Андрей Смирнов
Время чтения: ~23 мин.
Просмотров: 0

Как сделать светодиодный фонарь своими руками?

Практическая реализация идеи

Простейший источник питания светодиодов от сети 220В имеет следующий вид:

Примитивный источник питания для светодиодов от сети 220В

На приведенном рисунке резистор обеспечивает падение излишка напряжения питающей сети, а диод, включенный параллельно, защищает LED элемент от импульсов напряжения обратной полярности.

Как видно из рисунка, что можно проверить расчетами, требуется гасящий резистор большой мощности, выделяющий во время работы много тепла.

Ниже приведена схема, где вместо резистора используется гасящий конденсатор

Схема с гасящим конденсатором

Использование в качестве балласта конденсатора позволяет избавиться от мощного резистора и повысить КПД схемы. Резистор R1 ограничивает ток в момент включения схемы, R2 служит для быстрого разряда конденсатора в момент выключения. R3 дополнительно ограничивает ток через группу светодиодов.

Конденсатор С1 служит для гашения излишков напряжения, а С2 сглаживает пульсации питания.

Диодный мост образован четырьмя диодами типа 1N4007, которые можно выпаять из негодной энергосберегающей лампы.

Расчет схемы произведен для светодиодов HL-654H245WC с рабочим током 20мА. Не исключено применение аналогичных элементов с таки током.

Так же, как и в предыдущей схеме, здесь не обеспечивается стабилизация тока. Чтобы исключить выход светодиодов из строя, в схеме балласта для светодиодных ламп емкость конденсатора С1 и сопротивление резистора R3 выбраны с запасом, чтобы при максимальном входном напряжении и повышенной температуре светодиодов, ток через них не превышал допустимых значений. В нормальном режиме ток через диоды несколько менее номинального, но на яркости лампы это практически не сказывается.

Недостаток подобной схемы заключается в том, что использование более мощных светодиодов потребует увеличение емкости гасящего конденсатора, имеющего большие габариты.

Аналогично выполняется питание светодиодной ленты от платы энергосберегающей лампы

Важно, чтобы ток светодиодной ленты соответствовал линейке светодиодов, то есть 20мА

Как сделать гусеницу из бумаги своими руками

Чтобы изготовить такое насекомое из бумаги, нужно тщательно подготовиться. Алгоритм работы над поделкой любой конструкции состоит из следующих этапов:

  • Определиться с видом поделки.
  • Выбрать подробный и понятный мастер-класс.
  • Подготовить эскиз и вырезать (сложить) детали.
  • Подобрать правильные инструменты и материалы.
  • Провести работу в соответствии с выбранной схемой.

Изготовление драйвера для светодиодов своими руками

Если в наличии пользователя есть несколько полупроводниковых кристаллов или линейка подсветки из старого телевизора, он может самостоятельно сделать источник тока для них.

Для этого следует приобрести приборы и детали или выпаять радиоэлементы из старой аппаратуры. Часто КПД устройств, сделанных своими руками, намного выше, чем у промышленных образцов.

Материалы и инструменты для работы

Для самодельного простого драйвера потребуются:

  • конденсаторы: простой 0,27 мкф на 400 V и 2 электролитических 500×16 V и 100×16 V;
  • резистор 500 кОм на 0,5 W;
  • 4 диода или готовый мост на 220 V;
  • микросхема LM317;
  • паяльник мощностью 20-40 Вт;
  • флюс и припой (желательно типа ПОС);
  • пассатижи, кусачки, плоскогубцы;.
  • многожильные изолированные проводники из меди сечением 0,35-1 мм²;
  • трубка термоусадочная;
  • мультиметр или тестер;
  • изолента;
  • плата для распайки элементов.

Схемы простого драйвера для светодиода 1 Вт и мощного

Классический преобразователь представляет собой сочетание электронного делителя напряжения и микросхемы-стабилизатора. Первый узел состоит из 2 элементов (конденсатора 0,27 мкф и резистора 500 кОм), соединенных параллельно, к которым последовательно подключен мост из диодов, выдерживающих входное напряжение.

В качестве стабилизатора часто применяют микросхему L7812, но это не совсем правильное решение. Она является линейным устройством, регулирующим напряжение, и при изменении тока может сгореть.

Схема подключения

Лучше воспользоваться микросхемами LM317, LM338 или LM350, у которых есть защита от КЗ и перегрева. Питать их можно любым напряжением 5-35 V. К драйверу можно подсоединить 5-10 светодиодов.

Схема подключения проста:

  • плюс делителя идет на вход микросхемы (1 вывод);
  • общий провод через анод светодиода идет на минус радиодетали (среднюю ножку);
  • туда же через резистор, ограничивающий ток, подключен выход LM317 (3 контакт).

Установив вместо последнего элемента регулируемое сопротивление, можно изменять силу тока, т. е. яркость светодиодов в некоторых пределах.

Если нужно соорудить мощный прожектор, то драйвер придется модифицировать:

  • необходимо поднять питающее напряжение до 24 V;
  • установить стабилизатор с наибольшим током, а из предложенных микросхем только LM338 может выдавать 5А.

Ввиду большой силы тока следует установить ее на радиатор.

Как собрать и настроить драйвер?

В простом преобразователе для светодиодов мало элементов. Драйвер можно собрать на специальной плате, куске фанеры или провести навесной монтаж.

Устройство не требует наладки, если взять все указанные детали. Главное – правильно рассчитать резистор, ограничивающий ток.

Сборка и настройка драйвера

Монтаж компонентов драйвера производится на макетной плате. Сначала устанавливается микросхема LM393, затем самые маленькие компоненты: конденсаторы, резисторы, диоды. Потом ставятся транзисторы, и в последнюю очередь переменный резистор.

Размещать элементы на плате лучше таким образом, чтобы минимизировать расстояние между соединяемыми выводами и использовать как можно меньше проводов в качестве перемычек.

При соединении важно соблюдать полярность подключения диодов и распиновку транзисторов, которую можно найти в техническом описании на эти компоненты. Также диоды можно проверить с помощью мультиметра в режиме измерения сопротивления: в прямом направлении прибор покажет значение порядка 500-600 Ом

Для питания схемы можно использовать внешний источник постоянного напряжения 5-24 В или аккумуляторы. У батареек 6F22 («крона») и других слишком маленькая емкость, поэтому их применение нецелесообразно при использовании мощных LED.

После сборки нужно подстроить выходной ток. Для этого на выход припаиваются светодиоды, а движок VR1 устанавливается в крайнее нижнее по схеме положение (проверяется мультиметром в режиме «прозвонки»). Далее на вход подаем питающее напряжение, и вращением ручки VR1 добиваемся требуемой яркости свечения.

Список элементов:

Характеристики и отличия от блоков питания led ленты

Нельзя применить вместо преобразователя простой БП, рассчитанный на те же напряжение и ток. Хотя оба устройства (драйвер и блок led ленты) выполняют почти одну и ту же функцию – существенные различия есть.

Простой БП преобразует напряжение и выдает постоянный ток. Элементы ленты, подключаемые к нему, состоят из светодиода и резисторов. Таких узлов в ленте может быть много.

Управлять свечением полупроводника трудно, т. к. оно зависит от изменения величины тока, а он в данном узле постоянный. Для увеличения или изменения яркости в светодиодной ленте придется одновременно регулировать все резисторы, а это нереально.

Драйвер является стабилизатором тока. Светодиоды подключены к нему последовательно. Поскольку в любой стабилизатор можно вставить регулирующий элемент, то яркость полупроводников получится свободно менять. Для этого следует лишь поднять или опустить общую величину силы тока.

Доработка готового светодиодного фонаря

В некоторых случаях проще купить недорогой готовый фонарик на светодиодах и с помощью небольших усовершенствований сделать более совершенную модель.

Например, в устройстве HG-528 HUAGE и подобных ему по схемным решением фонарях, часто выходят из строя диоды EL1-EL5. Проблема возникает из-за того, что хозяева часто забывают отключить полупроводниковые элементы при зарядке от сети.

Свой фонарик можно переделать так, что произвести зарядку будет невозможно, если не изменить положение переключателя SA1 так, чтобы отключить светодиоды. Кроме этого, недолговечные аккумуляторы этих устройств можно заменить на более энергоемкие литий-ионные приборы от мобильных телефонов. Для чего из фонаря удаляются выпрямительные диоды VD1-VD4 и фильтр, состоящий из емкости С1 и двух резисторов R1, R2.

На освободившееся место размещают после небольшого выпиливания пластиковых деталей корпуса аккумулятор от сотового. Последний медным проводом соединяется со схемой прибора.

У Lentel GL01 светодиодного аккумуляторного фонаря разработчиками допущена ошибка в электрической схеме, которая также приводит к выходу из строя устройство, если она включена на зарядку при не отключенных светодиодах. К тому же, параллельно включены 7 диодов, что является причиной неравномерности тока, протекающего через них во время работы фонарика за счет отличающихся вольт-амперных характеристик полупроводниковых элементов. Это приводит к частому перегоранию как самих светодиодов, так и резистора R4.

Если отдельные резисторы (45 – 55 Ом) включить с каждым светодиодом последовательно, и резистор R4 убрать из цепи, то величины токов выровняются. Чтобы исключить во время зарядки аккумулятора попадание напряжения на светодиоды зарядного устройства, нужно HL1 (индикатор) подключить к первому выводу SA1.

Как изготовить драйвер для светодиодов своими руками

Для работы требуется:

  • маломощный
    паяльник (25-40 Вт);
  • флюс
    (желательно нейтральный);
  • оловянно-свинцовый
    припой;
  • кусачки
    и пласкогубцы;
  • многожильные
    медные провода в изоляции с сечением 0,35-1 м2;
  • изолента
    (термоусадочная трубка);
  • мультиметр;
  • печатная
    плата.

Перечень компонентов зависит от того,
какой блок питания необходимо сделать.

Пример
расчета

Самая простая схема для подключения
светодиодов к источникам с низким напряжением. Прежде всего, рассчитывается
мощность блока, базируясь на параметры источников света. Вольтаж должен быть на
20-30% выше показателя подключаемой лампочки или ленты. На выходе напряжение
зависит от падения вольтажа на светодиоде.

Если нужно подключить 6 светодиодов, падение напряжения в которых 2 В (на каждом), требуется блок на 12 В и 300 мА при последовательном размещении. Чтобы подключить те же элементов в 2 параллельные линии, необходимы другие показатели – напряжение 6 В, ток 600 мА. Для таких диодов подойдет простой драйвер, состоящий из диодного моста, 2-х конденсаторов и резистора.

Диодный мост состоит из 4-х
разнонаправленные диодов, задача которых – превратить синусоидальный переменный
электроток в пульсирующий. К плюсу моста (со стороны входа) присоединяется пленочный
конденсатор, к минусу – сопротивление, параллельно –электролитический конденсатор
(для сглаживания перепадов напряжения). Значение электротока зависит от метода подключения
(если диодов несколько, их можно соединить последовательно или параллельно).

Для мощного
светодиода (например, 3Вт) подойдет стабилизатор-драйвер,
созданный на основе микросхемы LM317
и резистора. У стабилизатора LM317 постоянный вольтаж 1,25. Если лампа новая,
ей требуется ток 700 мА (максимальное значение). Чтобы рассчитать сопротивление
резистора, нужно напряжение разделить на ток:

1,25/0,7 = 1,78 Ом.

Такого резистора нет, поэтому нужно
купить элемент на 1,8 Ом.

Так как микросхема LM317 предназначена
для тока до 1,5 А, потребуется радиатор.

Драйвер для трех led по 1 Втможно
сделать из зарядного устройства мобильного телефона, если немного
усовершенствовать микросхему. Нужно снять корпус и выпаять имеющийся резистор и
припаять другой (на 5 кОм). Светодиоды соединить последовательно и подключить к
выходному каналу. Входные каналы заменить шнуром для присоединения к сети.

Для светодиодного источника с мощностью 10 Вт можно собрать блок питания на электронной плате люминесцентной лампы на 20 Вт. Купить нужно дроссели, диоды, конденсаторы и транзисторы.

Важные нюансы сборки

Падение напряжения на светодиодах 3-30 В.
Это очень мало, если сравнивать с вольтажом сети. Готовые микросхемы отличаются
только показателями входного напряжения. При выборе необходимо учесть, что
падения напряжения на источниках света должно составлять 10-20% от вольтажа драйвера.
Поэтому не стоит делать на основе микросхемы блок для подключения к сети, если
имеется 1 или 2 диода на 3-6 В.

Все элементы на плате размещаются так, чтобы между ними было минимальное расстояние и количество перемычек. Полярность и распиновку лучше проверить в технической документации. Если элементы не новые, обязательна проверка мультиметром. Паяльник лучше выбрать небольшой, способный нагреваться до 260оС.

Конденсаторы, резисторы, диоды,
микросхемы паять достаточно сложно, если их нельзя предварительно закрепить на
плате. Чтобы повысить качество пайки, желательно залудить места, куда будут
ставиться компоненты. Для этого капается немного флюса, на паяльник берется
припой и наносится на то же место.

Каждый элемент нужно брать пинцетом за
ножку, которую нужно припаять, и приставить к месту пайки. Потом на ножку
наносится капля флюса, берется паяльник и подносится к припаиваемой ножке.
Прикоснуться достаточно примерно на секунду, так как припой и флюс уже есть.
Ножка сразу погружается в припой, нанесенный в процессе лужения.

Если элементы можно закрепить на плате,
припой должен быть с флюсом. В одну руку нужно взять паяльник, в другую –
проволоку. Место пайки греется 3-4 секунды, потом к нему подносится припой. При
соприкосновении элемента, паяльника и проволоки последняя плавится, флюс
вытекает, через секунду паяльник можно убрать.

Одновременно с паяльником желательно купить специальный отсос и очки. Если случится, что элемент припаялся не туда или на месте пайки образовался огромный бугор, нужно разогреть припой, взять отсос и нажать на кнопку. Все лишнее с платы моментально исчезнет. При работе с проводами и ножками элементов они могут отпружинить. Чтобы горячий припой не попал в глаза, работать желательно в очках.

Как собрать своими руками?

Собрать светодиодный фонарь несложно при наличии минимальных навыков работы с паяльником. Например, можно воспользоваться старой материнской платой персонального компьютера и выпаять из нее «карман» для фиксации батареи питания. Это следует делать аккуратно, чтобы не повредить поверхность и контакты.

Корпус небольшого фонарика можно сделать из шприца. Для этого нужно малярным ножом срезать конус, на который устанавливается игла, и вынуть поршень.

Медной проволокой пропаять контакты диода. В качестве изоляции можно воспользоваться термокембриком и зажигалкой.

Часть с линзой и светодиодом следует закрепить с помощью клея к корпусу из шприца.

Контакты светодиода соединяем с контактами аккумулятора и вставляем во внутрь конструкции.

Если плата модуля зарядки не помещается в оставшуюся часть шприца, ее можно разделить на две части и соединить между собой скотчем. Разорванные контакты следует пропаять медной проволокой.

Микровыключатель через резистор требуется подсоединить к плате модуля зарядки. Остальные контакты модуля расключаются в соответствии со схемой.

На поверхности после сборки фонарика должны остаться разъем micro-usb и кнопка выключателя. При правильном выполнении работ от одной зарядки такой фонарик будет работать 10-12 часов.

AL9910

Diodes Incorporated создала одну весьма интересную микросхему драйвера светодиодов: AL9910. Любопытна она тем, что ее рабочий диапазон напряжений позволяет подключать ее прямо к сети 220В (через простой диодный выпрямитель).

Вот ее основные характеристики:

  • входное напряжение — до 500В (до 277В для переменки);
  • встроенный стабилизатор напряжения для питания микросхемы, не требующий гасящего резистора;
  • возможность регулировки яркости путем изменения потенциала на управляющей ноге от 0.045 до 0.25В;
  • встроенная защита от перегрева (срабатывает при 150°С);
  • рабочая частота (25-300 кГц) задается внешним резистором;
  • для работы необходим внешний полевой транзистор;
  • выпускается в восьминогих корпусах SO-8 и SO-8EP.

Драйвер, собранный на микросхеме AL9910 не имеет гальванической развязки с сетью, поэтому должен использоваться только там, где невозможно прямое прикосновение к элементам схемы.

Микросхема выпускается в двух модификациях: AL9910 и AL9910a. Отличаются минимальным напряжением запуска (15 и 20В соответственно) и выходным напряжением внутреннего стабилизатора ((7.5 или 10В соответственно). Еще у AL9910a немного выше потребление в спящем режиме.

Стоимость микросхем — около 60 руб/шт.

Типовая схема включения (без диммирования) выглядит так:

Здесь светодиоды всегда горят на полную мощность, которая задается значением резистора Rsense:

Rsense = 0.25 / (ILED + 0.15⋅ILED)

Для регулировки яркости 7-ую ногу отрывают от Vdd и вешают на потенциометр, выдающий от 45 до 250 мВ. Также яркость можно регулировать, подавая ШИМ-сигнал на вывод PWM_D. Если этот вывод посадить на землю, микросхема отключается, выходной транзистор полностью закрывается, потребляемый схемой ток падает до ~0.5мА.

Частота генерации должна лежать в диапазоне от 25 до 300 кГц и, как уже было сказано ранее, она определяется резистором Rosc. Зависимость можно выразить следующим уравнением:

fosc = 25 / (Rosc + 22), где Rosc — сопротивление в килоомах (обычно от 75 до 1000 кОм).

Резистор включается между 8-ой ногой микросхемы и «землей» (или выводом GATE).

Индуктивность дросселя рассчитывается по страшной на первый взгляд формуле:

L ≥ (VIN — VLEDs)⋅VLEDs / (0.3⋅VIN⋅fosc⋅ILED)

Пример расчета

Для примера давайте рассчитаем параметры элементов обвязки микросхемы для двух последовательно включенных светодиода Cree XML-T6 и минимального напряжения питания (15 вольт).

Итак, допустим, мы хотим, чтобы микросхема работала на частоте 240 кГц (0.24 МГц). Значение резистора Rosc должно быть:

Rosc = 25/fosc — 22 = 25/0.24 — 22 = 82 кОм

Идем дальше. Номинальный ток светодиодов — 3А, рабочее напряжение — 3.3В. Следовательно, на двух последовательно включенных светодиодах упадет 6.6В. Имея эти исходные данные, можем рассчитать индуктивность:

L ≥ (VIN — VLEDs)⋅VLEDs / (0.3⋅VIN⋅fosc⋅ILED) = (15-6.6)⋅6.6 / (0.3⋅15⋅240000⋅3) = 17 мкГн

Т.е. больше или равно 17 мкГн. Возьмем распространенную фабричную индуктивность на 47 мкГн.

Осталось рассчитать Rsense:

Rsense = 0.25 / (ILED + 0.15⋅ILED) = 0.25 / (3 + 0.15⋅3) = 0.072 Ом

В качестве мощного выходного MOSFET’а возьмем какой-нибудь подходящий по характеристикам, например, всем известный N-канальник 50N06 (60В, 50А, 120Вт).

И вот, собственно, какая схема у нас получилась:

Не смотря на указанный в даташите минимум в 15 вольт, схема прекрасно запускается и от 12, так что ее можно использовать в качестве мощного автомобильного прожектора. На самом деле, приведенная схема — это реальная схема драйвера светодиодного прожектора 20 ватт YF-053CREE, которая была получена методом реверс-инжиниринга.

Рассмотренные нами микросхемы драйверов светодиодов PT4115, CL6808, CL6807, SN3350, AL9910, QX5241 и ZXLD1350 позволяют быстро собрать драйвер для мощных светодиодов своими руками и широко применяются в современных LED-светильниках и лампах.

В статье были использованы следующие радиодетали:

Светодиоды
Cree XM-L T6 (10Вт, 3А)135 руб/шт.
Cree XM-L2 T6 (10Вт, 3А, медь)360 руб/шт.
Транзисторы
40N0611 руб/шт.
IRF741314 руб/шт.
IPD090N03L14 руб/шт.
IRF720117 руб/шт.
50N0612 руб/шт.
Диоды Шоттки
STPS2H100A (2А, 100В)15 руб/шт.
SS34 (3А, 40В)90 коп/шт.
SS56 (5А, 60В)3.5 руб/шт.

Определение полярности светодиода

Чтобы решить вопрос, как подключить светодиоды в цепь 12 вольт, необходимо определить полярность каждого из них. Для определения полярности светодиодов существует несколько способов. Стандартная лампочка имеет одну длинную ножку, которая считается анодом, то есть, плюсом. Короткая ножка является катодом – отрицательным контактом со знаком минус. Пластиковое основание или головка имеет срез, указывающий на место расположения катода – минуса.

В другом способе необходимо внимательно посмотреть внутрь стеклянной колбочки светодиода. Можно легко разглядеть тонкий контакт, который является плюсом, и контакт в форме флажка, который, соответственно, будет минусом. При наличии мультиметра можно легко определить полярность. Нужно выполнить установку центрального переключателя в режим прозвонки, а щупами прикоснуться к контактам. Если красный щуп соприкоснулся с плюсом, светодиод должен загореться. Значит черный щуп будет прижат к минусу.

Тем не менее, при кратковременном неправильном подключении лампочек с нарушением полярности, с ними не произойдет ничего плохого. Каждый светодиод способен работать только в одну сторону и выход из строя может случиться только в случае повышения напряжения. Значение номинального напряжения для отдельно взятого светодиода составляет от 2,2 до 3 вольт, в зависимости от цвета. При подключении светодиодных лент и модулей, работающих от 12 вольт и выше, в схему обязательно добавляются резисторы.

Изготовление драйвера светодиодов на 220В своими руками

Для изготовления
самодельного драйвера своими руками потребуются радиодетали для создания трех
взаимодействующих сегментов:

  1. Делитель
    напряжения, основанный на емкостном сопротивлении.
  2. Мост из диодов.
  3. Стабилизатор.

Кроме того, понадобятся
следующие инструменты, приборы и расходники:

  1. Паяльная станция мощностью около 30 Вт.
  2. Нейтральный флюс.
  3. Припой оловянно-свинцового состава.
  4. Пассатижи для загиба выводов.
  5. Кусачки для отреза проводки.
  6. Многожильные медные проводники в изоляции сечением от 0,35 до 1 мм2.
  7. Прибор для контрольного измерения (мультиметр).
  8. Изолента/трубка термоусадочная.
  9. Монтажная макетная плата на базе текстолита.

Инструкция по сборке драйвера своими
руками

Инструкция по
изготовлению своими руками драйвера светодиода с питанием от 220 В включает
следующие действия:

  1. Подготавливается макетная плата необходимого размера.
  2. Сначала припаиваются крупные компоненты цепи.
  3. Затем поочередно в соответствии со схемой монтируются мелкие элементы – резисторы, диоды, конденсаторы.
  4. В последнюю очередь устанавливаются транзисторы и переменный резистор.
  5. Распределение компонентов должно быть таким, чтобы расстояние между ними было как можно меньше.
  6. Соединение диодов происходит с учетом полярности (для транзисторов – по распиновке).
  7. По завершении сборки схему нужно подключить и провести замеры мультиметром.

Создание драйвера для
светильника из светодиодов для подключения их к питанию на 220 В доступно
своими руками любому желающему, имеющему опыт работы с радиокомпонентами. В
ходе сборки не потребуется особых оборудования и материалов – все инструменты и
детали можно приобрести в специализированных магазинах. К тому же, при
правильном подходе и качественных составляющих собранная схема обеспечит
стабильность и долговечность прибору освещения не хуже покупного аналога.

Схема

Предложенная ниже схема
драйвера представляет собой совокупность трех последовательно взаимодействующих
между собой каскадов:

  1. Первая область
    отвечает за понижение амплитуды напряжения. В основе лежит емкостный керамический
    конденсатор (500 вольт) с резистором для самозарядки первого. Его номинал может
    варьироваться в широких пределах – от 100 до 1000 кОм и от 500 до 1000 мВт.
    Принцип действия его основан на том, что он пропускает ток до полной зарядки
    обкладок. При емкости в 0,3 мкФ это время составит всего десятую часть период
    полуволны 220 В – то есть всего 1/10 поступающего напряжения.
  2. Второй сегмент
    выполняет роль выпрямления тока из переменного в постоянный. Это цепь диодных
    полярно соединенных элементов. В данной цепи на выходе его номинал составит
    порядка 24 В (с учетом деления в предыдущем блоке).
  3. Заключительный
    элемент сглаживает и стабилизирует электроток. Для цели сглаживания применяется
    параллельно подключенный конденсатор электролитической модификации (емкость
    определяется мощностью нагрузки). Стабилизатором напряжения в предложенной
    схеме выступает модуль L7812.

Конденсатор в сочетании с диодным мостиком выполняет задачу делителя напряжения, поэтому если входное напряжение будет меняться, соответственно иное значение его получится и на выходе.

Компоненты

Для сборки своими
руками предложенной выше схемы драйвера для светодиодов, питание которых
осуществляется от 220В, потребуется следующий набор радиокомпонентов:

  1. Светодиоды 12 штук с параметрами – 3,3 вольта 1 ватт (для сборки своими руками лэд-лампы питанием от 220 В).
  2. Конденсатор керамического типа – 0,3 мкФ, 500 вольт – 1 штука.
  3. Резисторный модуль – от 0,5 до 1 Ом и 0,5-1 Вт – 1 экземпляр.
  4. Четыре диода по 100 В каждый.
  5. Пара конденсаторов электролитического типа на 16 вольт 100 и 330 мкФ.
  6. 12-вольтовый стабилизатор напряжения модели L7812, либо его аналог.

Вариант драйвера без стабилизатора тока

Рассмотрим схему
подключения драйвера без блока стабилизатора. Как известно, отсутствие
трансформатора в подобном приборе приводит к пульсации напряжения и,
соответственно, яркости свечения светодиодов. Лишь частично эту проблему
устраняет идущий после диодного мостика конденсатор. Однако пульсировать
амплитуда все же будет – в рамках 2-3 вольт.

Вариант со
стабилизатором на 12 вольт решают эту задачу полностью, поэтому и
смонтированный своими руками такой драйвер по степени пульсации амплитуды
напряжения не будет уступать покупным дорогим аналогам.

Описание функций драйвера

  1. Фонарик имеет 5 режимов работы. Самый минимальный режим делается ШИМом из соображений максимального выжимания КПД из аккумулятора. У меня получились следующие токи — 0,03 А — 0,07 А — 0,20 А — 0,55 А — 1,40 А. Их можно менять подбором низкоомного резистора, при этом падение на нем будет составлять 50 мВ. Используя закон Ома, можно посчитать какое сопротивление нужно для выбранного тока.
  2. Контроль разряда аккумулятора. При падении напряжения ниже 3,0 В драйвер переключается на минимальный режим и плавно мигает раз в 10 секунд. Если мигания мешают, нужно выключить  фонарик на пару секунд и снова включить. При падении напряжения ниже 2,75 В фонарик отключается и переходит в спящий режим с током потребления порядка 0,3 мА.
  3. При переключении на минимальный режим происходит индикация заряда аккумулятора от 5 миганий (полностью заряжен) до 1 мигания (разряжен). После индикации включается минимальный режим.
  4. Плавный старт. Время старта зависит от выбранного режима. 0 секунд  для минимального и примерно 0,8 секунд для максимального.
  5. Возможность включения термоконтроля.

Для включения термоконтроля нужно произвести калибровку:

  • устанавливаем минимальный режим и выключаем питание,
  • устанавливаем напряжения питания 4.5..5 В и подаем питание,
  • драйвер определяет это состояние, сбрасывает данные предыдущей калибровки и переключается в максимальный режим. 
  • греем, греем, греем, измеряя температуру градусником или пальцем. Когда считаем что хватит, напряжение опускаем до 4.2 В или ниже. 
  • драйвер выключает светодиод, выдерживает паузу 2 сек для стабилизации напряжения питания и температуры, и сохраняет значение температуры калибровки в EEPROM. Если отключить питание ранее этого момента, то термоконтроль будет отключен. 
  • после сохранения драйвер включает минимальный режим, калибровка завершена,
  • выключаем питание, немного остужаем, включаем, переводим в максимальный режим, греем, проверяем работу термоконтроля.

Я настроил данный режим примерно на 80 градусов на подложке светодиода. При максимальном токе фонарик работает примерно полчаса, после чего происходит его отключение. Вполне возможно что набору температуры также помогает транзистор, который подогревает контроллер с другой стороны платы.

При этом корпус ощутимо горячий, а на самом светодиоде температура не превышает заданной. Это нам говорит о том, что охлаждение вполне работоспособно по сравнению с начальной версией. А еще зимой им прекрасно можно греть руки.

Также на печатной плате имеется защита от переполюсовки на P-канальном транзисторе. Сначала была проверена без пайки микроконтроллера, а затем уже на рабочем фонарике путем переворота аккумулятора. Теперь фонарик можно считать отличным помощником в темных местах, и не волноваться о состоянии аккумулятора и светодиода. Специально для radioskot.ru — SssaHeKkk.

   Форум

   Обсудить статью УЛУЧШЕНИЕ РАБОТЫ ФОНАРИКА

Проблемы питания силовых светодиодов

Сейчас получили распространение разнообразные осветительные устройства, построенные на основе светодиодов. Действительно, светодиод обладает высоким КПД в смысле высокой светоотдачи при небольшом расходе энергии. Однако, подключение светодиода к источнику питания сопряжено с некоторыми сложностями. Причина этого в том, что светодиод хорошо работает при строго определенном напряжении питания. Увеличение напряжения на несколько процентов приводит к росту тока в разы, нагреву и выгоранию светодиода. При пониженном напряжении светодиод просто не вырабатывает достаточно света.

Дешевые светодиодные фонари содержат батарейку и несколько светодиодов, соединенных так, чтобы их рабочее напряжение соответствовало напряжению батареи. Но по мере разряда батареи напряжение несколько снижается, и фонарик перестает работать. Такие фонари расходуют батарею на менее чем 30% ее реальной емкости, что сводит на нет энергоэкономию светодиода.

Вашему вниманию подборка материалов:

Практика проектирования электронных схем Искусство разработки устройств. Элементная база. Типовые схемы. Примеры готовых устройств. Подробные описания. Онлайн расчет. Возможность задать вопрос авторам

В других устройствах используется резистор последовательно со светодиодами. Так светодиоды работают получше, но на резисторе выделяется дополнительная мощность, соизмеримая с мощностью светодиодов. Кроме того, чем больше сопротивление резистора, тем лучше работают светодиоды, но тем больше потери.

Идеально питать светодиод от источника тока. Источник тока должен отдавать в нагрузку (цепочку светодиодов) заданный ток, вне зависимости от напряжения источника питания.

Кстати, у светодиодов довольно большой разброс рабочих напряжений, так что включать светодиоды параллельно не рекомендуется. При параллельном включении нормально будет работать только один светодиод, остальные будут светить с сильно меньшей интенсивностью.

Электрические характеристики светодиодов 3528

Таблица – параметры светодиода 67-11-C70100H-AM

Из таблиц видно, что даже у одного производителя существуют различные виды светодиодов одинакового размера 3528. То есть светодиоды могут иметь разное прямое падение напряжения при разном цвете свечения. Например, осветительные smd светодиоды 3528 обычно выпускаются на прямое  напряжение 3 вольта. Однако существуют светодиоды 3528 разных цветов на прямое напряжение от 2 до 3,2 вольт. Номинальный прямой ток светодиодов 3528 обычно 20 миллиампер. Вне зависимости от цвета. Светодиоды типоразмера 3528 являются маломощными светодиодами. Мощность их обычно составляет 0.06 ватта.

Прямое падение напряжения светодиодов 3528 в зависимости от цвета излучения

Стоит отметить что SMD типоразмера 3528 могут также иметь другое устройство и характеристики. К примеру, они могут состоять из нескольких кристаллов. Светодиоды 3528 RGB типа (Red – красный, Green – зеленый, Blue – синий) состоят из трех кристаллов. По отдельности кристаллы дают красный. зеленый и синий цвета. При включении всех трех кристаллов одновременно, они дают смешанный белый свет. Такие светодиоды могут, при управлении через контроллер, светит каждым цветом по отдельности. Или любым другим цветом и оттенком при смешении и питании определенной силой тока. К примеру, вот такой 4-пиновый индикаторный светодиод 3528. У него три минусовых контакта – катода, отдельно для каждого кристалла. А также один общий плюсовой вывод – анод.

SMD Светодиод-3528 RGB обычно имеет характеристики

Общий анод

Цвет: красный/зеленый/синий

Сила света: 120-150/200-300/70-95 мкд

Длина волны: 620-625/520-525/460-470 нм

Прямое падение напряжения: 2,0-2,6/3,0-3,4/3,2-3,4 в

Прямой ток: I (мА): 20 мА

4-контактные светодиоды 3528 с двумя (справа) и тремя (слева) кристаллами

Светодиоды 3528 могут состоять из двух кристаллов и светиться двумя разными цветами поочередно. При этом они имеют четыре контакта. Два катода (-) и два анода (+). Или же три контакта. Два анода и один общий катод.

Как видно из вышерасположенных таблиц, два одинаковых по размеру светодиода Everlight Europe изготовлены на разные ток и напряжение. В результате светодиоды имеют совершенно разные вольт-амперные характеристики. Соотношение прямого тока и прямого напряжения этих двух светодиодов  показано в расположенных ниже  графиках.

Вольт-амперная характеристика светодиода 67-11-C70100H-AM

Без всякого сомнения, важно подобрать источник питания и светодиоды друг под друга. То есть питающий драйвер должен выдавать ток силой не больше чем номинальный ток светодиодов

В добавок ко всему прочему, драйвер должен иметь запас по мощности. Разумеется, по сравнению к мощности питаемых от него светодиодам. Безусловно, это обеспечит более долгий срок службы светодиода. А также большую сохранность источника питания.

Вне сомнения, стоит обратить тщательное внимание на охлаждение светодиодов. Во всяком случае, при соблюдении номинальной температуры светодиоды гарантировано прослужат более долгий срок

Чем более дешевые светодиоды применяются, тем более бережно с ними стоит обращаться.

Китайские драйверы: стоит ли экономить

Драйверы выпускаются в Китае в огромном количестве. Они отличаются низкой стоимостью, поэтому довольно востребованы. Имеют гальваническую развязку. Их технические параметры нередко завышены, поэтому при покупке дешевого устройства стоит это учесть.

Чаще всего это импульсные преобразователи, с мощностью 350÷700 мА. Далеко не всегда они имеют корпус, что даже удобно, если прибор приобретается с целью экспериментирования или обучения.

Недостатки китайской продукции:

  • в качестве основы используются простые и дешевые микросхемы;
  • устройства не имеют защиты от колебаний в сети и перегрева;
  • создают радиопомехи;
  • создают на выходе высокоуровневую пульсацию;
  • служат недолго и не имеют гарантии.

Не все китайские драйверы плохие, выпускаются и более надежные устройства, например, на базе PT4115. Их можно применять для подключения бытовых LED-источников, фонариков, лент.

Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Максим Иванов
Наш эксперт
Написано статей
129
Ссылка на основную публикацию
Похожие публикации