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ENCICLOPEDIA DELLA RADIOELETTRONICA ED ELETTRICA Lampade per illuminazione di emergenza a LED. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica
Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / illuminazione In caso di interruzione di corrente nei locali di servizio o di servizio, si consiglia di mantenere almeno un livello minimo di illuminazione al fine di adottare alcune misure per eliminare il malfunzionamento o abbandonare i locali. In questo caso, le lampade che possono brillare per un po 'di tempo dopo lo spegnimento della tensione di rete aiuteranno. Richiederanno una fonte di alimentazione indipendente o un dispositivo di accumulo di energia, come un grande condensatore o una batteria. Si consiglia di utilizzare i LED come lampade per l'illuminazione di emergenza, poiché sono i più economici. Affinché la lampada possa brillare anche dopo un'interruzione di corrente, deve, ovviamente, contenere una fonte di alimentazione integrata. Nel caso più semplice, può trattarsi di un condensatore di ossido di capacità relativamente grande, in grado di accumulare energia in modalità standby sufficiente a mantenere una piccola illuminazione della stanza per diverse decine di secondi.
Uno schema di tale lampada di illuminazione di emergenza è mostrato in Fig. 1. Può essere realizzato sulla base di una lampada a LED disponibile in commercio o realizzato indipendentemente sulla base di elementi di una torcia a LED o singoli LED (vedere l'articolo "Lampada di rete da LED a torcia" in "Radio", 2013, n. 2, pagina 26). In modalità standby, i LED collegati in serie sono alimentati da una sorgente costituita da un condensatore di ballast C1, un ponte a diodi VD1-VD4 e un condensatore di livellamento C2. Il condensatore C3 è immagazzinato, subito dopo l'applicazione della tensione di rete, viene caricato dal raddrizzatore a ponte attraverso il diodo VD6 e quando i LED iniziano a brillare, attraverso il resistore R3 dal raddrizzatore a semionda sul diodo VD5. Sui transistor VT1, VT2 è montato uno stabilizzatore di corrente che garantisce una scarica uniforme del condensatore C3 e mantiene una luminosità costante dei LED in modalità di emergenza. In modalità standby, la corrente attraverso i LED dipende principalmente dalla capacità del condensatore C1, dalla corrente dello stabilizzatore (in questo caso circa 1 mA) e dal numero di LED N (ad esempio, con N \u21d 20 e la capacità indicata sul diagramma, questa corrente è di circa 2 mA). Il resistore R1 limita l'afflusso di corrente di carica quando la lampada è accesa e il condensatore C1 viene scaricato attraverso il resistore R3 quando è spento. In caso di emergenza, al venir meno della tensione di rete, i LED vengono alimentati dal condensatore di accumulo C20 tramite uno stabilizzatore di corrente. Viene mantenuta un'illuminazione minima costante per circa 30 s, dopodiché la luminosità dei LED diminuisce gradualmente per circa 3 s. È possibile aumentare la durata dell'illuminazione di emergenza aumentando la capacità del condensatore CXNUMX.
Tutte le parti, ad eccezione dei LED, sono montate su un circuito stampato, il cui disegno è mostrato in fig. 2. Resistori - C2-33, R1-4, condensatori C2, C3 - ossido importato, C1 - da una lampada fluorescente compatta a risparmio energetico (CFL) guasta o importata, progettata per funzionare a una tensione alternata di 250 ... 400 V. Da 1N4007 sono stati rimossi anche i diodi. Transistor bipolare - qualsiasi delle serie KT315, KT3012. La scheda montata è collocata in una custodia di plastica del CFL con parti verso la base. La piccola capacità del condensatore di accumulo C3 non consente un lungo bagliore della lampada in modalità di emergenza. Un aumento della sua capacità porta ad un aumento significativo delle dimensioni. La via d'uscita da questa situazione può essere l'uso di uno ionizzatore, un condensatore ad alta capacità (fino a diversi farad). Tuttavia, la tensione nominale dello ionizzatore, di norma, non supera i 5 V, quindi è possibile alimentare uno o più LED collegati in parallelo.
Uno schema di tale lampada è mostrato in Fig. 3. In modalità standby, i LED sono alimentati da un raddrizzatore a diodi VD1-VD4 collegato alla rete tramite un condensatore di zavorra C1. Allo stesso tempo, una corrente di circa 1 mA scorre attraverso i LED EL3-ELN-20 collegati in serie e attraverso ciascuno degli ELN-2-ELN collegati in parallelo, tre volte meno. Per equalizzare la corrente attraverso di essi, vengono utilizzati resistori limitatori di corrente R3-R5 che, se regolati, vengono selezionati in modo tale che la caduta di tensione totale su di essi e sui LED ELN-2-ELN non vada oltre 4,5 ... 5 V Prima di questa tensione, lo ionizzatore viene caricato C3. Per la prima volta dopo aver acceso la lampada nella rete (fino a quando non viene caricata a una tensione di 3 ... 3.3 V), i LED ELN-2-ELN non si accendono. Quando la tensione di rete viene a mancare, lo ionizzatore inizia a scaricarsi attraverso questi LED e solo loro brillano nella lampada. La durata del bagliore dipende dalla capacità dello ionizzatore e dal numero di LED ad esso collegati. Un aumento del loro numero richiede un aumento proporzionale della resistenza delle resistenze ad esse collegate in serie, e poiché la corrente di scarica dello ionizzatore aumenta, la durata dell'illuminazione di emergenza si riduce. È possibile estendere notevolmente il bagliore della lampada in modalità di emergenza sostituendo lo ionizzatore con una batteria Li-ion di piccole dimensioni (o una batteria di batterie Ni-Cd) da un telefono cellulare o radiotelefono. Con una selezione di resistori R3-R5 (con la batteria scollegata), su di essi è installata una tensione di 2 ... 4 V e i LED ELN-4,1-ELN sono collegati in serie con essi quando si utilizza una batteria agli ioni di litio o 4,3 ... 4,4 V, se si utilizza una batteria di tre batterie Ni-Cd o Ni-MH (spetta a questi valori di tensione che vengono caricate in modalità standby). In caso di mancanza di tensione di rete, i LED ELN-2-ELN sono alimentati dalla batteria. La sua riserva di energia è sufficiente per diverse ore di funzionamento continuo. Quando si scarica, la tensione e la corrente attraverso i LED diminuiscono, ma a causa della loro caratteristica corrente-tensione non lineare, non si verificherà una scarica completa. In serie alla batteria è possibile installare un interruttore SA1 per spegnerla, ad esempio, durante il trasporto della lampada. Per aumentare la luminosità delle lampade assemblate secondo lo schema di Fig. 3, in modalità emergenza, aumentare il numero di LED collegati in parallelo. In linea di principio è possibile accendere tutti i LED della lampada in parallelo, ma in questo caso, per garantire la normale luminosità in modalità standby, sarà necessario aumentare notevolmente la capacità del condensatore di zavorra C1, che porterà ad un aumento indesiderato (fino a diverse centinaia di milliampere) della corrente consumata dalla rete. Inoltre, se la batteria è scarica, la luminosità della lampada per la prima volta dopo l'accensione potrebbe essere bassa, poiché una parte significativa della corrente andrà a caricare la batteria.
Una possibile via d'uscita è una connessione seriale di più gruppi di LED collegati in parallelo (Fig. 4). Per la fabbricazione di una tale lampada è stato utilizzato un circuito stampato da una lampada con 32 LED collegati in parallelo. Sul tabellone si trovano come segue: 4 - al centro, 17 - lungo la circonferenza esterna, 11 - lungo quella intermedia. Questi ultimi sono assegnati a un gruppo (EL12-EL22), alimentato da una batteria in modalità di emergenza, e il resto è diviso in due gruppi, uno dei quali contiene anche 11 LED (EL1-EL11) e il secondo - dieci (EL23 -EL32). Questi gruppi e il resistore limitatore di corrente R3 sono collegati in serie, per i quali vengono tagliati i corrispondenti conduttori stampati sulla scheda e vengono realizzati i collegamenti necessari con pezzi di filo isolato. La corrente consumata da questa lampada è determinata dalla capacità dei condensatori di zavorra C1, C2 ed è di circa 100 mA, ovvero una corrente di circa 9 mA scorre attraverso ciascun LED. Il condensatore C3 attenua l'ondulazione della tensione rettificata, facendo brillare i LED in modo più uniforme. In modalità standby, una tensione di circa 12 V scende sui LED EL22-EL3 e sul resistore R4,1 (viene selezionato durante la regolazione), a cui viene caricata la batteria agli ioni di litio G1. Se viene utilizzata una batteria di tre batterie Ni-Cd o Ni-MH, questa tensione deve essere aumentata a 4,4 V. L'interruttore SA1 svolge la stessa funzione del modello precedente.
Tutte le parti, ad eccezione dei LED e del resistore R3, sono montate su un circuito stampato in lamina di fibra di vetro, realizzato secondo il disegno mostrato in fig. 5. La scheda montata e la batteria sono collocate in una custodia con un diametro di 57 mm da un CFL con una potenza di 35 W in modo che i condensatori C1 e C2, precedentemente avvolti con nastro isolante, siano nel seminterrato. L'interruttore è installato sulla sua parete laterale. L'aspetto della lampada è mostrato in fig. 6.
Affinché la luminosità della lampada con LED collegati in serie rimanga la stessa in modalità di emergenza come in modalità standby, deve essere integrata con un convertitore di tensione elevatore alimentato a batteria. Uno schema di tale lampada è mostrato in Fig. 7. In modalità standby, i LED EL1-ELN sono alimentati da una corrente di 15 ... 20 mA da un alimentatore costituito da un condensatore di zavorra C1, un ponte a diodi VD1 - VD4 e un condensatore di livellamento C2. La tensione a cui viene caricata la batteria G1 viene impostata selezionando il resistore R3.
Il convertitore di tensione contiene un microcircuito DD1, un transistor VT1, un trasformatore di impulsi elevatore T1 e un raddrizzatore basato su diodi VD6-VD9. Un generatore di impulsi con una frequenza di ripetizione di circa 1.1 kHz è assemblato sull'elemento DD30 e un generatore di impulsi di controllo su DD1.2. Collegati in parallelo gli elementi DD1.3, DD1.4 svolgono le funzioni di uno stadio buffer invertente. Dalla sua uscita, gli impulsi vanno al gate del transistor ad effetto di campo di commutazione VT1. Quando alimentato da rete e i contatti dell'interruttore SA1 sono chiusi, la batteria G1 viene caricata tramite i LED EL1-ELN-1 e il diodo zener VD5. Una tensione di polarità positiva (circa 1.1 V) viene applicata a uno degli ingressi dell'elemento DD5 (pin 4) attraverso il resistore R4 e negativa (circa 5 V) dal diodo zener VD6 attraverso il resistore R5. Di conseguenza, la tensione a questo ingresso è bassa, il generatore è inibito e il convertitore non funziona. Quando la tensione di rete viene a mancare, una tensione di alto livello viene fornita all'ingresso dell'elemento DD1.1 dalla batteria G1, il generatore si accende e i LED vengono alimentati con tensione di alimentazione dal raddrizzatore sui diodi VD6-VD9. La resistenza di regolazione R7 può essere utilizzata per modificare la durata degli impulsi di controllo in un ampio intervallo e quindi la luminosità della lampada in modalità di emergenza. Le prestazioni del convertitore vengono mantenute quando la tensione di alimentazione scende a 2,8 V.
I resistori R1, R2 (MLT), i condensatori C1 (K73-17 o da CFL), C2 (ossido importato) e i diodi VD1-VD4 (anche da CFL) sono posizionati su un circuito stampato a doppia faccia, il cui disegno è mostrato in fig. 8. Il montaggio è principalmente in superficie. Il condensatore C2 è installato parallelamente alla scheda e incollato ad essa con la colla Moment. Quattro fori sul lato destro della scheda sono progettati per far passare i conduttori dei diodi VD1-VD4 (sono saldati ai conduttori stampati su entrambi i lati). Dopo il controllo, la scheda montata viene avvolta con due strati di nastro isolante e posizionata nella base dell'alloggiamento CFL.
Il convertitore è montato su un circuito stampato realizzato secondo il disegno di fig. 9. Montaggio - superficie. Condensatori C5-C7 e diodi VD6-VD9 - da CFL, resistore di sintonia R7 - SPZ-19a. Per la produzione del trasformatore T1 è stata utilizzata un'induttanza di zavorra da un CFL con una potenza di 10 W. È necessario scegliere uno starter, il cui design consente di avvolgere un avvolgimento aggiuntivo senza smontaggio: 10 giri di filo MGTF-0,2. Nel trasformatore, svolgerà la funzione dell'avvolgimento primario (I) e il secondario (II) sarà l'avvolgimento dell'induttore. La batteria del telefono cellulare agli ioni di litio è incollata alla scheda sul lato privo di celle. Interruttore SA1 - scorrevole PD9-1 o simile importato. L'aspetto del convertitore insieme alla scheda LED (da una lampada di potenza con una connessione seriale di 21 LED) è mostrato in fig. 10.
In conclusione, va notato che il convertitore boost può anche essere assemblato su un microcircuito specializzato, che, tra l'altro, ne ridurrà le dimensioni. Una lampada con convertitore può essere utilizzata come lampada portatile, ma in questo caso è consigliabile utilizzare come fonte di alimentazione una batteria composta da tre batterie Ni-MH. Autore: I. Nechaev
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