Dažas vienkāršas LED enerģijas shēmas

Neskatoties uz plašo dažādu dizainu LED lukturīšu izvēli veikalos, šķiņķi izstrādā savas iespējas balto īpaši košo LED apgaismošanai. Būtībā uzdevums ir atkarīgs no tā, kā ieslēgt gaismas diodi no vienas baterijas vai akumulatora un veikt praktiskus pētījumus.

Pēc pozitīva rezultāta iegūšanas shēma tiek izjaukta, detaļas ievietotas lodziņā, eksperiments ir pabeigts, rodas morālais gandarījums. Bieži vien studijas pie tā apstājas, bet dažreiz pieredze, montējot konkrētu montāžu uz maizes tāfeles, nonāk reālā dizainā, kas izgatavots saskaņā ar visiem mākslas noteikumiem. Šīs ir dažas vienkāršas shēmas, kuras izstrādājuši šķiņķa radio operatori.

Dažos gadījumos ir ļoti grūti noteikt, kurš ir shēmas autors, jo viena un tā pati shēma parādās dažādās vietnēs un dažādos rakstos. Bieži vien rakstu autori godīgi raksta, ka šis raksts tika atrasts internetā, bet kurš šo shēmu publicēja pirmo reizi, nav zināms. Daudzas shēmas vienkārši tiek kopētas no to pašu ķīniešu laternu dēļiem.

Jūsu lasītā raksta autors arī nepretendē uz shēmu autoru; tas ir tikai neliels ķēžu klāsts par tēmu “LED”.

Kāpēc mums ir nepieciešami pārveidotāji?

Lieta ir tāda, ka tiešs sprieguma kritums ir ieslēgts LEDparasti ne mazāk kā 2,4 ... 3,4 V, tāpēc no vienas baterijas ar 1,5 V spriegumu un vēl jo vairāk no akumulatora ar 1,2 V spriegumu LED ir vienkārši neiespējami iedegt. Ir divas izejas. Vai nu izmantojiet akumulatoru no trim vai vairāk galvaniskiem elementiem, vai arī izveidojiet vismaz vienkāršāko DC-DC pārveidotājs.

Tas ir pārveidotājs, kas ļaus jums barot lukturīti tikai ar vienu akumulatoru. Šis risinājums samazina barošanas avotu izmaksas un papildus ļauj pilnīgāk izmantot galvaniskās šūnas lādiņš: daudzi invertori strādā ar dziļu akumulatora izlādi līdz 0,7 V! Izmantojot pārveidotāju, tiek samazināts arī lukturīša izmērs.

Vienkāršākā shēma gaismas diodes barošanai

Ķēde ir bloķējošs ģenerators. Šī ir viena no klasiskajām elektronikas ķēdēm, tāpēc ar pareizu montāžu un kopjamām detaļām tā nekavējoties sāk darboties. Galvenais šajā ķēdē ir pareizi uztīt transformatoru Tr1, nevis sajaukt tinumu fāzes.

Kā transformatora kodolu jūs varat izmantot ferīta gredzenu no tāfeles no neizmantojamā enerģijas taupīšanas dienasgaismas spuldze. Pietiek, lai vītu vairākus izolētas stieples pagriezienus un savienotu tinumus, kā parādīts attēlā zemāk.

Transformatoru var satīt ar PEV vai PEL veida tinumu vadu, kura diametrs nav lielāks par 0,3 mm, kas ļaus gredzenam uzlikt nedaudz vairāk pagriezienu, vismaz 10 ... 15, kas nedaudz uzlabos shēmas darbību.

Tinumi jāatsina divos vados, pēc tam savienojiet tinumu galus, kā parādīts attēlā. Tinumu sākums diagrammā ir norādīts ar punktu. Kā a tranzistors jūs varat izmantot jebkuru mazjaudas tranzistora n-p-n vadītspēju: KT315, KT503 un tamlīdzīgi. Tagad ir vieglāk atrast importētu tranzistoru, piemēram, BC547.

Ja n-p-n struktūras tranzistors nav pa rokai, tad varat pieteikties pnp vadītspējas tranzistorspiemēram, KT361 vai KT502. Tomēr šajā gadījumā jums būs jāmaina akumulatora polaritāte.

Rezistors R1 tiek izvēlēts atbilstoši vislabākajam gaismas diodes mirdzumam, lai gan ķēde darbojas pat tad, ja to vienkārši aizstāj ar džemperi. Iepriekš minētā shēma ir paredzēta vienkārši dvēselei, eksperimentu veikšanai. Tātad pēc astoņu stundu nepārtrauktas darbības ar vienu gaismas diodi akumulators no 1,5 V “apsēžas” līdz 1,42 V. Mēs varam teikt, ka tas gandrīz nav izlādējies.

Lai izpētītu ķēdes kravnesības, varat mēģināt paralēli pievienot vēl vairākas gaismas diodes. Piemēram, ar četrām gaismas diodēm ķēde turpina darboties diezgan stabili, ar sešām gaismas diodēm tranzistors sāk uzkarst, ar astoņām gaismas diodēm spilgtums manāmi samazinās, tranzistors ļoti spēcīgi uzkarst. Bet shēma tomēr turpina darboties. Bet tas ir tikai zinātnisko pētījumu secībā, jo tranzistors šajā režīmā ilgi nedarbosies.

Pārveidotājs ar taisngriezi

Ja, pamatojoties uz šo shēmu, jūs plānojat izveidot vienkāršu lukturīti, jums būs jāpievieno vēl dažas detaļas, kas nodrošinās spilgtāku LED apgaismojumu.

Ir viegli redzēt, ka šajā shēmā gaismas diode tiek darbināta nevis ar pulsāciju, bet ar līdzstrāvu. Protams, šajā gadījumā mirdzuma spilgtums būs nedaudz lielāks, un izstarotās gaismas pulsācijas līmenis būs daudz mazāks. Kā diode, jebkura augstfrekvence, piemēram, KD521 (pusvadītāju diodes darbības princips).

Aizrīties pārveidotāji

Vēl viena vienkāršākā diagramma ir parādīta attēlā zemāk. Tas ir nedaudz sarežģītāk nekā attēlā redzamā diagramma. 1, satur 2 tranzistorus, bet transformatora ar diviem tinumiem vietā tam ir tikai induktors L1. Šādu droseli var gredzenā ietīt no vienas un tās pašas enerģijas taupīšanas spuldzes, kurai jums ir nepieciešams vīt tikai 15 tinuma stieples pagriezienus ar diametru 0,3 ... 0,5 mm.

Izmantojot norādīto droseles parametru uz gaismas diodes, ir iespējams iegūt spriegumu līdz 3,8 V (tiešs sprieguma kritums uz 5730 3,4 V gaismas diodes), kas ir pietiekams, lai darbinātu 1 W gaismas diodi. Ķēdes iestatīšana sastāv no kondensatora C1 atlases diapazonā no ± 50% atbilstoši gaismas diodes maksimālajam spilgtumam. Ķēde ir darbināma, kad barošanas spriegums tiek samazināts līdz 0,7 V, kas nodrošina maksimālu akumulatora jaudas izmantošanu.

Ja mēs papildinām apsvērto shēmu ar taisngriezi uz diodes D1, filtru uz kondensatora C1 un zener diodi D2, mēs iegūstam mazjaudas barošanas avotu, ko var izmantot strāvas ķēdēm uz op amp vai citām elektroniskām sastāvdaļām. Šajā gadījumā induktora induktivitāte tiek izvēlēta robežās 200 ... 350 μH, diode D1 ar Schottky barjeru, zener diode D2 tiek izvēlēta atbilstoši barotās ķēdes spriegumam.

Izmantojot labu apstākļu kombināciju, izmantojot šādu pārveidotāju, izejā var iegūt spriegumu 7 ... 12 V. Ja plānojat pārveidotāju izmantot, lai darbinātu tikai gaismas diodes, Zener diodi D2 var izslēgt no ķēdes.

Visas aplūkotās ķēdes ir visvienkāršākie sprieguma avoti: strāvas ierobežošanu caur gaismas diodi veic aptuveni tādā pašā veidā kā dažādos taustiņos vai šķiltavās ar gaismas diodēm.

Gaismas diode caur barošanas pogu bez ierobežojoša rezistora tiek darbināta ar 3 ... 4 mazām diska baterijām, kuru iekšējā pretestība ierobežo strāvu caur gaismas diodi līdz drošam līmenim.

Pašreizējās atgriezeniskās saites shēmas

Un LED tomēr ir pašreizējā ierīce. Ne velti līdzstrāva ir norādīta gaismas diožu dokumentācijā. Tādēļ šajās gaismas diožu barošanas shēmās ir pašreizējā atgriezeniskā saite: tiklīdz strāva caur gaismas diodi sasniedz noteiktu vērtību, izejas posms tiek atvienots no strāvas avota.

Arī sprieguma stabilizatori darbojas precīzi, tikai tur ir sprieguma atgriezeniskā saite. Zemāk ir diagramma strāvas atgriezeniskās gaismas diožu barošanai.

Rūpīga pārbaude parāda, ka ķēdes pamatā ir tas pats bloķējošais ģenerators, kas samontēts uz tranzistora VT2. Tranzistors VT1 ir vadība atgriezeniskās saites ķēdē. Atsauksmes šajā shēmā darbojas šādi.

Gaismas diodes darbina ar spriegumu, kas uzkrājas uz elektrolītiskā kondensatora. Kondensators caur diodi tiek uzlādēts ar impulsa spriegumu no tranzistora VT2 kolektora. Izgaismots spriegums tiek izmantots gaismas diožu barošanai.

Strāva caur gaismas diodēm iet pa šādu ceļu: plus kondensators, gaismas diodes ar ierobežojošajiem rezistoriem, strāvas atgriezeniskā pretestība (sensors) Roc, mīnus elektrolītiskais kondensators.

Šajā gadījumā uz atgriezeniskās saites rezistora tiek izveidots sprieguma kritums Uoc = I * Roc, kur es caur LED ir strāva. Pieaugot spriegumam elektrolītiskais kondensators (ģenerators tomēr strādā un uzlādē kondensatoru), palielinās strāva caur gaismas diodēm, un līdz ar to palielinās arī spriegums visā atgriezeniskās saites rezistorā Roc.

Kad Uoc sasniedz 0,6 V, tiek atvērts tranzistors VT1, aizverot VT2 bāzes emitētāja savienojumu. Tranzistors VT2 aizveras, bloķējošais ģenerators apstājas un pārtrauc elektrolītiskā kondensatora uzlādi. Slodzes ietekmē kondensators izlādējas, spriegums visā kondensatorā pazeminās.

Sprieguma samazināšanās visā kondensatorā noved pie strāvas samazināšanās caur gaismas diodēm, un rezultātā samazinās atgriezeniskās saites spriegums Uoc. Tāpēc tranzistors VT1 ir slēgts un netraucē bloķējošā ģeneratora darbību. Ģenerators ieslēdzas, un viss cikls atkārtojas atkal un atkal.

Mainot atgriezeniskās saites rezistora pretestību, caur gaismas diodēm ir iespējams plaši mainīt strāvu. Šādas shēmas sauc par impulsa strāvas stabilizatoriem.

Integrēti strāvas regulatori

Pašlaik LED strāvas stabilizatori ir pieejami integrētā dizainā. Kā piemērus var minēt specializētas mikroshēmas ZXLD381, ZXSC300. Zemāk parādītās diagrammas ir ņemtas no šo mikroshēmu datu lapām.

Attēlā parādīta ierīces mikroshēma ZXLD381. Tas satur PWM ģeneratoru (pulsa vadību), strāvas sensoru (Rsense) un izejas tranzistoru. Ir tikai divi pielikumi. Tas ir LED gaismas diode un L1 induktors. Tipiska elektroinstalācijas shēma ir parādīta nākamajā attēlā. Mikroshēma ir pieejama SOT23 paketē. Ražošanas frekvenci 350KHz nosaka iekšējie kondensatori, to nav iespējams mainīt. Ierīces efektivitāte ir 85%, iedarbināšana zem slodzes jau ir iespējama ar barošanas spriegumu 0,8 V.

Gaismas diodes priekšējam spriegumam jābūt ne lielākam par 3,5 V, kā norādīts apakšējā rindā zem attēla. Strāvu caur gaismas diodi regulē, mainot induktora induktivitāti, kā parādīts tabulā attēla labajā pusē. Vidējā kolonnā tiek norādīta maksimālā strāva, pēdējā kolonnā - vidējā strāva caur LED. Lai samazinātu pulsācijas līmeni un palielinātu mirdzuma spilgtumu, ir iespējams izmantot taisngriezi ar filtru.

Šeit tiek izmantota gaismas diode ar tiešo spriegumu 3,5 V, augstas frekvences diode D1 ar Schottky barjeru, C1 kondensators, vēlams ar zemu ekvivalentās sērijas pretestības vērtību (zema ESR). Šīs prasības ir nepieciešamas, lai palielinātu ierīces kopējo efektivitāti, pēc iespējas mazāk sildītu diodi un kondensatoru. Izejas strāva tiek izvēlēta, izvēloties induktora induktivitāti atkarībā no gaismas diodes jaudas.

Mikroshēma ZXSC300

Tas atšķiras no ZXLD381 ar to, ka tam nav iekšējā izejas tranzistora un rezistora-strāvas sensora. Šis risinājums ļauj jums ievērojami palielināt ierīces izejas strāvu, un tāpēc piemēro LED ar lielāku jaudu.

Kā strāvas sensors tiek izmantots ārējs rezistors R1, mainot tā vērtību, atkarībā no gaismas diodes veida ir iespējams iestatīt nepieciešamo strāvu. Šī rezistora aprēķins tiek veikts saskaņā ar formulām, kas norādītas datu lapā ZXSC300 mikroshēmā. Mēs šeit nesniegsim šīs formulas; ja nepieciešams, no turienes ir viegli atrast datu lapu un spiegu formulas. Izejas strāvu ierobežo tikai izejas tranzistora parametri.

Pirmoreiz ieslēdzot visas aprakstītās shēmas, ieteicams akumulatoru savienot caur 10Ω rezistoru. Tas palīdzēs izvairīties no tranzistora nāves, ja, piemēram, transformatora tinumi ir nepareizi savienoti. Ja LED iedegas ar šo rezistoru, tad rezistoru var noņemt un veikt turpmākus iestatījumus.

Boriss Aladyshkin