Светодиодный фонарь
Светодиодный фонарь
Радио 2008 №1Лампы накаливания постепенно уходят в прошлое, и им на смену спешат светодиоды, которые во многих случаях уже успешно конкурируют с ними. Однако широкому применению светодиодов мешают их особенности, в частности, нелинейная вольт-амперная характеристика и "неудобное" для питания от батарей рабочее напряжение. Поэтому для питания осветительных светодиодов от батарей широко применяют различного рода преобразователи напряжения, работающие на основе трансформаторов или индуктивных накопителей энергии. Предлагаемая конструкция отличается простотой и отсутствием дефицитных деталей.
Конструктивной основой светодиодного фонаря является недорогой фонарь с лампой накаливания, питаемой от батареи, состоящей из двух гальванических элементов типоразмера АА. В качестве источника света применён сверхъяркий светодиод DFL-OSPW5111Р белого цвета свечения с яркостью 30 Кд при токе 80 мА и шириной диаграммы направленности излучения около 12°.
Схема светодиодного фонаря показана на рис. 1. Для питания светодиода применён хорошо известный двухтактный трансформаторный транзисторный преобразователь напряжения с совмещённым двухполупериодным выпрямителем, который был описан в статье А. Чаплыгина "Простой преобразователь напряжения" ("Радио", 2001, № 11, с. 42). При таком решении удалось минимизировать размеры всей конструкции, в первую очередь, магнитопровода трансформатора преобразователя, а также рабочую частоту, и более экономно расходовать энергию питающей батареи.
Рис. 1
Преобразователь напряжения собран на транзисторах VT1, VT2, трансформаторе Т1, резисторе R1 и питается от батареи GB1. Положительная обратная связь, необходимая для его работы, обеспечивается соответствующим подключением выводов обмоток трансформатора Т1. Резистор R1 служит для начального запуска преобразователя.
После подачи питающего напряжения преобразователь начинает работать, при этом напряжение вторичной обмотки выпрямляется двухполупериодным выпрямителем на переходах база-эмиттер транзисторов VT1, VT2. Выпрямленное напряжение суммируется с напряжением батареи GB1 и поступает на светодиод EL1.
Источником питания служит батарея напряжением 2,4...3 В из двух аккумуляторов или гальванических элементов типоразмера АА. Ток, потребляемый от батареи напряжением 2,41 В, - 143 мА; при этом через светодиод протекает ток около 70 мА при напряжении на нем 4,17 В. Преобразователь работает на частоте 13 кГц, а его электрический КПД составляет около 0,85.
Трансформатор Т1 намотан на кольцевом магнитопроводе типоразмера К10x6x3 из феррита 2000НМ. Перед намоткой трансформатора края магнитопровода необходимо притупить точильным бруском или наждачной бумагой с мелким зерном. Первичную и вторичную обмотки трансформатора наматывают одновременно (т. е. в четыре провода). Первичная обмотка содержит 2x41 витка провода ПЭВ-2 0,19, а вторичная - 2x44 витка провода ПЭВ-2 0,16. После намотки выводы обмоток соединяют в соответствии со схемой. Резистор R1 - МЛТ, C2-23, транзисторы КТ529А структуры p-n-p можно заменить на транзисторы КТ530А структуры n-p-n, но в этом случае необходимо изменить полярность подключения батареи GB1 и светодиода HL1.
Рис. 2
Конструкция доработанного фонаря показана на рис. 2. Все детали размещают на рефлекторе, используя навесной монтаж. Сначала их приклеивают клеем 88СА или аналогичным, а после высыхания клея проводят монтаж. При этом следует обратить внимание на то, чтобы был исключён контакт деталей с жестяной пластиной фонаря, подводящей "минус" батареи GB1. Транзисторы скрепляют между собой хомутом из тонкой латуни, который обеспечивает необходимый отвод тепла, и затем приклеивают к рефлектору. Светодиод размещают взамен лампы накаливания так, чтобы он выступал на 0,5... 1 мм из гнезда для её установки. Это улучшает отвод тепла от светодиода и упрощает его монтаж.
Первое включение правильно собранного из исправных деталей устройства необходимо обязательно провести в режиме тестирования, при котором питание от батареи подают через резистор сопротивлением 18...24 Ом (чтобы не вывести из строя транзисторы при неправильном подключении выводов трансформатора Т1). Светодиод непременно просигнализирует о результатах проведённой работы. Если он не светит, необходимо поменять местами крайние выводы первичной или вторичной обмотки трансформатора. Если и это не приводит к успеху, проверяют исправность всех элементов и правильность монтажа.
После доработки фонарь визуально светит заметно ярче и имеет более узкий луч света, а ток, потребляемый от батареи, уменьшился на 50...70 мА. Сравнение с аналогичным фонарем со встроенным преобразователем напряжения фирмы Zetex показало, что при одинаковом КПД предлагаемый фонарь имеет более простую конструкцию и содержит меньшее число элементов.
В. ГУСЬКОВ, г. Самара