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ENCICLOPEDIA DE RADIOELECTRÓNICA E INGENIERÍA ELÉCTRICA Lámparas LED de iluminación de emergencia. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.
Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / iluminación En caso de corte de energía en los cuartos de servicios públicos o de servicio, es recomendable mantener al menos un nivel mínimo de iluminación para tomar algunas medidas para eliminar el mal funcionamiento o abandonar las instalaciones. En este caso, ayudarán las lámparas que pueden brillar durante un tiempo después de que se apaga el voltaje de la red. Requerirán una fuente de alimentación independiente o un dispositivo de almacenamiento de energía, como un condensador grande o una batería. Es recomendable utilizar LED como lámparas de alumbrado de emergencia, ya que son las más económicas. Para que la lámpara brille incluso después de un corte de energía, debe, por supuesto, contener una fuente de alimentación incorporada. En el caso más simple, puede ser un condensador de óxido de una capacidad relativamente grande, capaz de acumular energía en modo de espera suficiente para mantener una pequeña iluminación de la habitación durante varias decenas de segundos.
Un diagrama de una lámpara de iluminación de emergencia de este tipo se muestra en la Fig. 1. Se puede hacer sobre la base de una lámpara LED disponible en el mercado o de forma independiente sobre la base de elementos de una linterna LED o LED individuales (consulte el artículo "Lámpara de red de LED de linterna" en "Radio", 2013, No. 2, pág. 26). En modo de espera, los LED conectados en serie son alimentados por una fuente que consta de un condensador de balasto C1, un puente de diodos VD1-VD4 y un condensador de filtrado C2. El condensador C3 se almacena, inmediatamente después de que se aplica el voltaje de la red, se carga desde el puente rectificador a través del diodo VD6, y cuando los LED comienzan a brillar, a través de la resistencia R3 del rectificador de media onda en el diodo VD5. Se ensambla un estabilizador de corriente en los transistores VT1, VT2, que garantiza una descarga uniforme del capacitor C3 y mantiene un brillo constante de los LED en modo de emergencia. En modo de espera, la corriente a través de los LED depende principalmente de la capacitancia del capacitor C1, la corriente del estabilizador (en este caso, aproximadamente 1 mA) y la cantidad de LED N (por ejemplo, con N \u21d 20 y la capacitancia indicada en el diagrama, esta corriente es de unos 2 mA). La resistencia R1 limita la irrupción de la corriente de carga cuando se enciende la lámpara, y el capacitor C1 se descarga a través de la resistencia R3 cuando se apaga. En caso de emergencia, cuando desaparece la tensión de red, los LED se alimentan desde el condensador de almacenamiento C20 a través de un estabilizador de corriente. Se mantiene una iluminación mínima constante durante unos 30 s, después de lo cual el brillo de los LED disminuye gradualmente durante unos 3 s. Puede aumentar la duración de la iluminación de emergencia aumentando la capacidad del condensador CXNUMX.
Todas las partes, excepto los LED, están montadas en una placa de circuito impreso, cuyo dibujo se muestra en la fig. 2. Resistencias - C2-33, R1-4, condensadores C2, C3 - óxido importado, C1 - de una lámpara fluorescente compacta (CFL) ahorradora de energía fallida o importada, diseñada para operar a un voltaje alterno de 250 ... 400 V. De 1N4007 también se eliminaron los diodos. Transistor bipolar: cualquiera de las series KT315, KT3012. La placa montada se coloca en una caja de plástico de la CFL con partes hacia la base. La pequeña capacitancia del capacitor de almacenamiento C3 no permite un encendido prolongado de la lámpara en modo de emergencia. Un aumento en su capacidad conduce a un aumento significativo en las dimensiones. La salida de esta situación puede ser el uso de un ionistor, un condensador de alta capacidad (hasta varios faradios). Sin embargo, el voltaje nominal del ionistor, por regla general, no supera los 5 V, por lo que se puede alimentar un LED o varios conectados en paralelo.
Un diagrama de una lámpara de este tipo se muestra en la Fig. 3. En modo de espera, los LED son alimentados por un diodo rectificador VD1-VD4 conectado a la red a través de un capacitor de balasto C1. Al mismo tiempo, fluye una corriente de aproximadamente 1 mA a través de los LED EL3-ELN-20 conectados en serie y a través de cada uno de los ELN-2-ELN conectados en paralelo, tres veces menos. Para igualar la corriente a través de ellos, se utilizan las resistencias limitadoras de corriente R3-R5 que, cuando se ajustan, se seleccionan de modo que la caída de voltaje total entre ellos y los LED ELN-2-ELN no supere los 4,5 ... 5 V Antes de este voltaje, el ionistor se carga C3. Por primera vez después de encender la lámpara en la red (hasta que se cargue a un voltaje de 3 ... 3.3 V), los LED ELN-2-ELN no se encienden. Cuando falla la tensión de red, el ionistor comienza a descargarse a través de estos LED y solo ellos brillan en la lámpara. La duración del brillo depende de la capacitancia del ionistor y la cantidad de LED conectados a él. Un aumento en su número requiere un aumento proporcional en la resistencia de las resistencias conectadas en serie con ellos, y dado que aumenta la corriente de descarga del ionistor, se reduce la duración del alumbrado de emergencia. Es posible extender significativamente el brillo de la lámpara en modo de emergencia reemplazando el ionistor con una batería de iones de litio de pequeño tamaño (o una batería de baterías de Ni-Cd) de un teléfono celular o radioteléfono. Con una selección de resistencias R3-R5 (con la batería desconectada), se les instala un voltaje de 2 ... 4 V y los LED ELN-4,1-ELN se conectan en serie con ellos cuando se usa una batería de iones de litio o 4,3 ... 4,4 V, si se utiliza una batería de tres baterías Ni-Cd o Ni-MH (es hasta estos valores de voltaje que se cargan en modo de espera). En caso de fallo de tensión de red, los LED ELN-2-ELN se alimentan de la batería. Su reserva de energía es suficiente para varias horas de funcionamiento continuo. A medida que se descarga, el voltaje y la corriente a través de los LED disminuyen, pero debido a su característica de corriente-voltaje no lineal, no se producirá una descarga total. En serie con la batería se puede instalar un interruptor SA1 para apagarla, por ejemplo, al transportar la lámpara. Para aumentar el brillo de las lámparas ensambladas de acuerdo con el esquema en la Fig. 3, en modo de emergencia, aumente la cantidad de LED conectados en paralelo. En principio, puede encender todos los LED de la lámpara en paralelo, pero en este caso, para garantizar un brillo normal en modo de espera, deberá aumentar significativamente la capacitancia del capacitor de balasto C1, lo que conducirá a un aumento no deseado (hasta varios cientos de miliamperios) de la corriente consumida de la red. Además, si la batería está descargada, el brillo de la lámpara por primera vez después del encendido puede ser bajo, ya que una parte importante de la corriente se destinará a cargar la batería.
Una posible salida es una conexión en serie de varios grupos de LED conectados en paralelo (Fig. 4). Para la fabricación de una lámpara de este tipo, se utilizó una placa de circuito impreso de una lámpara con 32 LED conectados en paralelo. En el tablero, están ubicados de la siguiente manera: 4 - en el centro, 17 - a lo largo de la circunferencia exterior, 11 - a lo largo de la intermedia. Estos últimos están asignados a un grupo (EL12-EL22), alimentados por una batería en modo de emergencia, y el resto se dividen en dos grupos, uno de los cuales también contiene 11 LED (EL1-EL11), y el segundo - diez (EL23 -EL32). Estos grupos y la resistencia limitadora de corriente R3 están conectados en serie, para lo cual se cortan los conductores impresos correspondientes en la placa y se realizan las conexiones necesarias con trozos de cable aislado. La corriente consumida por esta lámpara está determinada por la capacitancia de los capacitores de balasto C1, C2 y es de aproximadamente 100 mA, es decir, por cada LED fluye una corriente de aproximadamente 9 mA. El condensador C3 suaviza la ondulación del voltaje rectificado, haciendo que los LED brillen de manera más uniforme. En el modo de espera, cae un voltaje de aproximadamente 12 V en los LED EL22-EL3 y la resistencia R4,1 (se selecciona durante el ajuste), a la que se carga la batería de iones de litio G1. Si se utiliza una batería de tres baterías Ni-Cd o Ni-MH, se debe aumentar este voltaje a 4,4 V. El interruptor SA1 realiza la misma función que en el diseño anterior.
Todas las partes, excepto los LED y la resistencia R3, están montadas en una placa de circuito impreso hecha de lámina de fibra de vidrio, hecha de acuerdo con el dibujo que se muestra en la fig. 5. La placa montada y la batería se colocan en una caja de 57 mm de diámetro procedente de una LFC de 35 W de potencia, de modo que los condensadores C1 y C2, previamente envueltos con cinta aislante, queden en el sótano. El interruptor está instalado en su pared lateral. La apariencia de la lámpara se muestra en la fig. 6.
Para que el brillo de la lámpara con LED conectados en serie permanezca igual en modo de emergencia que en modo de espera, debe complementarse con un convertidor elevador de voltaje alimentado por batería. Un diagrama de una lámpara de este tipo se muestra en la Fig. 7. En modo de espera, los LED EL1-ELN reciben una corriente de 15 ... 20 mA de una fuente de alimentación que consta de un condensador de balasto C1, un puente de diodos VD1 - VD4 y un condensador de filtrado C2. El voltaje al que se carga la batería G1 se establece seleccionando la resistencia R3.
El convertidor de voltaje contiene un microcircuito DD1, un transistor VT1, un transformador de pulso elevador T1 y un rectificador basado en diodos VD6-VD9. En el elemento DD1.1 se monta un generador de impulsos con una frecuencia de repetición de unos 30 kHz y en el DD1.2 un modelador de impulsos de control. Conectados en paralelo, los elementos DD1.3, DD1.4 realizan las funciones de una etapa de búfer inversora. Desde su salida, los pulsos van a la puerta del transistor de efecto de campo de conmutación VT1. Cuando se alimenta de red y los contactos del interruptor SA1 están cerrados, la batería G1 se carga a través de los LEDs EL1-ELN-1 y el diodo zener VD5. Se aplica un voltaje de polaridad positiva (aproximadamente 1.1 V) a una de las entradas del elemento DD5 (pin 4) a través de la resistencia R4, y negativa (aproximadamente 5 V) desde el diodo zener VD6 a través de la resistencia R5. Como resultado, el voltaje en esta entrada es bajo, el generador se inhibe y el convertidor no funciona. Cuando falla la tensión de red, se suministra una tensión de alto nivel a la entrada del elemento DD1.1 desde la batería G1, el generador se enciende y los LED reciben tensión de alimentación del rectificador en los diodos VD6-VD9. La resistencia de corte R7 se puede usar para cambiar la duración de los pulsos de control en un amplio rango y, por lo tanto, el brillo de la lámpara en modo de emergencia. El rendimiento del convertidor se mantiene cuando la tensión de alimentación cae a 2,8 V.
Las resistencias R1, R2 (MLT), los condensadores C1 (K73-17 o de CFL), C2 (óxido importado) y los diodos VD1-VD4 (también de CFL) se colocan en una placa de circuito impreso de doble cara, cuyo dibujo es mostrado en la fig. 8. El montaje es principalmente superficial. El condensador C2 se instala paralelo a la placa y se pega con pegamento Moment. Cuatro orificios en el lado derecho de la placa están diseñados para pasar los cables de los diodos VD1-VD4 (están soldados a los conductores impresos en ambos lados). Después de la verificación, la placa montada se envuelve con dos capas de cinta aislante y se coloca en la base de la carcasa de la LFC.
El convertidor está montado en una placa de circuito impreso realizada según el dibujo de la fig. 9. Montaje - superficie. Condensadores C5-C7 y diodos VD6-VD9 - de CFL, resistencia de corte R7 - SPZ-19a. Para la fabricación del transformador T1 se utilizó un estrangulador de balasto de una LFC con una potencia de 10 W. Es necesario elegir un estrangulador, cuyo diseño le permita enrollar un devanado adicional sin desmontarlo: 10 vueltas de cable MGTF-0,2. En el transformador cumplirá la función de devanado primario (I), y el secundario (II) será el devanado inductor. La batería del teléfono celular de iones de litio está pegada a la placa en el lado libre de celdas. Interruptor SA1 - deslizante PD9-1 o similar importado. La apariencia del convertidor junto con la placa LED (de una lámpara de alimentación con una conexión en serie de 21 LED) se muestra en la fig. 10
En conclusión, se debe tener en cuenta que el convertidor elevador también se puede ensamblar en un microcircuito especializado que, por cierto, reducirá su tamaño. Una lámpara con convertidor se puede utilizar como lámpara de mano, pero en este caso se recomienda utilizar una batería compuesta por tres baterías Ni-MH como fuente de alimentación. Autor: I. Nechaev
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