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ENCICLOPÉDIA DE RÁDIO ELETRÔNICA E ENGENHARIA ELÉTRICA Refinamento da lâmpada LED. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica
Enciclopédia de eletrônica de rádio e engenharia elétrica / iluminação No escuro, uma lanterna é indispensável. No entanto, os designs alimentados por bateria disponíveis comercialmente são decepcionantes. Algum tempo depois da compra, eles ainda funcionam, mas depois a bateria de chumbo-ácido em gel se degrada e uma carga começa a ser suficiente para apenas algumas dezenas de minutos de brilho. E muitas vezes durante o carregamento com a lanterna acesa, os LEDs queimam um a um. Claro, dado o baixo preço da lanterna, você pode comprar uma nova a cada vez, mas é mais conveniente descobrir as causas das falhas uma vez, eliminá-las na lanterna existente e esquecer o problema por muitos anos.
Vamos considerar em detalhes o mostrado na Fig. 1 esquema de uma das lâmpadas com falha e determine suas principais deficiências. À esquerda da bateria GB1, está localizado aqui o nó responsável por carregá-la. A corrente de carga é definida pela capacitância do capacitor C1. O resistor R1, instalado em paralelo com o capacitor, descarrega-o depois que a lâmpada é desconectada da rede elétrica. O LED vermelho HL1 é conectado através de um resistor limitador R2 em paralelo ao diodo inferior esquerdo da ponte retificadora VD1-VD4 em polaridade reversa. A corrente flui através do LED durante os semiciclos da tensão de rede em que o diodo superior esquerdo da ponte está aberto. Assim, o brilho do LED HL1 indica apenas que a lanterna está conectada à rede, e não sobre o carregamento em andamento. Ele brilhará mesmo se a bateria estiver ausente ou com defeito. A corrente consumida pela lâmpada da rede é limitada pela capacitância do capacitor C1 a aproximadamente 60 mA. Como parte dela se ramifica no LED HL1, a corrente de carga das baterias GB1 é de cerca de 50 mA. Os soquetes XS1 e XS2 são projetados para medir a tensão da bateria. O resistor R3 limita a corrente de descarga da bateria através dos LEDs EL1-EL5 conectados em paralelo, mas sua resistência é muito baixa e uma corrente superior à corrente nominal flui pelos LEDs. O brilho disso aumenta ligeiramente e a taxa de degradação dos cristais de LED aumenta acentuadamente. Agora, sobre as causas da queima do LED. Como você sabe, ao carregar uma bateria de chumbo velha, cujas placas foram sulfatadas, ocorre uma queda de tensão adicional em sua resistência interna aumentada. Como resultado, durante o carregamento contínuo, a tensão nos terminais dessa bateria ou de sua bateria pode ser 1,5 ... 2 vezes maior que a nominal. Se neste momento, sem interromper o carregamento, fechar a chave SA1 para verificar o brilho dos LEDs, o aumento da tensão será suficiente para exceder significativamente a corrente através deles do valor permitido. Os LEDs falharão um por um. Como resultado, LEDs queimados são adicionados à bateria inadequada para uso posterior. É impossível reparar tal lanterna - baterias sobressalentes não estão disponíveis para venda.
O esquema proposto para refinar a lanterna, mostrado na Fig. 2, permite eliminar as deficiências descritas e eliminar a possibilidade de falha de seus elementos em caso de ações errôneas. Consiste em uma mudança no esquema de conexão dos LEDs à bateria para que seu carregamento seja interrompido automaticamente. Isso é garantido substituindo o switch SA1 por um switch. O resistor limitador R5 é escolhido de forma que a corrente total através dos LEDs EL1-EL5 em uma tensão de bateria GB1 de 4,2 V seja de 100 mA. Como o interruptor SA1 foi usado em três posições, tornou-se possível implementar um modo econômico de brilho reduzido da lanterna adicionando o resistor R4 a ele. O indicador no LED HL1 também foi refeito. O resistor R2 está conectado em série com a bateria. A tensão que cai durante o fluxo da corrente de carga é aplicada ao LED HL1 e ao resistor limitador R3. Agora há uma indicação da corrente de carga que flui pela bateria GB1, e não apenas a presença de tensão de rede. A bateria de gel inutilizável foi substituída por uma bateria Ni-Cd de 600 mAh. A duração de sua carga total é de cerca de 16 horas, sendo impossível danificar a bateria sem interromper o carregamento a tempo, pois a corrente de carga não excede um valor seguro, numericamente igual a 0,1 da capacidade nominal da bateria.
Em vez de LEDs queimados HL-508H238WC com diâmetro de 5 mm, brilho branco com brilho nominal de 8 cd a uma corrente de 20 mA (corrente máxima - 100 mA) e um ângulo de emissão de 15 ° são instalados. Na fig. A Figura 3 mostra a dependência experimental da queda de tensão em tal LED na corrente que flui através dele. Seu valor de 5 mA corresponde a uma bateria GB1 quase totalmente descarregada. No entanto, o brilho da lanterna neste caso permaneceu suficiente. A lanterna convertida de acordo com o esquema considerado está operando com sucesso há vários anos. Uma diminuição perceptível no brilho do brilho ocorre apenas quando a bateria está quase totalmente descarregada. Isso serve apenas como um sinal da necessidade de carregá-lo. Como você sabe, descarregar completamente as baterias de Ni-Cd antes de carregá-las aumenta sua durabilidade. Entre as deficiências do método de melhoria considerado, pode-se notar o custo bastante alto de uma bateria de três baterias Ni-Cd e a dificuldade de colocá-la no corpo da lanterna em vez de um padrão de chumbo-ácido. O autor teve que cortar o invólucro externo da nova bateria para colocar as baterias formando-a de forma mais compacta. Portanto, ao finalizar outra lanterna com quatro LEDs, optou-se por usar apenas uma bateria Ni-Cd e um driver de LED em um chip ZXLD381 em um pacote SOT23-3 diodos.com/datasheets/ZXLD381.pdf. Com uma tensão de entrada de 0,9 ... 2,2 V, fornece aos LEDs uma corrente de até 70 mA.
Na fig. 4 mostra o circuito de alimentação dos LEDs HL1-HL4 utilizando este microcircuito. Um gráfico da dependência típica de sua corrente total na indutância do indutor L1 é mostrado na fig. 5. Com sua indutância de 2,2 μH (usando um indutor DLJ4018-2.2), cada um dos quatro LEDs EL1-EL4 conectados em paralelo tem 69/4 = 17,25 mA de corrente, o que é suficiente para seu brilho intenso.
Dos outros acessórios, para a operação do microcircuito no modo de corrente de saída suavizada, apenas o diodo Schottky VD1 e o capacitor C1 são necessários. Curiosamente, o diagrama de aplicação típico para o chip ZXLD381 mostra a capacitância desse capacitor como 1 F. A unidade de carregamento de bateria G1 é a mesma da fig. 2. Os resistores limitadores R4 e R5 disponíveis não são mais necessários, e duas posições são suficientes para a chave SA1. Devido ao pequeno número de peças, a modificação da lanterna foi realizada por montagem em superfície. A bateria G1 (Ni-Cd tamanho AA com capacidade de 600 mAh) é instalada no suporte apropriado. Em comparação com a lanterna, modificada de acordo com o esquema da Fig. 2, o brilho acabou sendo subjetivamente um pouco menor, mas bastante suficiente. Autor: S. Samoilov
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