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ENCICLOPÉDIA DE RÁDIO ELETRÔNICA E ENGENHARIA ELÉTRICA Conversor de tensão para lâmpada LED. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica
Enciclopédia de eletrônica de rádio e engenharia elétrica / Conversores de tensão, retificadores, inversores Sem dúvida, os LEDs são de longe as fontes de luz mais econômicas e duráveis. Novos aparelhos dessa classe que surgiram nos últimos anos fizeram uma espécie de revolução no campo da iluminação e iluminação. As lâmpadas de LED se difundiram no dia a dia, que vieram junto com as lâmpadas fluorescentes compactas (CFLs) para substituir as lâmpadas incandescentes antieconômicas e de curta duração, e hoje estão substituindo cada vez mais as lâmpadas fluorescentes compactas. Infelizmente, apesar das garantias dos fabricantes sobre a durabilidade, estimada em muitas dezenas de milhares de horas, as lâmpadas LED às vezes falham e muito antes do previsto. E o motivo muitas vezes não está na qualidade dos LEDs, mas, provavelmente, na mesquinhez dos fabricantes: para economizar no custo das lâmpadas, os LEDs neles são forçados a trabalhar em condições extremas, nos valores atuais próximo ao máximo permitido, o que tem um efeito notável na taxa de degradação do cristal e fósforo, bem como na confiabilidade da lâmpada. E se considerarmos que, devido às pequenas dimensões das lâmpadas, condições de resfriamento insatisfatórias para LEDs são adicionadas ao exposto, não é surpreendente que às vezes essas lâmpadas falhem após algumas horas de operação. Uma análise das falhas das lâmpadas queimadas mostra que em 90% dos casos um dos LEDs falha, enquanto o driver, via de regra, permanece aproveitável. O reparo dessas lâmpadas não é difícil, mas sem tomar medidas para reduzir a corrente nos LEDs restantes, muitas vezes é inútil: depois de um tempo, a lâmpada falha novamente. Vamos considerar a possibilidade de restaurar uma lâmpada Elektrostandard de 7W. Sua aparência e a visão da placa do driver pelo lado dos condutores impressos são mostrados na Fig. 1. Primeiro, você deve encontrar o LED queimado de qualquer maneira e fechá-lo com um jumper. Em seguida, você precisa reduzir a corrente através dos LEDs. Para controlar a corrente, é utilizado um sensor composto por dois resistores SMD conectados em paralelo (circulados na Fig. 1 com um círculo vermelho). Para reduzir a corrente, eles precisam ser dessoldados e um novo com resistência de 2 ohms deve ser soldado no lugar de qualquer um deles. Após esse reparo, a potência e a saída de luz da lâmpada diminuirão um pouco, mas ela poderá funcionar por muito tempo. O anterior é totalmente aplicável a lâmpadas semelhantes com uma potência de 15 W (Fig. 2). Na placa deles, para reduzir a corrente nos LEDs, é necessário soldar um dos resistores de 5,6 ohms (também circulado em vermelho).
Mas às vezes é impossível restaurar a lâmpada devido à falha do controlador. Nesse caso, os LEDs podem ser alimentados por outra fonte. Abaixo está uma opção para conectar uma placa de lâmpadas LED com potência de 5 ou 7 W a uma fonte de doze volts (por exemplo, uma bateria de carro). Dependendo da potência nominal, 12 ou 16 LEDs são instalados nessas lâmpadas, respectivamente. Essa lâmpada pode ser útil para uma lâmpada de emergência ou de carro. Como os LEDs são ligados em série na placa, e não queríamos mudar o esquema de ligação cortando os condutores impressos e instalando jumpers de fios, optou-se por fazer um conversor que aumentasse a tensão da bateria até o nível necessário para o LEDs para acender com brilho normal (neste caso, respectivamente, até 35 ou 48 V ). Um diagrama de um conversor simples, montado com peças amplamente usadas e baratas, é mostrado na fig. 3. Um oscilador mestre operando a uma frequência de cerca de 1.1 kHz é construído em um gatilho Schmitt DD25 de acordo com um esquema típico. Os elementos DD1.2-DD1.6 conectados em paralelo invertem o sinal do gerador e aumentam sua capacidade de carga, proporcionando carregamento e descarregamento rápidos da capacitância do transistor de efeito de campo VT2. O microcircuito é alimentado por uma fonte de alimentação de lâmpada através de um regulador de tensão linear DA1, conectado de acordo com um circuito típico. O sensor de corrente é o resistor R5.
O circuito de estabilização funciona da seguinte maneira. Se a corrente através dos LEDs for maior do que o necessário, o transistor VT1 abre, desviando a entrada do gatilho Schmitt DD1 com o resistor R1.1. Nesse caso, a duração dos pulsos de controle aplicados à porta do transistor de efeito de campo VT2 diminui e a duração das pausas entre eles, ao contrário, aumenta. Como resultado, a corrente através dos LEDs diminui. A estabilização da corrente é realizada na faixa de tensão de entrada de 9 a 15 V, o que é suficiente para uma bateria e uma lâmpada de carro. O resistor R3 serve para descarregar o capacitor C4 após desligar o conversor (sem ele, um brilho fraco dos LEDs teria sido observado por muito tempo após desligar a energia). Todas as partes do aparelho são colocadas em uma placa de circuito impresso (Fig. 4), feita de fibra de vidro laminada em uma das faces. O transistor VT2 não precisa de dissipador de calor, mas se durante a operação seu invólucro aquecer visivelmente, é possível, além do bloco de contato da placa usado como dissipador de calor, ao qual é soldada a saída de seu dreno, dotá-lo de um pequeno dissipador de calor em forma de U feito de uma peça achatada de fios de cobre com seção transversal de 2,5 mm2 e 20 mm de comprimento. Você pode soldá-lo na área indicada na placa (ao lado do transistor) e no flange de remoção de calor do próprio transistor. A aparência do nó finalizado é mostrada na fig. 5. Um dissipador de calor adicional é feito de folha de liga de alumínio para o painel de LED, e sua aparência também é mostrada nesta figura.
Algumas palavras sobre os detalhes. Além do indicado no diagrama, qualquer transistor npn de baixa potência para montagem em superfície pode ser usado como VT1. Transistor de efeito de campo (VT2) - qualquer um com uma corrente de dreno de pelo menos 2 A e uma tensão dreno-fonte de pelo menos 80 V, projetado para controlar os níveis lógicos. Uma possível substituição para o microcircuito 74NST14 (DD1) é da série 74NS14 ou 74AC14. Em vez do diodo RGP10J (VD1), você pode usar 1N4007, mas ele esquentará visivelmente e a eficiência diminuirá. Os diodos da série KD226 funcionam praticamente sem aquecimento. Acelerador L1 - produção industrial em corpo cilíndrico, seu tipo é desconhecido e a aparência é mostrada na fig. 5 (cilindro preto no canto inferior esquerdo do tabuleiro). Se não for possível encontrar um estabilizador integral para 5 V da versão SMD, um estabilizador paramétrico em um diodo zener pode ser integrado ao circuito de alimentação do microcircuito DD1. Você pode colocá-lo e um resistor de lastro com resistência de 1 kOhm na sede do microcircuito. O dispositivo, montado com peças reparáveis, praticamente não requer ajuste. Ao ligar o conversor pela primeira vez, é aconselhável alimentá-lo a partir de uma unidade de laboratório com tensão de saída ajustável, aumentando-a gradualmente, a partir de 5 V. Se os LEDs não acenderem, verifique a polaridade de sua conexão, a manutenção de as partes. Ao usar microcircuitos de substituição em vez dos indicados no diagrama (DD1), pode ser necessário selecionar o capacitor C1 ou o indutor L1 para obter a máxima eficiência. Pode ser necessário selecionar o resistor R5 para obter uma corrente através dos LEDs de 100 mA. Se o resistor necessário não estiver disponível entre os disponíveis, você pode instalar R5 com uma resistência um pouco maior e selecionar um resistor adicional R5 'conectado em paralelo a ele (mostrado em linhas tracejadas no diagrama), um local para ele na placa é oferecido. Em seguida, você deve verificar a faixa de valores de tensão de entrada na qual a estabilização de corrente através dos LEDs é realizada. Você pode tentar aumentar a eficiência do conversor selecionando a indutância do indutor L1. Ao ajustar, deve-se lembrar que um circuito aberto dos LEDs pode levar à quebra do transistor de efeito de campo, por isso é preciso ter muito cuidado. Finalmente, a placa conversora deve ser coberta com duas camadas de verniz XB-784, isso irá protegê-la da umidade. Ao operar essa lâmpada, lembre-se de que, ao conectá-la a uma fonte de alimentação, a polaridade deve ser observada. Autor: E. Gerasimov
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