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ENCICLOPEDIA DE RADIOELECTRÓNICA E INGENIERÍA ELÉCTRICA Linterna LED. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.
Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / iluminación Los LED blancos superbrillantes son emisores de luz económicos de bajo consumo que pueden reemplazar con éxito las lámparas incandescentes en las linternas. Recientemente, han aparecido en el mercado luces LED fabricadas comercialmente. Este artículo ayudará a los radioaficionados a hacer el mismo por su cuenta y, al mismo tiempo, comprender algunas de las complejidades de la fuente de alimentación LED. La peculiaridad de un LED como carga para una fuente de alimentación es que, a diferencia de una lámpara incandescente, tiene una característica de voltaje de corriente no lineal con un "talón" pronunciado en la sección inicial. La caída de voltaje directo en el LED blanco con corrientes de funcionamiento supera los 3 V. No es racional alimentarlo con una batería de 4,5 V de tres celdas galvánicas; se desperdiciará un tercio de la energía, disipándose en una resistencia de extinción. El voltaje de dos, y más aún de una celda galvánica, no es suficiente, se requiere un convertidor que aumente el voltaje al valor deseado y lo mantenga sin cambios cuando la batería se descarga. Tal convertidor se puede ensamblar de acuerdo con el circuito que se muestra en la Fig. 1. Su base es el microcircuito Maxim MAX756, diseñado específicamente para dispositivos electrónicos portátiles autoalimentados. El convertidor permanece operativo cuando la tensión de alimentación cae a 0,7 V. La tensión de salida estabilizada se puede configurar en 3.3 o 5 V con una corriente de salida de hasta 300 o 200 mA, respectivamente. Eficiencia a carga máxima: más del 87%.
El chip DA1 se incluye según el esquema típico. El inductor L1, el diodo VD1 y el condensador C3, junto con un transistor de efecto de campo integrado en el microcircuito (su drenaje está conectado al pin 8, la fuente al pin 7) forman un inversor de tipo elevador. El condensador C2 bloquea la fuente de voltaje de referencia interna para corriente alterna y C1 bloquea la batería GB1. El voltaje de retroalimentación de la salida del inversor se alimenta al pin 6 del microcircuito. La conexión del pin 2 que se muestra en el diagrama corresponde a un voltaje de salida de 3,3 V. Si conecta este pin al cable común (pin 7), el voltaje aumentará a 5 V. Conectar al cable común del pin 1 detendrá el inversor. Conclusión 5: la entrada del sistema de control de voltaje de suministro no se usa en este caso. No debe quedar libre y por ello se conecta al plus de la batería GB1. El ciclo del inversor se puede dividir en dos fases. En el primero, el transistor interno está abierto, una corriente que aumenta linealmente fluye a través del inductor L1. El campo magnético del inductor almacena energía. El diodo VD1 está cerrado. El condensador C3 se descarga, dando corriente a la carga. La duración nominal de la fase es de 5 µs, pero puede interrumpirse automáticamente antes si la corriente de drenaje del transistor alcanza el valor máximo permitido (aproximadamente 1 A). En la segunda fase del ciclo, el transistor se cierra. La corriente del inductor L1, que ahora fluye, cayendo a través del diodo VD1, carga el capacitor C3, compensando su descarga en la primera fase. Cuando el voltaje en el capacitor alcanza un umbral predeterminado, la fase se detiene. Dependiendo de la tensión de alimentación y de la corriente de carga, la frecuencia de repetición del ciclo descrito varía en un rango muy amplio. Con una disminución en el voltaje de entrada y un aumento en la corriente de carga, el chip MAX756 cambia a un modo con una duración de fase fija (5 y 1 µs, respectivamente). El voltaje de salida no se estabiliza, disminuye, quedando el máximo posible en tales condiciones Cuatro LED L-53PWC "Kingbright" conectados en paralelo se instalan en la linterna como emisores de luz. Conector X1: el portalámparas disponible en la linterna. Dado que a una corriente de 15 ... 30 mA, la caída de voltaje directo en el LED es de aproximadamente 3,1 V, los 0,2 V adicionales tuvieron que ser pagados por la resistencia R1 conectada en serie. A medida que los LED se calientan, la caída de voltaje a través de ellos disminuye y la resistencia en serie hasta cierto punto estabiliza la corriente y el brillo del brillo. No fue necesario igualar los valores actuales a través de LED individuales. No se encontraron diferencias en su brillo "a simple vista". El diseño se basó en una linterna "VARTA" con una unidad emisora de luz giratoria. En principio, cualquier otra linterna servirá, en la que haya espacio libre para colocar las piezas necesarias. Gracias al uso de componentes de pequeño tamaño, todo se colocó dentro del nodo emisor de luz (Fig. 2). La instalación se realizó mediante un método articulado utilizando los pines del microcircuito como puntos de referencia.
Cuatro LED como se muestra en la fig. 3, tomó el lugar de la bombilla de vidrio extraída de la lámpara de linterna "normal". Las conclusiones de sus ánodos se sueldan a la carcasa metálica de la base, las conclusiones de los cátodos se pasan a su orificio central y se sueldan. Condensadores de óxido C1 y C3: tantalio importado para montaje en superficie. Su baja resistencia en serie afecta favorablemente la eficiencia. Condensador C2 - K10-176 o cualquier otro cerámico. El diodo Schottky 1N5817 se puede reemplazar con el SM5817 o, ignorando la caída de voltaje directo ligeramente mayor, con el 1N5818 (SM5818). El devanado del inductor L1 es de 35 vueltas de cable PEV-2 0,28, enrollado en el circuito magnético del inductor del filtro de red de una fuente de alimentación conmutada de baja potencia. Este es un anillo K10x4x5 hecho de permalloy de molibdeno con una permeabilidad magnética de 60. Se pueden usar choques con una inductancia de 40 ... 100 μH y una corriente admisible de al menos 1 A de la serie DM con un circuito magnético de núcleo. Es deseable que la resistencia activa del devanado del inductor no supere los 0,1 ohmios, de lo contrario, la eficiencia del dispositivo disminuirá notablemente. Las capacidades del convertidor de voltaje fabricado se probaron utilizando una fuente de voltaje regulada de 0...3 V en lugar de una batería GB1. La dependencia eliminada del voltaje de salida en la entrada se muestra en la fig. 4. El convertidor siguió funcionando incluso cuando la tensión de alimentación cayó a 0,4 V, dando en este modo una tensión de 2,6 V a una corriente de 7 mA (en lugar de los 110 mA originales). El brillo de los LED todavía se notaba. Después de apagar y volver a encender, el convertidor se puso en marcha solo con una tensión de alimentación de más de 0,7 V. La eficiencia medida con baterías nuevas fue del 87 %.
Maxim lanza hoy una versión mejorada del chip MAX756: MAX1674. Tiene un rectificador síncrono incorporado, lo que hace innecesario un diodo externo y permite aumentar la eficiencia del convertidor al 94%. Debe tenerse en cuenta que es posible lograr una eficiencia tan alta solo con la elección correcta del tipo y las clasificaciones de los elementos externos y la instalación cuidadosa del convertidor. Autor: B.Rashchenko, Novosibirsk
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