terminais. Microfone VM1 - qualquer eletreto de pequeno porte, por exemplo, de um telefone celular. O botão de pressão SA1 é o que foi previamente instalado na lâmpada. O tipo de LEDs brancos ultrabrilhantes presentes na lâmpada é desconhecido - eles estão em uma caixa transparente e com lente larga e encurtada com diâmetro de 5 mm. Se necessário, estes LEDs podem ser substituídos, por exemplo, por ARL-5213UWC-35cd, ARL-5213UWC-25cd. A presença do fusível FU1 é estritamente necessária.
Todas as peças do conjunto estão localizadas na parte central do corpo da lâmpada (Fig. 2), onde ficavam as baterias. O amplificador do microfone e os transistores são montados em uma pequena placa. Elementos de montagem em superfície (alguns capacitores e resistores, bem como um diodo Schottky VD5) são montados no verso desta placa, invisíveis na fotografia. Para fixação das peças no corpo da lâmpada foram utilizados adesivos Quintol, poliuretano transparente Moment Crystal e adesivos hot-melt. A alteração da lâmpada deve começar pela alteração da conexão paralela original de seus LEDs para uma serial. Para isso, cada segundo LED é dessoldado da placa em forma de arco na qual está instalado e soldado de volta, girando-o em torno do eixo longitudinal em 180° e alterando assim a polaridade de comutação. Os condutores impressos entre os LEDs são cortados em padrão xadrez. A correta ativação de cada LED deve ser monitorada cuidadosamente. Para isso, pode-se utilizar uma fonte de tensão constante de 12...18 V, conectando-a alternadamente através de um resistor de 15...30 kOhm a um grupo de vários LEDs em cada placa. Observe que um LED conectado na polaridade errada provavelmente será danificado quando a tensão da rede for aplicada à lâmpada. Um erro na polaridade de vários LEDs pode levar à falha de todo o seu conjunto. Ao montar e operar a estrutura, deve-se lembrar que todos os seus elementos estão sob tensão CA de 220 V. Os capacitores C7, C8, C12 podem reter carga por vários dias após a lâmpada ser desconectada da rede. É aconselhável verificar o funcionamento da central fabricada sem conectar a lâmpada à rede, mas utilizando uma fonte de tensão de 9 V DC, que é alimentada ao diodo zener VD8, observando a polaridade. A resistência do resistor R1 é selecionada de forma que a tensão entre os terminais do microfone de eletreto VM1 esteja entre 3...3.5 V. Quanto menor a resistência do resistor R3, maior a sensibilidade do relé acústico. Ao selecionar o capacitor SY e o resistor R11, a duração de exposição desejada é definida. Se a lâmpada convertida for instalada de forma que sua tampa traseira fique pressionada contra uma superfície com baixa condutividade térmica (teto, parede), a temperatura dentro do corpo da lâmpada com capacitor C3 com capacidade de 0,68 μF e operação de longo prazo pode exceder a temperatura ambiente em 20...25 °C. Para reduzir o superaquecimento, é aconselhável reduzir a capacitância deste capacitor para 0,47 μF, aumentar a resistência do resistor R20 para 15 kOhm, aR21 para 1,8 kOhm. Para desconectar completamente a lâmpada da rede elétrica, você pode instalar um interruptor de chave adicional em seu cabo de alimentação. Autor: A. Butov
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