Усъвършенстване на LED лампата
На тъмно фенерчето е незаменимо нещо. Обаче наличните в търговската мрежа дизайни, захранвани от батерии, са разочароващи. Известно време след покупката те все още работят, но след това геловата оловно-киселинна батерия се разгражда и едно зареждане започва да издържа само няколко десетки минути блясък. И често по време на зареждане с включено фенерче светодиодите изгарят един по един. Разбира се, като се има предвид ниската цена на фенерчето, можете да купувате нов всеки път, но е по-целесъобразно да разберете причините за повредите веднъж, да ги отстраните в съществуващото фенерче и да забравите за проблема за много години.
Нека разгледаме подробно този, показан на фиг. 1 схема на една от повредените лампи и определете основните й недостатъци. Вляво от батерията GB1 тук се намира възелът, отговорен за нейното зареждане. Токът на зареждане се определя от капацитета на кондензатора C1. Резисторът R1, монтиран успоредно на кондензатора, го разрежда след изключване на лампата от мрежата. Червеният светодиод HL1 е свързан чрез ограничителен резистор R2 успоредно на долния ляв диод на токоизправителния мост VD1-VD4 при обратна полярност. Токът протича през светодиода през тези полупериоди на мрежовото напрежение, в които горният ляв диод на моста е отворен. По този начин светенето на светодиода HL1 показва само, че фенерчето е свързано към мрежата, а не за текущото зареждане. Той ще свети дори ако батерията липсва или е дефектна.
Токът, консумиран от лампата от мрежата, е ограничен от капацитета на кондензатора C1 до приблизително 60 mA. Тъй като част от него се разклонява към светодиода HL1, токът на зареждане на батериите GB1 е около 50 mA. Гнездата XS1 и XS2 са предназначени за измерване на напрежението на батерията.
Резисторът R3 ограничава тока на разреждане на батерията през паралелно свързаните светодиоди EL1-EL5, но съпротивлението му е твърде ниско и през светодиодите протича ток, надвишаващ номиналния ток. Яркостта от това се увеличава леко и скоростта на разграждане на LED кристалите се увеличава значително.
Сега за причините за изгаряне на светодиода. Както знаете, при зареждане на стара оловна батерия, чиито плочи са сулфатирани, се получава допълнителен спад на напрежението върху нейното повишено вътрешно съпротивление. В резултат на това по време на текущо зареждане напрежението на клемите на такава батерия или тяхната батерия може да бъде 1,5. 2 пъти номиналната стойност. Ако в този момент, без да спирате зареждането, затворете превключвателя SA1, за да проверите яркостта на светодиодите, тогава повишеното напрежение ще бъде достатъчно, за да надвиши значително тока през тях на допустимата стойност. Светодиодите ще се повредят един по един. В резултат на това към батерията се добавят изгорели светодиоди, неподходящи за по-нататъшна употреба. Невъзможно е да се ремонтира такова фенерче - резервни батерии не се предлагат в продажба.
Предложената схема за усъвършенстване на фенера, показана на фиг. 2, ви позволява да отстраните описаните недостатъци и да премахнете възможността от повреда на неговите елементи в случай на погрешни действия. Състои се в такава промяна в схемата за свързване на светодиоди към батерията, така че нейното зареждане да се прекъсва автоматично. Това се осигурява чрез замяна на превключвател SA1 с превключвател. Ограничителният резистор R5 е избран така, че общият ток през светодиодите EL1-EL5 при напрежение на батерията GB1 от 4,2 V да е 100 mA. Тъй като превключвателят SA1 се използва трипозиционен, стана възможно да се приложи икономичен режим на намалена яркост на фенерчето,добавяне на резистор R4 към него.
Индикаторът на светодиода HL1 също е преработен. Резисторът R2 е свързан последователно с батерията. Напрежението, падащо върху него по време на протичането на зарядния ток, се прилага към светодиода HL1 и ограничителния резистор R3. Вече има индикация за тока на зареждане, протичащ през батерията GB1, а не само за наличието на мрежово напрежение.
Неизползваемата гелова батерия беше заменена с три Ni-Cd батерии с капацитет 600 mAh. Продължителността на пълното й зареждане е около 16 часа и е невъзможно да се повреди батерията, без да се спре зареждането навреме, тъй като токът на зареждане не надвишава безопасна стойност, числено равна на 0,1 от номиналния капацитет на батерията.
Вместо изгорели светодиоди HL-508H238WC с диаметър 5 mm са инсталирани бяло сияние с номинална яркост 8 cd при ток 20 mA (максимален ток - 100 mA) и ъгъл на излъчване 15 °. На фиг. Фигура 3 показва експерименталната зависимост на спада на напрежението върху такъв светодиод от тока, протичащ през него. Стойността му от 5 mA съответства на почти напълно разредена батерия GB1. Въпреки това яркостта на фенера в този случай остава достатъчна.
Преустроеният по разглежданата схема фенер успешно работи от няколко години. Забележимо намаляване на яркостта на сиянието се случва само когато батерията е почти напълно разредена. Това просто служи като сигнал за зареждане. Както знаете, пълното разреждане на Ni-Cd батериите преди зареждане увеличава тяхната издръжливост.
Сред недостатъците на разглеждания метод за подобрение може да се отбележи доста високата цена на батерия от три Ni-Cd батерии и трудността при поставянето й в тялото на фенерчето вместо стандартна оловно-киселинна. Авторът трябваше да изреже външната филмова обвивка на новата батерия, за да я направи по-компактнапоставете акумулаторите, които го образуват.
Ето защо, при финализирането на друго фенерче с четири светодиода, беше решено да се използва само една Ni-Cd батерия и LED драйвер на чипа ZXLD381 в пакета SOT23-3 http://www.diodes.com/datasheets/ZXLD381.pdf. Той е при входно напрежение 0,9. 2,2 V осигурява светодиоди с ток до 70 mA.
На фиг. 4 показва захранващата верига за светодиоди HL1-HL4, използвайки тази микросхема. Графика на типичната зависимост на общия им ток от индуктивността на индуктора L1 е показана на фиг. 5. Със своята индуктивност 2.2 μH (използван е дросел DLJ4018-2.2) всеки от четирите паралелно свързани светодиода EL1-EL4 има 69/4 = 17.25 mA ток, което е напълно достатъчно за яркото им светене.
От другите приставки, за работата на микросхемата в режим на изгладен изходен ток, са необходими само диодът на Шотки VD1 и кондензаторът C1. Интересното е, че типичната диаграма на приложение за чипа ZXLD381 показва, че капацитетът на този кондензатор е 1 F. Устройството за зареждане на батерията G1 е същото като на фиг. 2. Наличните там ограничаващи резистори R4 и R5 вече не са необходими, а за превключвателя SA1 са достатъчни две позиции.
Поради малкия брой части, модификацията на фенера е извършена чрез повърхностен монтаж. Батерията G1 (Ni-Cd размер AA с капацитет 600 mAh) се монтира в съответния държач. В сравнение с фенера, модифициран по схемата на фиг. 2, яркостта се оказа субективно малко по-ниска, но напълно достатъчна.
Автор: С. Самойлов, Харков, Украйна