- Лоботрясы

Поиск
Перейти к контенту

Главное меню:

Собственно, статьи:

Читать в Яндекс.Подписках



   Светодиодный светильник с регулированием светового потока
Просмотров: 3434
     Широкое распространение ультраярких белых светодиодов позволило строить новые источники света, которые, в отличие от люминесцентных ламп и ламп накаливания, имеют малое энергопотребление, большой срок службы (по заявлениям фирм производителей до (фигасе!!!) 50-100 тыс. часов, вот только что-то с трудом в это верится – погуглите про деградацию светодиодного кристалла :-), возможность регулирования в широком диапазоне яркостью излучения и возможность очень широкого охвата спектра. Световая отдача единичных мощных светодиодов составляет 30-50 Лм/Вт, уже достигнут индекс цветопередачи более 90 (из 100 возможных – и это есть гуд). Но бурному применению таких источников излучения препятствует их высокая цена; деградация, свойственная светодиодам (начиная с 30-50% срока службы начинает падать световой поток), а для мощных светодиодов и проблема теплоотдачи [1].
     Однако, обладая высоким КПД, светодиодные источники света позволяют активно внедрять энергосбережение в светотехнике. Кроме того, цена на светодиоды постепенно снижается благодаря конкуренции производителей и дальнейшему развитию технологий.
     Вот только незадача - чтобы светодиодное освещение вошло в перечень традиционных источников света, необходимо их обеспечить специализированным электрическим питанием, которое обеспечивало бы стабилизацию по току и имело цену, не превышающую стоимости самого светодиодного модуля.
     Сейчас в большинстве бытовых светодиодных ламп (китайских, естественно) используются простые сетевые блоки питания с балластным конденсатором, недостатками которых являются: бросок тока при включении, узкий интервал напряжения сети, соответствующий допустимым границам тока через светодиоды, что приводит к преждевременному выходу светильников из строя. Поэтому, на длительный срок работы такой светодиодной лампы рассчитывать не приходится.
     Признаться, и я вначале купился на обычный блок питания на балластном конденсаторе, и сделал для спортивного интереса сие творение (коим, естественно, не горжусь – так как проработало оно не долго :-(
     И что же вы думаете?! Таки да! Через полтора-два месяца нечастого включения, один из светодиодов одной из параллельных ветвей этой лампы начал мигать, а потом и сдыхал окончательно, отключая, естественно, всю последовательно включённую с ним цепь :-( При его замене через некоторое время начал мигать другой, и т.д… В общем, без простейшей стабилизации по току ну никак…
     В общем, для «долгой и нудной» работы светодиодной лампы без импульсного стабилизатора не обойтись. Но, как говорится, на ловца и зверь бежит – в журнале «Радио» мне попалась интересная заметка [2], которую я решил воплотить в реальность.
     Вкратце, не вдаваясь в подробности первоисточника (и ни в коем случае не занимаясь плагиатом) – там рассматривается особенность постройки светодиодной лампы на микросхеме VIPer22A фирмы STMicroelectronics (сам оригинал этой статьи не трудно найти в интернете).
     VIPer22A является высоковольтным ключом (транзистором) со схемой управления и защиты в одном корпусе. Импульсный источник питания (ИИП) на микросхеме VIPer22A имеет минимальное количество электронных компонентов, к тому же, фирма производитель предоставляет (точнее, предоставляла, но об этом чуть позже…) компьютерную программу автоматизированного расчета параметров источника питания (VIPer Design Software) [3], что позволяет получить на выходе готовую схему и перечень элементов, чем обеспечивается высокая повторяемость. ИИП на основе VIPer22A позволяют получить выходную мощность до 20 Вт, что приемлемо для питания маломощных светильников на 5мм или 10мм белых светодиодах (0,01-0,08 Вт) как наиболее распространенных (около 90% от общего количества производимых светодидов).
     В общем, решил повторить эту конструкцию со своим количеством светодиодов:
     Несмотря на «щадящий» режим работы светодиодов (рабочий ток установил на 20-30% ниже от номинального), светильник начал сдыхать уже через 3-4 месяца (ну, уже лучше). Причина - ИИП обеспечивает стабилизацию по напряжению, а не по току, к тому же надо учитывать разброс параметров светодиодов :-(
     Оставив разработку «токостабилизированного» источника питания на потом, решил на основе сделанного уже блока питания для лампы собрать простенький настольный светильник с регулировкой светового потока. А попросту – добавил ШИМ-регулятор, чем обеспечил как регулирование яркости светильника в широких пределах, так и работу светодиодов в более «щадящих» условиях.
     Для разрабатываемого мной светильника на 30 10мм белых светодиодов с углом излучения 15° (3 параллельные цепи по 10 светодиодов), программа VIPer Design Software составила схему (с расчётом параметров небольшого количества дополнительных элементов) на напряжение сети 88...264 В, при напряжении на выходе 33 В и токе нагрузки до 100 мА, КПД импульсного стабилизатора при этом составило 80%.
     ШИМ-регулятор, добавленный к спроектированному блоку питания, выполнен на основе дешевого и (сердитого) широко распространенного таймера NE555 (КР1006ВИ1). Регулирование яркости светодиодов осуществляется резистором R5 (10 кОм).
     Т.к. напряжение питания NE555 варьируется в пределах +4,5…16 (некоторые экземпляры до 18) Вольт, то для его нормальной работы была применена цепь из резистора R3 (1 кОм) и стабилитрона VD8 (на 12 Вольт).
     Диоды VD9 и VD10 – КД561Б, резистор R4 – 10 кОм, конденсаторы С5 и С6 – 0,1 мкФ.
     Вместо VT1 (MOSFET) может быть применён и биполярный транзистор, что в моём примере и было успешно сделано (кт817, n-p-n, только не забудьте дополнительно поставить резистор на базу около 10 кОм).
     Резисторы R6… R8 подбираете сами в зависимости от номинального тока светодиодов.
     А вот смысла приводить все параметры элементов самого ИИП я не вижу, т.к. у каждого расчёт может быть индивидуален (в зависимости от количества светодиодов), а вот про дроссель упомяну – его выдрал из компактной люминесцентной лампы (КЛЛ).
     В результате эдакого симбиоза всевозможных блоков, получил такой вот весёлый светильник для подсветки всевозможных тонких работ (в качестве донора послужил светильник для почившей в бозе люминесцентной лампы :-
     Электронное решение, сознаю, корявое, но светодиоды пока не жалуются (да и я тоже :-) 
     Насчёт программы VIPer Design Software. Производитель, по каким-то неведомым причинам, эту программу «убил», остановив её на версии v.2.24, хотя и VIPer22A и иные микросхемы для ИИП (представленные для разработки в программе) можно спокойно купить и сейчас. К тому же, на официальном сайте от этой программы даже след простыл. Хотя кому может помешать программа, облегчающая проводить разработку своего устройства?! Тем не менее – мой ответ буржуям: для скачивания ниже представлены пара версий этой программы, предусмотрительно и бережливо сохранённые мной ещё при царе горохе :-)
  
     Использованная литература
1. Давиденко Ю.Н. 500 схем для радиолюбителей. Современная схемотехника в освещении. Эффективное электропитание люминесцентных, галогенных ламп, светодиодов, элементов «Умного дома» / Ю.Н. Давиденко. – СПб.: Наука и техника, 2008. – 320 с.
2. Косенко С. Сетевая светодиодная лампа с блоком питания на микросхеме VIPer22A / С. Косенко // Радио. – 2010. – №4. – С.21-23.
3. Косенко С. Автоматизированное проектирование малогабаритных ИИП на микросхемах VIPer / С. Косенко // Радио. – 2008. – №5. – С.32-33.

     Скачать

Опубликовано 1.12.2015
© Igoryosha, 2015
 
 
Назад к содержимому | Назад к главному меню