Мережева світлодіодна лампа із блоком живлення на мікросхемі VIPer22A. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки / Освітлення

 Коментарі до статті

Останнім часом лампи розжарювання, що мають дуже обмежений ресурс близько 1000 годин, і газорозрядні освітлювальні лампи з ресурсом приблизно 20 000 годин енергійно витісняються світлодіодними аналогами, здатними без заміни функціонувати набагато довше - 100 000 годин. Вони мають найвищий серед штучних джерел світла ККД перетворення електричної енергії на світлову, що змушує уряди багатьох країн, у тому числі й Росії, енергійніше впроваджувати енергозберігаючі технології у світлотехніці. Цьому також сприяє неухильне зниження вартості надяскравих світлодіодів через конкуренцію їхніх світових виробників.

На жаль, у більшості побутових світлодіодних ламп використано найпростіші мережеві блоки живлення з баластним конденсатором. І це незважаючи на те, що загальновідомі недоліки останніх (кидок струму при включенні, вузький інтервал напруги, що відповідає допустимим межам струму через світлодіоди, а також можливість пошкодження при обривах в навантаженні) призводять до передчасного виходу світильників з ладу. Це означає, що подібне схемотехнічне рішення в принципі не може забезпечити ефективну довготривалу роботу світлодіодних джерел світла з передбачуваним ресурсом 100 000 годин.

Рис. 1

Пропонована конструкція простого малогабаритного мережевого ІІП для світлодіодної лампи (мал. 1) вільна від таких недоліків і, незважаючи на високу надійність експлуатації, дуже дешева (приблизно 50 руб. без світлодіодів). Використання засобів автоматизованого проектування даного пристрою надає можливість радіоаматору самостійно гнучко варіювати номенклатуру і кількість світлодіодів, що підключаються.

Робота подібного імпульсного знижуючого стабілізатора напруги та фізичні принципи його функціонування описані в [1] (рис.1, рис. 2,6). Тому більш докладно розглянемо послідовність проектування мережевого перетворювача для живлення 17 ультраяскравих світлодіодів, що використовуються в пристрої, що описується (рис. 1). Серед них EL1-EL8 – стандартні 5-міліметрові світлодіоди LC503TWN1-15G та EL9-EL11 – чіп-світлодіоди ARL-5060WYC по 3 шт. у прямокутному корпусі PLCC6 розмірами 5x5 мм з допустимим прямим струмом до 40 мА та прямим падінням напруги приблизно 3,2 на кожному діоді. Такий вибір світлодіодів в екземплярі автора обумовлений необхідністю освітлення комп'ютерної клавіатури. Перші світлодіоди мають малий кут випромінювання - 15° за рівнем половинної потужності, другі - великим - 120°. В результаті в сумарній світловій плямі будуть відсутні різкі межі, причому освітленість у центрі більша, ніж на периферії. Колірний відтінок такого джерела світла – середній між холодним та теплим білим, що обумовлено параметрами використаних світлодіодів.

З конструктивних міркувань однотипні світлодіоди з'єднані послідовно, при цьому отримані показані на рис. 1 два ланцюги (з 8 і 9 світлодіодів відповідно), які з'єднані паралельно через струмообмежуючі резистори R2 і R3 Вихідна напруга перетворювача для обох ланцюгів обрано 32 В при струмі навантаження 40 мА.

Для проектування перетворювача використано програму Non-Isolated VIPer Design Software v.2.3 (NIVDS), про яку розказано у статті [2]. Інтервал напруги мережі залишений обраний програмою за замовчуванням 88...264 В. Використаний ШІ контролер - мікросхема VIPer22A з частотою перетворення 60 кГц, режим переривчастого перетворення (DCM - Discontinuous Current Mode), вихідна напруга - 32 В при струмі 40 мА. Індуктивність накопичувального дроселя L1, розрахована програмою, становить 2,2 мГн. Інші параметри перетворювача: ККД - 74 %, максимальна амплітуда струму комутувального транзистора мікросхеми DA1 - 169 мА, її максимальна температура - 47 °С, ефективне значення струму, що споживається - 17 мА при максимальній мережній напрузі 264 В.
Дросель L1 - доопрацьований високочастотний ДМ-0,1 500 мкГн. Для збільшення його індуктивності до 2,2 мГн до наявної обмотки додають, не змінюючи напрямок намотування, 2 шари по 100 витків дроту ПЕВ-2 діаметром 0,12 мм. Ізоляцію між шарами, що додаються, а також загальне покриття дроселя виконують клейкою стрічкою (скотчем). Відгинання висновків дроселя для монтажу на друкованій платі роблять не ближче 5 мм від феритового корпусу, інакше заводські висновки обмотки будуть пошкоджені. Замість допрацьованого дроселя ДМ-0,1 можна застосувати котушки індуктивності КІГ-0,2-2200 або SDR1006-2200.

Рис. 2

Креслення друкованої плати перетворювача, виконаної з однобічно фольгованого склотекстоліту товщиною 1...1,2 мм, показано на рис. 2, а її зовнішній вигляд – на рис. 3. Конденсатор С1 впаюють із зазором 7...8 мм до плати, так як його треба нахилити до центру плати, щоб він розмістився в застосованому цоколі від енергозберігаючої лампи, що згоріла.

Рис. 3

У перетворювачі можуть бути використані імпортні оксидні конденсатори із граничною робочою температурою 105 °С. Конденсатори С2 та С5 – плівкові або керамічні з номінальною напругою не менше 50 В. Плавка перемичка FU1 – дріт від запобіжника з номінальним струмом 1 А. Проріз захищає плату при перегоранні FU1. Але проріз не потрібний, якщо перемичку замінити плавкою вставкою в керамічному корпусі (з серій ВП1-1, ВП1-2) або запобіжним резистором Р1-25 (або аналогічним імпортним опором 8...10 Ом). У разі використання запобіжного резистора опір резистора R1 зменшують до 10...12 Ом.

Рис. 4

Світлодіодне навантаження R2R3EL1 - EL11 змонтоване на іншій друкованій платі з двосторонньо фольгованого склотекстоліту товщиною 0,5...1 мм (рис. 4). Ділянка фольги багатокутної форми в центрі плати призначена для відведення тепла від світлодіодів поверхневого монтажу EL9-EL11. Струмообмежувальні резистори R2 і R3 - РН1-12 типорозміру 1206. Дві плати з'єднують між собою пайкою у відповідних контактних майданчиках трьох відрізків мідного проводу діаметром 0,7 мм і довжиною приблизно 7 мм, на які в якості обмежувальних букс одягнені відрізки пусто ручок. Два дроти подають харчування на плату зі світлодіодами, а третій забезпечує необхідну жорсткість конструкції. При з'єднанні суміжними є сторони, вільні від елементів обох платах. В отвори контактних майданчиків, відмічених зірочками, вставляють і з двох сторін пропаюють короткі відрізки дроту.

Спочатку за допомогою ЛАТР бажано переконатися в стабільності вихідної напруги 32 В у всьому інтервалі зміни напруги мережі (88...264 В), при цьому замість світлодіодів підключають резистори загальним опором 800 Ом Потім світлодіоди встановлюють на місце, а замість постійних струмообмежувальних рез R2 тимчасово спаюють підстроювальні опором 3 Ом При вимірюваннях слід остерігатися електричного удару струмом, оскільки всі елементи пристрою гальванічно пов'язані з живильною електромережею. Усі зміни виконують лише у вимкненому стані. Підстроювальні резистори регулюють діелектричною викруткою. Струм через кожну ланцюг світлодіодів контролюють міліамперметром Хоча використані світлодіоди допускають прямий струм до 150 мА з відповідним збільшенням яскравості світіння, з метою досягнення заявленої довговічності світлодіодів підстроюванням резисторів струм встановлюють рівним 40 мА. Приблизно через 20 хв після включення стабілізується тепловий режим світлодіодів, тому необхідне додаткове підстроювання струму. За наявності одного міліамперметра струм у кожному світлодіодному ланцюгу регулюють по черзі. На завершення підстроювальні резистори замінюють постійними знайденого опору.

Рис. 5

За допомогою інструменту Waveforms програма NIVDS дає змогу змоделювати режими ШІ контролера. На рис. 5 показана діаграма імпульсного струму в контролері при напрузі мережі 220 В, практично збіглася з результатами контрольних вимірювань. Інтервал О...1,5мкс відповідає відкритому стану комутує транзистора мікросхеми DA1 (прямий хід перетворювача). Синім кольором показаний графік струму в накопичувальному дроселі під час зворотного перетворювача. Інтервал 1,5...13 мкс відповідає етапу передачі навантаження енергії, накопиченої дроселем під час прямого ходу. Інтервал 13...16,6 мкс - так звана безструмова пауза в роботі перетворювача, коли виникають вільні затухаючі коливання напруги та струму у вихідному ланцюзі. Більш наочно ці коливання ілюструє знята діаграма напруги на витоку транзистора щодо загального дроту живлення (рис. 6), де добре помітно, що коливання напруги, що загасають, відбуваються щодо рівня 32 В, що відповідає вихідному напрузі перетворювача. Вихідний фільтр С4С5 знижує пульсацію вихідної напруги до 300 мВ.

Рис. 6

Як видно із рис. 5 і 6, піковий струм комутувального транзистора мікросхеми (169 мА) в кілька разів менше максимально допустимого значення 700 мА, напруга на стоку цього транзистора (300 В) також менше максимально допустимого 730 В Це забезпечує роботу перетворювача з великим запасом електричної міцності, що наряду із вбудованим у мікросхему тепловим захистом, а також захистом від замикань та обривів у навантаженні гарантує багаторічну надійну роботу описаного пристрою.

Зовнішній вигляд світлодіодної лампи показано на рис. 7. У ній використано відбивач від несправного кишенькового ліхтаря.

література

1. Косенко С. Особливості роботи індуктивних елементів у однотактних перетворювачах. - Радіо. 2005. № 7. с. 30-32.
2. Косенко С. Автоматизоване проектування малогабаритних ІІП на мікросхемах VIPer – Радіо, 2008, № 5, с. 32. 33.

Автор: С. Косенко, м. Воронеж; Публікація: radioradar.net

Дивіться інші статті розділу Освітлення.

Читайте та пишіть корисні коментарі до цієї статті.

<< Назад

Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:

Новий спосіб управління та маніпулювання оптичними сигналами 05.05.2024

Сучасний світ науки та технологій стрімко розвивається, і з кожним днем ​​з'являються нові методи та технології, які відкривають перед нами нові перспективи у різних галузях. Однією з таких інновацій є розробка німецькими вченими нового способу керування оптичними сигналами, що може призвести до значного прогресу фотоніки. Нещодавні дослідження дозволили німецьким ученим створити регульовану хвильову пластину всередині хвилеводу із плавленого кремнезему. Цей метод, заснований на використанні рідкокристалічного шару, дозволяє ефективно змінювати поляризацію світла через хвилевід. Цей технологічний прорив відкриває нові перспективи розробки компактних і ефективних фотонних пристроїв, здатних обробляти великі обсяги даних. Електрооптичний контроль поляризації, що надається новим методом, може стати основою створення нового класу інтегрованих фотонних пристроїв. Це відкриває широкі можливості для застосування. ...>>

Приміальна клавіатура Seneca 05.05.2024

Клавіатури – невід'ємна частина нашої повсякденної роботи за комп'ютером. Однак однією з головних проблем, з якою стикаються користувачі, є шум, особливо у випадку преміальних моделей. Але з появою нової клавіатури Seneca від Norbauer & Co може змінитися. Seneca – це не просто клавіатура, це результат п'ятирічної роботи розробників над створенням ідеального пристрою. Кожен аспект цієї клавіатури, починаючи від акустичних властивостей до механічних характеристик, був ретельно продуманий і збалансований. Однією з ключових особливостей Seneca є безшумні стабілізатори, які вирішують проблему шуму, характерну для багатьох клавіатур. Крім того, клавіатура підтримує різні варіанти ширини клавіш, що робить її зручною для будь-якого користувача. І хоча Seneca поки не доступна для покупки, її реліз запланований на кінець літа. Seneca від Norbauer & Co є втіленням нових стандартів у клавіатурному дизайні. Її ...>>

Запрацювала найвища у світі астрономічна обсерваторія 04.05.2024

Дослідження космосу та її таємниць - це завдання, яка привертає увагу астрономів з усього світу. У свіжому повітрі високих гір, далеко від міських світлових забруднень, зірки та планети розкривають свої секрети з більшою ясністю. Відкривається нова сторінка в історії астрономії із відкриттям найвищої у світі астрономічної обсерваторії – Атакамської обсерваторії Токійського університету. Атакамська обсерваторія, розташована на висоті 5640 метрів над рівнем моря, відкриває нові можливості для астрономів у вивченні космосу. Це місце стало найвищим для розміщення наземного телескопа, надаючи дослідникам унікальний інструмент вивчення інфрачервоних хвиль у Всесвіті. Хоча висотне розташування забезпечує більш чисте небо та менший вплив атмосфери на спостереження, будівництво обсерваторії на високій горі є величезними труднощами та викликами. Однак, незважаючи на складнощі, нова обсерваторія відкриває перед астрономами широкі перспективи для дослідження. ...>>

Випадкова новина з Архіву Планшет із 3D-зйомкою від Google 30.05.2014 У червні цього року компанія Google збирається випустити експериментальну партію із 4 тис. прототипів планшетів із функцією 3D-зйомки. Про це повідомляє видання Wall Street Journal з посиланням на джерела, знайомі з планами компанії. Планшети будуть обладнані 7-дюймовим екраном. Зйомка тривимірних зображень здійснюватиметься за допомогою двох основних камер, інфрачервоного датчика, що визначає відстань до об'єкта, а також спеціального програмного забезпечення, що вміє створювати тривимірні зображення. Прототип планшета створюється в рамках проекту Tango, у зв'язку з яким Google у лютому анонсувала смартфон, що має функції 3D-зйомки. Саме тоді стало відомо про плани компанії з випуску пробної партії планшетів з такими ж можливостями. Такий пристрій може не тільки робити звичні багатьом стереофотографії, але також створювати тривимірні карти навколишнього простору: на сьогоднішній день виконання такого завдання передбачає використання професійного обладнання високої вартості. Один із можливих варіантів використання таких карт – покращення навігації всередині будівель, а також застосування у програмах доповненої реальності. Для Google звичайною є практика, коли компанія розробляє інноваційний пристрій, після чого пропонує його розробникам, сподіваючись, що він надихне їх на створення нових програм для користувачів. Наприклад, до появи проекту Tango американська компанія вже створила "розумні" окуляри Google Glass, які тривалий час були доступні лише розробникам програмного забезпечення. Цілком протилежні методи використовує Apple, яка створює свої пристрої в найсуворішій таємниці, і запускає їх у масовий продаж відразу після анонсу. У понеділок, 19 травня Трип Чоудрі (Trip Chowdhry), керуючий директор аналітичної компанії Global Equities Research припустив, що Google зараз таємно готується до випуску свого 3D-принтера. 3D-камери, а також планшети та смартфони з функціями тривимірної зйомки вже з'являлися раніше на ринку, проте широкої популярності досі не набули. Наприклад, функція тривимірної зйомки за допомогою двох камер на задній панелі пристрою використовується у смартфоні HTC One.

Інші цікаві новини:

▪ Хлорпірифос викликає ризик ожиріння

▪ Портативний накопичувач Toshiba Canvio Alu

▪ 27-дюймовий монітор ASUS VA278Q з роздільною здатністю 2560х1440 пікселів

▪ Вплив світла на розлади настрою

▪ Цунамі на Марсі

Стрічка новин науки та техніки, новинок електроніки

Цікаві матеріали Безкоштовної технічної бібліотеки:

▪ Розділ сайту Будівельнику, домашньому майстру. Добірка статей

▪ стаття Книга є життям нашого часу. Крилатий вислів

▪ стаття Хто такий сер Волтер Релей? Детальна відповідь

▪ стаття Вчитель-дефектолог. Посадова інструкція

▪ стаття Антенний адаптер-флюгарка. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

▪ стаття Автоматичний зарядний пристрій Ni-Cd-акумуляторів. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

Залишіть свій коментар до цієї статті:

All languages ​​of this page

Arabic	Hebrew	Polish
Bengali	Hindi	Portuguese
Chinese	Italian	Spanish
English	Japanese	Turkish
French	Korean	Ukrainian
German	Malay	Vietnamese

Головна сторінка | Бібліотека | Статті | Карта сайту | Відгуки про сайт

www.diagram.com.ua
2000-2024