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ENCICLOPEDIA DELLA RADIOELETTRONICA ED ELETTRICA Perfezionamento della lampada a LED. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica
Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / illuminazione Di notte, una torcia tascabile è una cosa indispensabile. Tuttavia, i modelli disponibili in commercio con batteria ricaricabile e ricarica tramite rete sono solo deludenti. Funzionano ancora per un po' di tempo dopo l'acquisto, ma poi la batteria al piombo-acido gel si degrada e una carica inizia a durare solo poche decine di minuti di luminescenza. E spesso durante la ricarica con la torcia accesa i led si bruciano uno dopo l'altro. Naturalmente, dato il basso prezzo della torcia, è possibile acquistarne una nuova ogni volta, ma è più consigliabile comprendere una volta le cause dei guasti, eliminarle dalla torcia esistente e dimenticare il problema per molti anni.
Consideriamo in dettaglio quello mostrato in Fig. 1 diagramma di una delle lampade guaste e determinarne i principali difetti. A sinistra della batteria GB1 c'è un'unità responsabile della sua ricarica. La corrente di carica è impostata dalla capacità del condensatore C1. Il resistore R1, installato in parallelo al condensatore, lo scarica dopo aver scollegato la torcia dalla rete. Il LED rosso HL1 è collegato tramite un resistore limitatore R2 in parallelo con il diodo inferiore sinistro del ponte raddrizzatore VD1-VD4 con polarità inversa. La corrente scorre attraverso il LED durante quei semicicli della tensione di rete in cui il diodo superiore sinistro del ponte è aperto. Pertanto, il bagliore del LED HL1 indica solo che la torcia è connessa alla rete e non che la ricarica è in corso. Si illuminerà anche se la batteria è mancante o difettosa. La corrente consumata dalla torcia dalla rete è limitata dalla capacità del condensatore C1 a circa 60 mA. Poiché una parte di esso è ramificata nel LED HL1, la corrente di carica per le batterie GB1 è di circa 50 mA. Le prese XS1 e XS2 sono progettate per misurare la tensione della batteria. Il resistore R3 limita la corrente di scarica della batteria attraverso i LED EL1-EL5 collegati in parallelo, ma la sua resistenza è troppo piccola e attraverso i LED scorre una corrente maggiore della corrente nominale. Ciò aumenta leggermente la luminosità, ma il tasso di degradazione dei cristalli LED aumenta notevolmente. Ora sui motivi del burnout del LED. Come sapete, quando si carica una vecchia batteria al piombo le cui piastre sono state solfatate, si verifica un'ulteriore caduta di tensione attraverso la sua maggiore resistenza interna. Di conseguenza, durante la ricarica, la tensione ai terminali di tale batteria o della sua batteria può essere 1,5...2 volte superiore a quella nominale. Se in questo momento, senza interrompere la ricarica, chiudi l'interruttore SA1 per controllare la luminosità dei LED, la tensione aumentata sarà sufficiente affinché la corrente che li attraversa superi significativamente il valore consentito. I LED si guastano uno per uno. Di conseguenza, alla batteria vengono aggiunti LED bruciati, che non sono più adatti per un ulteriore utilizzo. È impossibile riparare una torcia del genere: non sono in vendita batterie di ricambio.
Lo schema proposto per la finalizzazione della lanterna, mostrato in Fig. 2 consente di eliminare le carenze descritte ed eliminare la possibilità di guasto dei suoi elementi a causa di eventuali azioni errate. Consiste nel modificare il circuito di collegamento dei LED alla batteria in modo che la sua ricarica venga interrotta automaticamente. Ciò si ottiene sostituendo l'interruttore SA1 con un interruttore. Il resistore limitatore R5 è selezionato in modo tale che la corrente totale attraverso i LED EL1-EL5 con una tensione della batteria GB1 di 4,2 V sia 100 mA. Poiché l'interruttore SA1 è un interruttore a tre posizioni, è diventato possibile implementare una modalità economica di luminosità ridotta della torcia aggiungendovi il resistore R4. Anche l'indicatore sul LED HL1 è stato ridisegnato. Il resistore R2 è collegato in serie alla batteria. La tensione che cade ai suoi capi quando scorre la corrente di carica viene applicata al LED HL1 e al resistore limitatore R3. Ora viene indicata la corrente di carica che scorre attraverso la batteria GB1 e non solo la presenza della tensione di rete. La batteria al gel inutilizzabile è stata sostituita da un composto di tre batterie Ni-Cd con una capacità di 600 mAh. La durata della sua carica completa è di circa 16 ore, ed è impossibile danneggiare la batteria senza interrompere la carica in tempo, poiché la corrente di carica non supera un valore di sicurezza, numericamente pari a 0,1 della capacità nominale della batteria.
Al posto di quelli bruciati sono stati installati LED HL-508H238WC con un diametro di 5 mm di luce bianca con una luminosità nominale di 8 cd ad una corrente di 20 mA (corrente massima - 100 mA) e un angolo di emissione di 15°. Nella fig. La Figura 3 mostra la dipendenza sperimentale della caduta di tensione su tale LED dalla corrente che lo attraversa. Il suo valore di 5 mA corrisponde ad una batteria GB1 quasi completamente scarica. Tuttavia, la luminosità della torcia in questo caso è rimasta sufficiente. La lanterna, riconvertita secondo lo schema considerato, funziona con successo da diversi anni. Una notevole diminuzione della luminosità della luce si verifica solo quando la batteria è quasi completamente scarica. Questo è proprio il segnale che deve essere caricato. Come è noto, scaricare completamente le batterie Ni-Cd prima della ricarica ne aumenta la durata. Tra gli svantaggi del metodo di modifica considerato possiamo notare il costo piuttosto elevato di una batteria composta da tre batterie Ni-Cd e la difficoltà di inserirla nel corpo della torcia al posto di quella standard al piombo. L'autore ha dovuto tagliare il guscio esterno della pellicola della nuova batteria per posizionare in modo più compatto le batterie che la compongono. Pertanto, durante la finalizzazione di un'altra torcia con quattro LED, si è deciso di utilizzare solo una batteria Ni-Cd e un driver LED sul chip ZXLD381 nel pacchetto SOT23-3 diodes.com/datasheets/ZXLD381.pdf. Con una tensione di ingresso di 0,9...2,2 V fornisce ai LED una corrente fino a 70 mA.
Nella fig. La Figura 4 mostra il circuito di alimentazione dei LED HL1-HL4 utilizzando questo chip. Un grafico della dipendenza tipica della loro corrente totale dall'induttanza dell'induttore L1 è mostrato in Fig. 5. Con la sua induttanza di 2,2 μH (viene utilizzato un induttore DLJ4018-2.2), ciascuno dei quattro LED EL1-EL4 collegati in parallelo assorbe 69/4 = 17,25 mA di corrente, che è abbastanza per farli brillare intensamente.
Degli altri elementi aggiuntivi, per far funzionare il microcircuito nella modalità di corrente di uscita livellata sono necessari solo il diodo Schottky VD1 e il condensatore C1. È interessante notare che lo schema tipico per l'utilizzo del microcircuito ZXLD381 indica che la capacità di questo condensatore è 1 F. L'unità di ricarica della batteria G1 è la stessa di Fig. 2. Le resistenze limitatrici R4 e R5, anch'esse presenti, non sono più necessarie e l'interruttore SA1 necessita solo di due posizioni. A causa del numero limitato di parti, la modifica della lanterna è stata effettuata mediante installazione sospesa. La batteria G1 (Ni-Cd formato AA con una capacità di 600 mAh) è installata nel supporto corrispondente. Rispetto alla lanterna modificata secondo lo schema di Fig. 2, la luminosità si è rivelata soggettivamente leggermente inferiore, ma abbastanza sufficiente. Autore: S. Samoilov
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