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ENCICLOPEDIA DE RADIOELECTRÓNICA E INGENIERÍA ELÉCTRICA Refinamiento de la lámpara LED. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.
Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / iluminación En la oscuridad, una linterna es algo indispensable. Sin embargo, los diseños alimentados por batería disponibles en el mercado son decepcionantes. Algún tiempo después de la compra, todavía funcionan, pero luego la batería de gel de plomo-ácido se degrada y una carga comienza a ser suficiente para unas pocas decenas de minutos de brillo. Y, a menudo, durante la carga con la linterna encendida, los LED se queman uno por uno. Por supuesto, dado el bajo precio de la linterna, puede comprar una nueva cada vez, pero es más conveniente descubrir las causas de las fallas una vez, eliminarlas en la linterna existente y olvidarse del problema durante muchos años.
Consideremos en detalle el que se muestra en la Fig. 1 esquema de una de las lámparas fallidas y determinar sus principales deficiencias. A la izquierda de la batería GB1, aquí se encuentra el nodo encargado de cargarla. La corriente de carga se establece por la capacitancia del condensador C1. La resistencia R1, instalada en paralelo con el condensador, lo descarga después de desconectar la lámpara de la red eléctrica. El LED rojo HL1 está conectado a través de una resistencia limitadora R2 en paralelo al diodo inferior izquierdo del puente rectificador VD1-VD4 en polaridad inversa. La corriente fluye a través del LED durante aquellos medios ciclos de la tensión de red en los que el diodo superior izquierdo del puente está abierto. Por lo tanto, el brillo del LED HL1 solo indica que la linterna está conectada a la red y no sobre la carga en curso. Brillará incluso si falta la batería o si está defectuosa. La corriente consumida por la lámpara de la red está limitada por la capacitancia del condensador C1 a aproximadamente 60 mA. Dado que parte de él se ramifica en el LED HL1, la corriente de carga de las baterías GB1 es de unos 50 mA. Los enchufes XS1 y XS2 están diseñados para medir el voltaje de la batería. La resistencia R3 limita la corriente de descarga de la batería a través de los LED EL1-EL5 conectados en paralelo, pero su resistencia es demasiado baja y a través de los LED fluye una corriente que excede la corriente nominal. El brillo de esto aumenta ligeramente y la tasa de degradación de los cristales LED aumenta notablemente. Ahora sobre las causas del desgaste del LED. Como sabe, al cargar una batería de plomo vieja, cuyas placas han sido sulfatadas, se produce una caída de voltaje adicional en su mayor resistencia interna. Como resultado, durante la carga en curso, el voltaje en los terminales de dicha batería o su batería puede ser 1,5 ... 2 veces mayor que el nominal. Si en este momento, sin detener la carga, cierre el interruptor SA1 para verificar el brillo de los LED, entonces el aumento de voltaje será suficiente para exceder significativamente la corriente a través de ellos del valor permitido. Los LED fallarán uno por uno. Como resultado, se agregan LED quemados a la batería que no son aptos para un uso posterior. Es imposible reparar una linterna de este tipo: las baterías de repuesto no están disponibles para la venta.
El esquema propuesto para refinar la linterna, que se muestra en la Fig. 2, le permite eliminar las deficiencias descritas y eliminar la posibilidad de falla de sus elementos en caso de acciones erróneas. Consiste en tal cambio en el esquema de conexión de LED a la batería para que su carga se interrumpa automáticamente. Esto se asegura reemplazando el interruptor SA1 con un interruptor. La resistencia limitadora R5 se elige de modo que la corriente total a través de los LED EL1-EL5 con una tensión de batería GB1 de 4,2 V sea de 100 mA. Dado que el interruptor SA1 se usó de tres posiciones, fue posible implementar un modo económico de brillo reducido de la linterna al agregarle la resistencia R4. El indicador del LED HL1 también se ha rehecho. La resistencia R2 está conectada en serie con la batería. El voltaje que cae sobre él durante el flujo de la corriente de carga se aplica al LED HL1 y a la resistencia limitadora R3. Ahora hay una indicación de la corriente de carga que fluye a través de la batería GB1, y no solo la presencia de tensión de red. La batería de gel inservible se reemplazó por una batería Ni-Cd de 600 mAh. La duración de su carga completa es de unas 16 horas, y es imposible dañar la batería sin detener la carga a tiempo, ya que la corriente de carga no supera un valor seguro, numéricamente igual a 0,1 de la capacidad nominal de la batería.
En lugar de quemados, se instalan LED HL-508H238WC con un diámetro de 5 mm, brillo blanco con un brillo nominal de 8 cd a una corriente de 20 mA (corriente máxima - 100 mA) y un ángulo de emisión de 15 °. En la fig. La Figura 3 muestra la dependencia experimental de la caída de voltaje a través de un LED de este tipo con la corriente que fluye a través de él. Su valor de 5 mA corresponde a una batería GB1 casi completamente descargada. Sin embargo, el brillo de la linterna en este caso siguió siendo suficiente. La linterna convertida según el esquema considerado ha estado funcionando con éxito durante varios años. Una disminución notable en el brillo del brillo ocurre solo cuando la batería está casi completamente descargada. Esto solo sirve como una señal de la necesidad de cargarlo. Como sabe, descargar completamente las baterías de Ni-Cd antes de cargarlas aumenta su durabilidad. Entre las deficiencias del método de mejora considerado, se puede señalar el costo bastante alto de una batería de tres baterías de Ni-Cd y la dificultad de colocarla en el cuerpo de la linterna en lugar de una de plomo-ácido estándar. El autor tuvo que cortar la capa exterior de película de la nueva batería para poder colocar las baterías formándola de forma más compacta. Por lo tanto, al finalizar otra linterna con cuatro LED, se decidió usar solo una batería Ni-Cd y un controlador LED en un chip ZXLD381 en un paquete SOT23-3 diodes.com/datasheets/ZXLD381.pdf. Con una tensión de entrada de 0,9 ... 2,2 V, proporciona a los LED una corriente de hasta 70 mA.
En la fig. 4 muestra el circuito de alimentación de los LED HL1-HL4 utilizando este microcircuito. Un gráfico de la dependencia típica de su corriente total en la inductancia del inductor L1 se muestra en la fig. 5. Con su inductancia de 2,2 μH (usando un estrangulador DLJ4018-2.2), cada uno de los cuatro LED EL1-EL4 conectados en paralelo tiene 69/4 = 17,25 mA de corriente, que es suficiente para su brillo brillante.
De los otros accesorios, para el funcionamiento del microcircuito en el modo de corriente de salida suavizada, solo se requieren el diodo Schottky VD1 y el capacitor C1. Curiosamente, el diagrama de aplicación típico para el chip ZXLD381 muestra la capacitancia de este capacitor como 1 F. La unidad de carga de batería G1 es la misma que en la fig. 2. Las resistencias limitadoras R4 y R5 disponibles allí ya no son necesarias y dos posiciones son suficientes para el interruptor SA1. Debido al reducido número de piezas, la modificación de la linterna se realizó mediante montaje en superficie. La batería G1 (Ni-Cd tamaño AA con una capacidad de 600 mAh) se instala en el soporte correspondiente. En comparación con la linterna, modificada según el esquema de la Fig. 2, el brillo resultó ser subjetivamente algo más bajo, pero bastante suficiente. Autor: S. Samoilov
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