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ENCICLOPEDIA DE RADIOELECTRÓNICA E INGENIERÍA ELÉCTRICA Fuente de alimentación LED de bajo voltaje. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.
Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / iluminación Las fuentes LED de radiación óptica en el rango visible, debido a las características de diseño, no pueden brillar a voltajes por debajo de 1,6 ... 1,8 V. Esta circunstancia limita drásticamente la posibilidad de usar LED en dispositivos con fuente de alimentación de bajo voltaje (de una celda galvánica). . Los emisores LED propuestos con alimentación de baja tensión (0,1 ... 1,6 V) se pueden utilizar para indicación de tensión, transmisión de datos a través de canales de comunicación óptica, etc. Para alimentarlos, también puede usar celdas electroquímicas de ultra bajo voltaje, en las que el suelo humedecido o los medios biológicamente activos sirven como electrolito. La variedad de esquemas de fuente de alimentación LED de bajo voltaje se puede reducir a dos tipos principales de conversión de bajo voltaje a alto voltaje. Estos son circuitos con dispositivos de almacenamiento de energía capacitivos e inductivos. La figura 1 muestra el circuito de alimentación del LED según el principio de duplicación de la tensión de alimentación. El generador de pulsos de baja frecuencia, cuya tasa de repetición está determinada por la cadena R1-C1 y la duración - R2-C1, se realiza en estructuras de transistores pn-p y npn. Desde la salida del generador, los pulsos cortos a través de la resistencia R4 se alimentan a la base del transistor VT3, en cuyo circuito colector están conectados el LED rojo HL1 y el diodo de germanio VD1. Un condensador electrolítico C2 de alta capacidad está conectado entre la salida del generador de impulsos y el punto de conexión del LED y el diodo de germanio.
Durante una larga pausa entre pulsos (el transistor VT2 está cerrado y no conduce corriente), este capacitor se carga a través de VD1 y R3 al voltaje de la fuente de alimentación. Cuando se genera un pulso corto, el transistor VT2 se abre. La placa cargada negativamente del capacitor C2 está conectada al riel de energía positiva. El diodo VD1 está bloqueado. El condensador cargado C2 está conectado en serie con la fuente de alimentación y cargado en la cadena: LED - unión emisor-colector del transistor VT3. Dado que el transistor VT3 está desbloqueado por el mismo pulso, su resistencia de emisor-colector disminuye. Por lo tanto, casi el doble del voltaje de suministro (excluyendo pérdidas menores) se aplica al LED por un corto tiempo; sigue su brillante destello. Después de eso, el proceso de carga-descarga del capacitor C2 se repite periódicamente. Cuando se usan LED del tipo AL307KM con un voltaje de brillo de 1,35 ... 1,4 V, el voltaje de funcionamiento del generador es de 0,8 ... en el que la corriente consumida por el dispositivo es de 1,6 mA. Dado que el generador funciona en modo pulsado, se generan brillantes destellos de luz que llaman la atención. En el circuito, es necesario usar, aunque un condensador electrolítico C2 de alta capacidad, de bajo voltaje, pero bastante voluminoso. Las fuentes de alimentación LED de bajo voltaje basadas en multivibradores se muestran en las figuras 2 y 3. La primera de ellas se basa en un multivibrador asimétrico que genera pulsos cortos con una gran pausa entre pulsos. El dispositivo de almacenamiento de energía, el condensador C3, se carga periódicamente desde la fuente de alimentación y se descarga al LED, sumando su voltaje con el voltaje de suministro.
El generador (Fig. 3) proporciona, a diferencia del circuito anterior, el carácter continuo del brillo del LED. El dispositivo se basa en un multivibrador simétrico y funciona a frecuencias más altas. En este sentido, las capacidades de los capacitores en este circuito son bastante pequeñas. Por supuesto, el brillo del brillo se reduce notablemente, pero la corriente promedio consumida por el generador a una tensión de alimentación de 1,5 V no supera los 3 mA.
Los convertidores de voltaje de tipo capacitivo (con duplicación de voltaje) para alimentar emisores de LED pueden, teóricamente, reducir el voltaje de suministro operativo hasta en un 60 %. El uso de multiplicadores de voltaje de etapas múltiples para este propósito no es prometedor debido al aumento progresivo de las pérdidas y la disminución de la eficiencia del convertidor. Más prometedores en términos de reducción adicional del voltaje de suministro son los convertidores con almacenamiento de energía inductivo. Se hizo posible reducir notablemente el límite inferior de la tensión de alimentación debido a la transición a las versiones LC de los circuitos generadores que utilizan dispositivos de almacenamiento de energía inductivos. En el primero de los esquemas se utiliza una cápsula telefónica como almacenamiento inductivo de energía (Fig. 4). Simultáneamente con la radiación de luz, el generador genera señales acústicas. Cuando la capacitancia del capacitor aumenta a 200 microfaradios, el generador cambia a un modo de operación pulsado, generando señales intermitentes de luz y sonido. Se utiliza una estructura algo inusual como elemento activo: una conexión en serie de transistores de varios tipos de conductividad cubiertos por retroalimentación positiva.
Los convertidores de voltaje para alimentar el LED en las figuras 5 y 6 están hechos en análogos de transistores de efecto de campo de inyección. El primero de los convertidores (Fig. 5) utiliza un circuito combinado inductivo-capacitivo para aumentar el voltaje de salida, combinando el principio de duplicación de voltaje capacitivo con la obtención de un aumento de voltaje en una inductancia conmutada.
El generador más simple se basa en un análogo de un transistor de efecto de campo de inyección (Fig. 6), donde el LED desempeña simultáneamente el papel de un condensador y es la carga del generador. El dispositivo funciona en un rango estrecho de voltajes de suministro, sin embargo, el brillo del LED es bastante alto, ya que el convertidor es puramente inductivo y tiene una alta eficiencia.
La figura 7 muestra un generador tipo transformador para alimentar LEDs con bajo voltaje. El generador contiene tres elementos, uno de los cuales es un diodo emisor de luz. Sin un LED, el dispositivo es el generador de bloqueo más simple y se puede formar un voltaje bastante alto en la salida del transformador. Si usa un LED como carga del generador, comienza a brillar intensamente. En el circuito se utiliza como transformador un anillo de ferrita F1000 K10x6x2,5. Los devanados del transformador tienen 15 ... .20 vueltas de cable PEV con un diámetro de 0,23 mm. En ausencia de generación, se intercambian los extremos de uno de los devanados del transformador.
Cuando se cambia a transistores de germanio de alta frecuencia como 1T311, 1T313 y se utilizan transformadores de pulso unificados como MIT-9, TOT-45, etc., el límite inferior de los voltajes operativos se puede reducir a 0,125 V. La tensión de alimentación de todos los circuitos considerados, para evitar daños en los LED, no debe exceder los 1,6 ... 1,7 V. Autor: M. Shustov, Tomsk; Publicación: radioradar.net
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