Lampada LED da campeggio. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica

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Il dispositivo proposto è una lampada LED portatile e leggera. Può essere alimentato sia dalla batteria integrata che dalla batteria dell'auto. È comodo da portare con sé, quindi troverà utilizzo tra turisti, appassionati di auto e residenti estivi.

Con l'avvento dei LED bianchi ad alta luminosità disponibili in commercio e delle lampade già pronte basate su di essi, è nata l'idea di sviluppare una semplice lampada portatile per sostituire la lampada da campeggio fluorescente utilizzata in precedenza.

Lo schema della lampada a LED proposta è mostrato in Fig. 1. La sua base è il diffuso microcircuito MC34063A, collegato secondo un circuito standard di un convertitore di tensione boost flyback a impulsi.

Riso. 1 (clicca per ingrandire)

Come base è stata utilizzata una lampada non regolata già pronta "K48 ERA" con 48 LED. Dispone di supporti per tre batterie AA con una tensione di 1,5 V. Due magneti sono installati sulla parete posteriore del corpo della lampada, consentendone il fissaggio a una struttura metallica, ad esempio la carrozzeria di un'auto. Dopo aver aperto la lampada, si è scoperto che tutti i quarantotto LED erano collegati in parallelo senza resistore limitatore di corrente. Con un tale schema non può naturalmente esserci una distribuzione uniforme della corrente tra i LED.

Era necessario abilitarli diversamente, in base alle capacità del chip. Poiché la tensione di uscita massima per questo tipo di convertitore è limitata dalla tensione massima consentita collettore-emettitore del transistor di uscita del microcircuito (per MC34063A è 40 V), si è deciso di accendere i LED in serie in gruppi di sei e collegare i gruppi in parallelo. Questo fa un totale di otto gruppi.

Fig. 2

Ris.3

Fig. 4

Modificando la tensione di uscita del convertitore, la luminosità dei LED viene regolata utilizzando il resistore variabile R3. La tensione dal motore del resistore R3 attraverso il circuito VD4, R4, R5 viene fornita a uno degli ingressi del comparatore del microcircuito (pin 5) e viene confrontata con una tensione di riferimento di 1,25 V della sorgente interna. Se la tensione fornita al pin 5 del microcircuito supera 1,25 V, il ciclo di lavoro degli impulsi del convertitore cambia e la sua tensione di uscita diminuisce. Quando la corrente consumata da un gruppo di LED è 16...20 mA, la tensione ai suoi capi è di circa 19 V e dipende dalla temperatura.

Per proteggere i LED EL1-EL48 dalle sovracorrenti, alla massima illuminazione, nel convertitore è stata introdotta una modalità di limitazione della corrente. La caduta di tensione sul resistore R7, che funge da sensore di corrente, viene fornita anche attraverso il resistore R6 al pin 5 del microcircuito. Se la tensione ai suoi capi aumenta oltre 1,25 V, la tensione di uscita del convertitore diminuirà, limitando la corrente attraverso i LED. Il limite del valore di corrente 1 attraverso i LED, al quale avviene la limitazione, può essere calcolato con la formula Limite I = 1.25/R7.

Poiché non era noto il tipo di LED utilizzati nella lampada, si è ipotizzato che la loro corrente massima consentita fosse di 20 mA, come per la maggior parte dei diodi emettitori di luce visibili in un alloggiamento con un diametro di 5 mm. Con una resistenza del resistore R7 di 75 Ohm, la limitazione di corrente avverrà a 16,6 mA. Per distribuire uniformemente la corrente tra gruppi di LED (supponendo che le caratteristiche corrente-tensione di ciascun gruppo di LED dello stesso tipo differiscano leggermente), le resistenze dei resistori R7-R14 vengono scelte in modo che siano le stesse. Come hanno dimostrato le misurazioni, questa ipotesi si è rivelata corretta e, con tutti i LED funzionanti, le correnti nei gruppi differivano leggermente quando la luminosità del loro bagliore cambiava da zero al massimo. Il diodo VD4 elimina lo smistamento del segnale dal sensore di corrente R7 quando il resistore variabile R3 si trova nella posizione inferiore secondo il diagramma, corrispondente alla modalità di massima luminosità.

Per proteggere il transistor di uscita del microcircuito dalla rottura dovuta all'aumento della tensione in caso di interruzione accidentale del carico, viene utilizzato il circuito VD2, VD3, R5. In modalità normale, la tensione all'uscita del convertitore (sul condensatore C4) non supera 20...21 V, che è inferiore alla tensione di stabilizzazione totale dei diodi zener VD2 e VD3 (UCI = 24 V), quindi sono chiusi. Se il circuito di carico viene interrotto, la tensione all'uscita del convertitore aumenterà e i diodi zener VD2 e VD3 si apriranno. In questo caso, la tensione sul pin 5 del microcircuito supererà 1,25 V e la tensione di uscita del convertitore sarà limitata secondo la formula Uout = Uist + 1,25(R5+R6+R7)/(R6+R7) . Per i valori nominali dell'elemento selezionato, la tensione di uscita a vuoto sarà di circa 26,5 V.

L'interruttore SA1 seleziona la fonte di alimentazione della lampada: integrata o esterna. Quando la lampada è alimentata da una sorgente esterna a 12 V, tutti i LED EL1-EL48 sono attivati. In questo caso la corrente consumata dal dispositivo in modalità massima luminosità è di circa 290 mA. Se la lampada è alimentata da una batteria integrata composta da tre batterie o celle galvaniche di tipo AA, i contatti dell'interruttore SA1.2 spengono sei gruppi di LED EL13-EL48, lasciandone solo due in funzione: EL1-EL12. In questo caso, la corrente consumata dal dispositivo nella modalità di massima luminosità non supera i 300 mA. La disattivazione dei LED EL13-EL48 è necessaria per un utilizzo razionale dell'energia della batteria integrata. Se ciò non avviene, il consumo di corrente alla massima luminosità sarà di circa 1,2 A. Ovviamente in questo caso non si può contare sul funzionamento a lungo termine della batteria integrata.

Quando il resistore variabile R3 si trova nella posizione superiore nel diagramma, corrispondente alla luminosità zero, il dispositivo consuma una corrente di 3...5 mA dalla fonte di alimentazione. Il LED HL1 ad alta luminosità segnala che il dispositivo è acceso ed è necessario per evitare che le batterie si scarichino a causa di un dispositivo acceso accidentalmente con il controllo della luminosità impostato al minimo. La corrente attraverso il LED è stabilizzata a 3...5 mA dal transistor ad effetto di campo VT1. Lo stabilizzatore di corrente garantisce una luminosità costante del LED HL1 quando si commuta l'alimentazione della lampada da una fonte esterna di 12 V a una tensione integrata di 3,6...4,5 V. L'uso di un LED HL1 a luminosità aumentata consente di notare il suo bagliore a tale corrente durante le ore diurne.

Il dispositivo utilizza resistori MLT fissi e un resistore variabile R3 SP4-1 con una potenza di 0,5 W. I condensatori all'ossido sono condensatori al tantalio miniaturizzati importati con conduttori di tipo radiale, il resto sono KM-56 ceramici. Sostituiremo il transistor KP303G (VT1) con KP303D. LED HL1: qualsiasi aumento della luminosità della luce rossa. Sostituiremo il diodo HER102 (VD1) con un altro ad alta velocità, ad esempio HER103, FR102, FR103, 1 N5819 o il KD212 domestico con qualsiasi indice di lettere. Il diodo KD522A (VD4) può essere sostituito con un KD522B o diodi della serie KD521, KD102, KD103 con qualsiasi indice di lettere. Due diodi zener KS212Ts (VD2, VD3) possono essere sostituiti con un KS224Ts o simile con una tensione di stabilizzazione di 24...26 V.

Induttanza L1 - DG-10 con induttanza di 470 μH e corrente nominale di 0,45 A. Può essere sostituita con un'altra con induttanza di 400...500 μH e corrente massima di almeno 300 mA. Interruttore SA1 - qualsiasi interruttore di piccole dimensioni di dimensioni adeguate e con il numero richiesto di contatti; SA2 è l'interruttore di alimentazione incluso nell'apparecchio. Fusibile FU1: qualsiasi di piccole dimensioni, con pin di saldatura flessibili.

La maggior parte delle parti sono posizionate su un circuito stampato rotondo, il cui disegno è mostrato in Fig. 2. È realizzato in laminato di fibra di vetro su un lato con uno spessore di 1...2 mm. Il diametro dei fori sul circuito stampato per i pin del microcircuito è 0,7...0,8 mm, per i pin di altri elementi e fili - 0,8...1,0 mm. La scheda è alloggiata nel foro centrale del corpo lampada, originariamente destinato all'installazione del suo elemento di sospensione. Una piastra rotonda di polistirolo di spessore 1...1,5 mm, tagliata, ad esempio, dal corpo di un floppy disk per computer da tre pollici, è saldamente incollata nel foro nella cover posteriore della custodia. Per l'incollaggio è consentito utilizzare dicloroetano. Il fusibile FU1 e il transistor VT1 sono montati incernierati. Per evitare cortocircuiti ciascuno di essi deve essere posizionato e fissato in un tubo termoretraibile di dimensioni adeguate. Anche i resistori R8-R14 sono montati in modo incernierato. Sono saldati con un conduttore ai circuiti stampati con LED secondo lo schema e con il secondo ai pad intermedi, come mostrato in Fig. 3. Per evitare cortocircuiti, i resistori R8-R14 sono inseriti in un tubo in PVC di dimensioni adeguate. Le pedane sono realizzate in laminato di vetroresina rivestito su un lato con lamina di dimensioni circa 10x10 mm, con lamina di larghezza 1...1,5 mm asportata lungo il perimetro.

I LED nell'apparecchio vengono inizialmente installati su otto circuiti stampati e collegati in parallelo. Quando provi a smontarli, si surriscaldano e si danneggiano, quindi i circuiti stampati con i LED installati al loro interno sono stati modificati. Su ciascuna scheda vengono tagliati i conduttori stampati che collegano i LED e saldati cinque ponticelli, come mostrato in Fig. 4, in modo che i LED siano collegati in serie.

Un dispositivo correttamente assemblato inizia a funzionare immediatamente. La corrente che attraversa i LED nella modalità di massima luminosità viene misurata dalla caduta di tensione sui resistori R7-R14. Dovrebbe essere circa 1,25 V. Dovresti anche controllare la tensione all'uscita del convertitore (sul condensatore C4) con il carico del LED spento. Per fare ciò, spegnendo il carico, aumentare gradualmente la tensione di alimentazione da 0 a 14 V e controllare la tensione all'uscita del convertitore: dovrebbe essere al livello di 24...26 V.

Fig. 5

Fig. 6

L'aspetto della lampada con il coperchio posteriore dell'alloggiamento rimosso è mostrato nella foto (Fig. 5). Il funzionamento della lampada dalla batteria incorporata è illustrato dalla foto in Fig. 6.

Autore: S. Gureev

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