|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese
ЕНЦИКЛОПЕДІЯ РАДІОЕЛЕКТРОНІКИ ТА ЕЛЕКТРОТЕХНІКИ Світлодіодний акумуляторний ліхтар. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки
Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки / Освітлення Світлодіоди набагато перевершують лампи розжарювання за своїм енергоспоживанням. Вони стали настільки популярні, що на ринку вже неможливо знайти ліхтарики з лампами розжарювання. Лампочки розжарювання, що застосовуються у ліхтарях, напругою 2,5 В, 3,5 В, 6,3 В і 8 В потребують високоенергетичних джерел живлення. У більшості з них використовуються гальванічні елементи типорозміром 373 (D) – діаметром 34,2 та висотою 61,5 мм. Кількість елементів залежить від потужності ліхтаря. Найчастіше це два, три, чотири та шість елементів. Наймасовішими є марганцево-цинкові елементи із сольовим електролітом або лужним, їх ще називають алкаліновими – похідне від англійського слова alkaline – "луг". Електрична ємність лужної батареї становить близько 1700 – 3000 мА.·ч. За ємністю лужні батарейки лідирують, порівняно з сольовими, електроємність яких менша і становить 550 - 1100 мА.·ч. До кінця рядок безпеки напруги і ємність джерел струму, за рахунок саморозряду, знижується на 15 - 30% у сольових і на 10% у лужних. Помітно падає ємність марганцево-цинкових елементів і зниження температури. При температурі -40С тривалість роботи елементів становить близько 5 - 10% тривалості роботи при температурі +20С. Лужні елементи мають значно вищі ємнісні характеристики під час експлуатації у сфері негативних температур. У сольових елементів на останніх стадіях розряду і після закінчення може спостерігатися текти електроліту, що призводить до пошкодження виробу. Але чим вищі показники елементів живлення, тим вища їхня вартість. Однак, життєва практика показує, що не завжди ціна може відповідати заявленим характеристикам та якості [1,2]. Гальванічний елемент відносять до первинних джерел струму, що перетворюють хімічну енергію активних речовин безпосередньо на електричну. На жаль, первинні джерела струму допускають лише одноразове використання активних матеріалів. Продовжити їх рядків служби гальванічних елементів можна, якщо замість лампочки застосувати світлодіод (світлодіоди) - мал. 1. Для цього його необхідно впаяти в цоколь Е10 від лампочки розжарювання – рис. 2. Але заощадити на гальванічних елементах значно більше дозволить їх заміна на так зване вторинне джерело струму - акумулятор. Відмінною якістю акумуляторів є те, що їх можна заряджати та розряджати багато разів.
Цоколь лампочки складається з гільзи – різьбового контакту, ізолятора та денця – центрального контакту. У ліхтариках, як правило, різьбовий контакт лампочки з'єднаний з негативним полюсом джерела живлення, а центральний контакт - з позитивним (хоча для електричної лампочки розжарювання полярність не важлива, вона чудово працює і при змінній напрузі). Інша річ світлодіод. Він має позитивний висновок – анод, та негативний – катод (рис. 3). Тому монтують його в цоколь анодом до денця, а катодом до гільзи – рис. 4. У такому разі він буде підключений до елементів живлення відповідно до полюсування. Потужність світлодіода та їх кількість підбирають залежно від ємності джерела живлення та необхідних експлуатаційних потреб (рівня яскравості, тривалості роботи). Слід зазначити, що з послідовному з'єднанні хімічних джерел струму їх ємності не складаються.
Рефлектор ліхтарика має форму зрізаного параболоїда. Для формування рівномірного світлового потоку необхідно, щоб світловипромінюючий елемент знаходився у фокусі параболоїда. Для цього експериментальним шляхом знаходять становище світлодіода щодо цоколя. При виготовленні лампочки на трьох або чотирьох світлодіодах лінзи біля виведення анода необхідно стікати натфілем. По лінії виведення формують грань зі сторонами під кутом 120 або 90 відповідно. Ніжку анода на одному діоді залишають. На решті вкорочують до 5 мм. Після цього їх склеюють дихлоретан або клеєм "Секунда 505". Потім аноди спаюють і ізолюють поліхлорвінілової або термозбіжною трубкою. Далі анодний висновок простягають в контакт денця цоколя і припаюють. Катодні висновки припаюють на різьбовий контакт цоколя – рис. 5.
Відомо, що світлодіод не в змозі контролювати струм, що споживається. Внаслідок цього для нормальної роботи необхідно послідовно включати обмежувальний резистор. Для білого світлодіода напруга живлення становить 3,2 вольта (найпростіший і оптимальний варіант - ліхтарик з двома гальванічними елементами забезпечить відповідне живлення білого світлодіода, без додаткових пристроїв). Але в міру розряду джерела живлення струм, що протікає через діод, зменшуватиметься, а відповідно і знижуватиметься його яскравість. Обійти цей негативний ефект можна, включивши в схему стабілізатор напруги, необхідної для нормальної роботи світлодіода, але пізніше. Найпоширенішими та відносно дешевими є акумуляторні батареї герметизовані свинцево-кислотні. Акумулятор підбирають, виходячи з розмірів відсіку відведеного для джерела живлення в корпусі ліхтарика. Для ліхтаря на шести гальванічних елементах 373 можна використовувати свинцево-кислотний, напругою 6 і ємністю 1,3 А·год, габаритними розмірами 97 х 54 х 51,5 мм – рис. 6. Повний розряд акумуляторної батареї визначається як розряд до 1.95 - 2.03 на банку при кімнатній температурі, тобто. до 5.85 - 6,09 для 6 В батареї. Кінцева ж напруга заряду при температурі 20 С дорівнює 2.05 - 2.15 вольт на елемент батареї, 6.15 - 6.45 В для шести вольтової батареї [3]. При розряді нижче допустимої напруги починається незворотне передчасне старіння батареї. Тому буде корисно доповнити схему індикатором розряду батареї.
Схема електрична принципова переобладнаного ліхтаря представлена на рис. 7. На транзисторах VT1 – 2, резисторах R1 – 5, конденсаторі С1, світлодіоді LED1 виконаний індикатор розряду батареї. Резистором R2 регулюють поріг спрацьовування світлодіода. Величина опору R4 залежить від потужності світлодіода та джерела живлення. Цей індикатор вчасно повідомить, що акумуляторна батарея розряджена. Основною перевагою схеми є чіткість спрацьовування, тобто сигнальний світлодіод спалахує відразу без плавного нагнітання яскравості. Пристрій досить точно відстежує заданий поріг спрацьовування [4].
З інтегрального стабілізатора LM317, резисторів R6, R7, конденсаторів С2 – С4 складається стабілізатор напруги живлення світлодіода (світлодіодів). Підбором резисторів регулюють режим стабілізації напруги. Для визначення їхньої величини використовують програму "LM317 - калькулятор v1.1" або "Regulator design v1.2". Навантаженням служить лампочка на паралельно включених світлодіодах LED2-4 споживаних струм 35 - 70 мА кожен діаметром лінзи 8 і висотою 7 мм. При напрузі в 3,2 В їх загальне споживання струму становить 180 мА (8-вольтова лампочка розжарювання цього ліхтаря споживає 600 мА!). Деталі схеми монтують на друкованій платі – рис. 8. Інтегральний стабілізатор LM317 кріплять на невеликий радіатор. Транзистори КТ315 можна замінити на КТ3102, ВС546, 2N5551 та інші. При підключенні джерела живлення напругою 12 вольт необхідно змінити номінали резисторів: R1 - 20 до, R2 - 1,5 до, R4 - 2,2 к.
Для гарного контакту між елементами живлення та лампочкою на задній стінці ліхтарика передбачена панелька із пружинами. Її необхідно демонтувати, але тільки в тому випадку, якщо використовують задню стінку для кріплення плати з індикатором заряду батареї та гнізда для підключення зарядного пристрою – мал. 9. Панель із пружинами переносять в інше місце. Наприклад, між платою та акумуляторною батареєю. Для цього її закріплюють за допомогою шурупів на радіатор - рис. 10. У корпус ліхтарика заводять і встановлюють на задній стінці гніздо для підключення зарядного пристрою, блок управління (рис. 11) і кріплять його за допомогою гвинтів та різьбових муфт.
Підключають та заводять у корпус акумуляторну батарею – рис. 12.
Підключають та встановлюють контактну плату. Злегка притискають її та закріплюють скобою – рис. 13. Встановлюють рефлектор із світлодіодом (світлодіодами) рис. – 14.
Для підзарядки батареї живлення необхідно зарядний пристрій, який нескладно виготовити своїми руками, заощадивши при цьому досить суттєві засоби, не набуваючи промислового. Найбільш просте та дешеве обладнання здійснює заряд при постійній напрузі (поціостатичний режим). Але частіше використовують комбінований режим, у якому початковий струм обмежують. А при досягненні заданої напруги заряд проводиться за його стабілізації. Зазвичай він називається режимом заряду I - U. Заряд ведеться при постійному струмі 0,1С (номінальної ємності батареї в ампер-годинниках) на першому етапі та при постійній напрузі джерела струму на другому. Більшість виробників рекомендують проводити зарядку циклованих батарей при постійній напрузі 2,4 - 2,45 на акумулятор (7,2 - 7,35 В для 6 вольтової батареї) [3]. Зарядний пристрій збирають за схемою, показаною на малюнку 15. Воно складається з понижуючого трансформатора Tr1, випрямляча на діодах VD1-4 і конденсатора, що згладжує, С1, стабілізатора струму на інтегральному стабілізаторі DA1, резисторі R1, конденсаторі тра2з1, індикатора заряду R2-4, діод VD5 і світлодіод LED1, стабілізатора напруги - на інтегральному стабілізаторі DA2, резисторах R5-6, конденсаторі С3. Штекер Bu1 призначений для підключення зарядного пристрою до ліхтаря.
Інтегральні стабілізатори монтують на металевий корпус для відведення тепла. Усі резистори, крім зазначених на схемі, застосування потужністю 0,125 Вт. Для заряджання батареї ємністю 1,3 А·год першому етапі зарядки необхідний оптимальний струм 130 мА. Для забезпечення протікання струму зазначеної величини підбирають резистор R1 за допомогою вищезазначених програм. У міру заряду батареї струм знижується, а напруга піднімається. Необхідно обмежити кінцеву величину напруги для 6 вольтової батареї 7,2 В. Домагаються зазначеної напруги підбором відношення резисторів R5 - 6. Світлодіод LED1 вказує на процес заряду акумулятора. При повному заряді батареї світлодіод гасне. Для батарей ємностями 4,5 А·год і 7,5 А·ч резистор R1 використовують номіналом 2,7 Ом та 1, 8 Ом відповідно, потужністю не менше 1 Вт. Для заряду 12 батареї резистор R5 застосовують опором 470 Ом, R6 - 5,1 кОм. Діоди КД226А можна замінити на будь-які випрямлячі, передбачені струм не менше 2 А, а VD1-4 на діодну збірку. Інтегральні стабілізатори LM317 можна замінити на 7805. При цьому необхідно змінити номінали резисторів: R1 - 39 Ом 1 Вт для батареї ємністю 1,3 А·год, 12 Ом 3 Вт для батареї ємністю 4,5 А·год і 6,8 Ом 5 Вт - 7,5 А·год; R6 – 91 Ом для 6 вольтової батареї та R5 – 330 Ом та R6 – 510 Ом для 12 вольтової. Транзистор КТ3107 можна замінити на легкодоступні КТ361, ВС556, 2N5401. література
Автор: В. Марченко
Новий спосіб управління та маніпулювання оптичними сигналами
05.05.2024 Приміальна клавіатура Seneca
05.05.2024 Запрацювала найвища у світі астрономічна обсерваторія
04.05.2024
▪ Гібридний генератор економить до 93% енергії ▪ Потужності американських електростанцій на відновлюваній енергії перевершили вугільні ▪ Південна Корея відмовиться від АЕС ▪ Нові моделі настільного комп'ютера iMac
▪ розділ сайту Найважливіші наукові відкриття. Добірка статей ▪ стаття І під кожним їй кущем був готовий і стіл, і будинок. Крилатий вислів ▪ стаття Який міф радянських часів про фільм Прибуття поїзда живе досі? Детальна відповідь ▪ стаття Старший інженер-технолог. Посадова інструкція ▪ стаття Спектр музичного сигналу. Частина 2. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки ▪ стаття Балкарські прислів'я та приказки. Велика добірка
Головна сторінка | Бібліотека | Статті | Карта сайту | Відгуки про сайт
www.diagram.com.ua |
Дивіться інші статті розділу 
Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:
All languages of this page