Как подключить светодиод, питание светодиода
Светодиод (LED(light-emitting diode)) как и любой диод может пропускать ток только в одном направлении, поэтому требуется соблюдать полярность его подключения.
Ток через светодиод идет от анода(+) к катоду(-), если светодиод ранее нигде не использовался, анод имеет длинный вывод а катод – короткий.
Перепутав полярность подключения, светодиод не выйдет из строя, а просто не будет светиться.
Нужно помнить, что важнейшей характеристикой светодиода является максимально допустимая сила тока, превысив которую светодиод выходит из строя. Чтобы защитить от превышения силы тока в цепь включается резистор. Как подобрать сопротивление(резистор) чтобы обеспечить правильное питание светодиода? В этом поможет Закон Ома: V = I * R, из которого следует что R = V / I.
СПРАВКА: Светодиоды работают не в точности согласно Закону Ома, их еще называют “не омические” приборы. Это означает что точно рассчитать величину силы тока, протекающего через светодиод по формуле V=IR нельзя. Однако, в наших целях, чтобы просто защитить светодиод от выхода из строя достаточно приблизительно вычислить величину сопротивленя, что позволяет сделать Закон Ома.
Для непосвященных: не нужно искать светодиоды на 12 Вольт или 9 Вольт, на большинстве указано 2-3,6 Вольта, – это их рабочее напряжение(оно также называется напряжением падения), которого мы добьемся установив резистор. Светодиод должен быть ярким, например вот эти я беру на али:
Напряжение(V) = 9Вольт, Сила тока(I) = 0,025Ампера(25 миллиАмпер), 9/0,025=360Ом Итак нам нужен резистор номиналом приблизительно 360Ом, чтобы держать силу тока, идущего через светодиод меньше максимально допустимой для выбранного светодиода.
Если ровно расчетного номинала найти не удается, то можно взять следующее значение. При увеличении или уменьшении номинала сопротивления в небольших пределах можно регулировать яркость свечения светодиода.
Также можем проверить какой мощности нужен резистор: P = U * I; P = 9 * 0,025 = 0,225 Ватта Поэтому резистор подойдет на 0,25 Вт
Описанный выше способ питания светодиода является самым простым и доступным, однако в некоторых случаях, как например подключение к бортовой сети автомобиля, возможно изменение яркости свечения в зависимости от оборотов двигателя.
Такая нестабильная работа не лучшим образом скажется на долговечности службы светодиодов и на их яркости. Эффективно использовать светодиоды с источником нестабильного напряжения можно подключив их при помощи драйвера светодиода.
О драйверах
Драйвер светодиода – источник постоянного стабилизированного тока. Он преобразует энергию питающей сети (например – бытовой электросети 220V 50Hz) в низковольтное напряжение и производит стабилизацию тока. При этом LED-драйвер защищает светодиоды от колебаний напряжения питающей сети, обеспечивая оптимальный режим работы LED-системы и предотвращая выход светодиодов из строя.
Всего одна микросхема LM317(линейный регулятор тока) и один резистор потребуются чтобы собрать драйвер светодиода. Можно взять на али по 69р. за 10шт.:
| Линейный регулятор тока LM317 |
Рассчитать номинал резистора можно по формуле: R = 1,25 / I, где R – номинал резистора (Ом); 1,25 – коэффициент; I – выходная сила тока. Например для светодиода с током 20 мА получим номинал сопротивления в 62 Ома.
О том как запитать светодиод от одной пальчиковой батарейки
Зажечь светодиод от одной пальчиковой батарейки напряжением 1,5 Вольт можно при помощи простой схемы с минимумом деталей:
Такая схема по сути является простейшим светодиодным драйвером.
Необходимые детали:
- Трансформатор, который изготавливается на ферритовом кольце намоткой провода сечением 0,25 мм, сложенным вдвое, приблизительно 25 витков;
- Биполярный Н-канальный транзистор;
- Подстроечный резистор необходим для регулирования номинального рабочего тока преобразователя;
- Диод шотке с малым падением напряжения;
- Конденсатор.
Про светодиодные модули
Все большее распространение получают готовые светодиодные модули в герметичном корпусе. Такие модули используются для реализации подсветки в автомобильной технике, применяются в декоративной подсветке мебели, в рекламных вывесках. Их легко закреплять благодаря предусмотренным в корпусе отверстиям, и легко соединять между собой в цепи, благодаря наличию выводов.
| Водонепроницаемый светодиодный модуль. |
Такие модули подойдут для подсветки небольшого пространства, или декоративного украшения например автомобилей. Для полноценного освещения используются мощные светодиоды и светодиодные модули(светодиод или группа светодиодов как со встроенным драйвером, так и без него).
| На али я покупаю вот эти -Светодиод 10 Ватт по 40р., светит как 75-ти Ваттная лампа накаливания |
Для питания таких светодиодов от бытовой сети 220V потребуется блок питания, например вот такой:
| Драйвер для 10-ти Ваттного светодиода. |
О бытовых светодиодных лампах для освещения а также их сравнительная характеристика – это тема для отдельного освещения.
Источник: http://trudolyb.ru/elektrichestvo/27-pitanie-svetodioda
Импульсное питание сверх-яркого светодиода от одной батарейки
Питание сверх – яркого светодиода пониженным напряжением.
«Скитаясь» по ссылкам с сайта на сайт, набрёл по этому адресу: sam-master.at.ua.
Сайт, по-своему интересный, но не об этом речь. Нашёл там схемку преобразователя для сверх – яркого светодиода. Заинтересовала меня эта тема.
Схема устройства после небольшой корректировки:
Я и раньше задумывался, как бы приладить в конструкцию с низковольтным питанием яркий светодиод. Да – я знаю, что большинство светодиодов светят при напряжении
2,5 вольта – куда уж ниже?! И, тем не менее, идея мне показалась занятной. Тем более, что схема ничтожно маленькая! А я обожаю «вещицы», для изготовления которых нужно минимум материала, при максимальной пользе! Единственная деталька, с которой могут у кого-то возникнуть проблемы – это ферритовое кольцо.
Я использовал кольцо импульсного трансформатора из «сгоревшей в уголь» энергосберегающей лампы. Тем более, что автор на том сайте убеждал в том, что устройство не критично к параметрам и размерам кольца.
Я делал всё «на ходу» – из чего попало! Намотал кроссировочным одножильным проводом в поливиниловой изоляции (такой провод используется в «витой паре») восемь витков в два провода. Именно столько уместилось на моём колечке до полного заполнения поверхности кольца при намотке «виток к витку».
Транзистора, который предлагал использовать – 2N3984, у меня не было, но он прекрасно заменяется «старым – добрым универсалом» – КТ315! Светодиод использовал из зажигалки с фонариком.
Таких зажигалок сейчас «хоть пруд-пруди» и хотя они и считаются «многоразовыми», но я их не заправляю – смысла нет, себе дороже! А вот светодиоды от них можно использовать где угодно. Конструкция получилась миниатюрной и в самом деле удобной.
Батарейку на фото не видно?! Это «таблетка» – она под импульсным трансформатором!
Правда, рабочий интервал напряжения питания от 1,6 до 0,8 вольта. А в первоисточнике говорилось, что подобный преобразователь работоспособен при колебаниях напряжения от 1,0 до 0,5 вольта. Такое несовпадение, я полагаю, в первую очередь из-за замены транзистора.
Ведь я не подбирал транзистор по характеристикам! И обмотки импульсного трансформатора намотал «наобум»! Чтобы устройство работало при 0,5 вольта, количество витков должно быть больше. Но меня такая ерунда не беспокоит хотя бы потому, что моя «сборка», в отличие от «первоисточника», не боится повышения питающего напряжения до 1.
6 вольта! Транзистор не греется, так что можно смело собирать хотя бы и фонарик с питанием от одного элеме6нта питания! При напряжении 1.6 вольта потребляемый ток равен 35 миллиамперам. При снижении питающего напряжения до 0.9 вольта светодиод светит так же ярко, а ток потребления снижается до 10 миллиампер.
Схема сохраняет работоспособность и при дальнейшем снижении питания до 0,6 вольта, но яркость светодиода резко уменьшается.
Пробовал питать устройство от «батарейки – таблетки» из кварцевых часов, но… Закон сохранения энергии ещё ни кто не отменял! Ток, силой в 35 миллиампер, всё таки великоват для маленького элемента питания и ожидать, что такой фонарик будет светить долго, не следует. Да, в общем то, суть не в самой пользе или бесполезности схемы. Я полагаю, что это изделие можно считать первым шагом на пути построения «Импульсных источников питания».
Источник: http://cxema.my1.ru/publ/razdel_skhem_dlja_nachinajushhikh_radioljubitelej/konstrukcii_prostoj_slozhnosti/impulsnoe_pitanie_sverkh_jarkogo_svetodioda_ot_odnoj_batarejki/23-1-0-4120
Как запитать светодиодную ленту от батареек — 2 способа
Чаще всего светодиодная лента подключается через специальные блоки питания. Они понижают и выпрямляют сетевое переменное напряжение 220В до необходимых 12В или 24В, в зависимости от вида и марки изделия.
Однако можно все это дело подключить и от простой батарейки или их связки из нескольких штук.
Недостатки и преимущества
У традиционного блока питания есть несколько не очевидных на первый взгляд недостатков:
- во-первых, его нужно правильно подобрать и рассчитать соответствующую мощность
Ошибка может привести к тому, что он либо сгорит, либо лента будет тускло светить, так и не выйдя на полную яркость.
- сложная схема подключения
Особенно это относится к подсветке с дополнительными усилителями, контроллерами и т.п.
- куча проводов, которые нужно тянуть от блока питания через всю комнату до места подключения к ленте
Плюс не забывайте про провода 220В – от распредкоробки или выключателя, которыми необходимо подключить сам источник питания.
- необходимость наличия поблизости переменного напряжения 220В
Если это подсветка потолка, то постоянной головной болью становится вопрос – куда же спрятать эту совсем не миниатюрных размеров коробочку. Зачастую приходится мастерить специальную нишу.
Именно исходя из этих недостатков, многие и задумываются о подключении светодиодной подсветки через батарейки. Сразу вырисовываются преимущества такого решения:
- такой led лентой можно осветить даже те помещения, где полностью отсутствует напряжение 220В (гараж, сарай, дача без света)
- получается удобная и безопасная подсветка на кухне (в особенности рабочей поверхности столешницы)
- сразу же отпадает необходимость прокладки десятков метров не нужной проводки
- ну и больше не нужно ломать голову, куда же спрятать этот большой, тяжелый блок
Условия применения led подсветки от батареек
Однако такое подключение светодиодной ленты имеет свои ограничения. И применять его можно не везде и не всегда.
Самый главный недостаток – это малая протяженность и малая мощность.
При большой длине Led ленты, например освещение по всему периметру дома или комнаты не малых размеров, все таки придется использовать обычный блок питания с традиционным сетевым напряжением 220V.
Так где же можно применять светодиодные ленты от батареек?
- шкафы
Это могут быть как шкафчики в спальне (с одеждой и обувью), так и на кухне (с посудой и различными кухонными принадлежностями).
- книжные полки или картины
Такая подсветка уже не будет портить внешний вид полотна уродливыми проводами, а только подчеркивать его красоту.
- гаражные помещения небольшой площади
- погреб в гараже или сарае
Здесь на полную сказывается главное преимущество подсветки от батареек – автономность и независимость от переменного сетевого напряжения.
- временная подсветка помещений при аварийных ситуациях и полном отсутствии электроснабжения в доме или квартире
- подсветка рабочей поверхности на кухне, подсветка ванной комнаты или балкона
Только не забывайте в этом случае использовать светодиодную ленту влагозащищенного и герметичного исполнения с защитой IP 55,65.
- сценическая одежда для выступлений
- спортивные тренажеры, велосипеды
Дополнить варианты применения вы можете самостоятельно, в зависимости от ваших фантазий и потребности.
Самым главным условием запуска и продолжительной работоспособности светодиодной ленты от батареек, будет мощность и уровень заряда (емкость) источника питания.
При этом использовать можно любые типы и виды батареек, в том числе и аккумуляторные. Причем данный вариант даже более предпочтителен.
- во-первых такой источник будет многоразовым
Заканчивается заряд, батарейку отсоединяете, подзаряжаете и пользуетесь подсветкой дальше. В большинстве своем, именно аккумуляторные модели и рекомендуется использовать на кухне и в ванной.
То есть там, где помимо светодиодного освещения, есть еще и традиционное.
- во-вторых это экономически выгоднее
Отпадает необходимость хранить залежи запасных батареек и своевременно докупать новые.
Применять можно любые типы:
Главное, собрав их необходимое количество, получить требуемые 10-12 вольт.
Как подключить – 1-й способ
Для подключения вам понадобятся следующие материалы:
- сами батарейки
Их суммарное напряжение при последовательном подключении должно быть от 8 до 12В. Есть модели А23, они сразу идут на 12В.
Правда хватит такой емкости на очень короткие, маломощные кусочки ленты до 0,5м. При непрерывной работе не более 30-60 минут.
- паяльник
- флюс
- припой
- многожильные медные провода сечением 0,5-0,75мм2
- переключатель-тумблер
- ну и естественно сама светодиодная лента
Самым проблематичным моментом сборки и подключения будет пайка проводов к батарейке.
Порядок пайки следующий:
- сперва нужно хорошо зачистить контакты
Берете кусочек наждачной бумаги или маленький напильник и аккуратно зачищаете верхний слой напыления с плюса и минуса на батарейке.
- залуживаете кончики медных проводов
- наносите флюс и припаиваете провода к батарейке – красный к плюсу, черный – к минусу
Если это временная и очень маломощная подсветка, то некоторые не парятся с паяльником, а просто обеспечивают контакт на батарейке за счет магнитиков.
На некоторых моделях батареек даже есть отверстие, куда можно предварительно вставить проводок.
- то же самое проделываете с кнопкой или тумблером
Только через него пропускаете всего один провод (плюсовой) и припаиваете его на вход тумблера. Выход пускаете на ленту.
- пайку проводов на светодиодной ленте нужно выполнять с обязательным соблюдением полярности
Плюс на светодиодной ленте обычно подписывается +12V или просто ”+”. Минус – ”GND”. На RGB подсветке все цвета являются минусовыми контактами.
Чтобы сделать более универсальное устройство, вместо скрученных между собой изолентой батареек, лучше использовать, так называемую кассету или контейнер.
Это уже фактически готовый сменный корпус. Иногда даже с проводами.
Все что вам остается, это припаять тумблер к плюсовому выходу.
В таком устройстве уже не придется каждый раз распаивать-запаивать батарейки, когда они разрядятся.
Просто меняете их, вытаскивая из своих посадочных мест и устанавливаете другие. Причем собрать такую схему можно на несколько уровней напряжения.
Если проводков на кассете нет, то прикупите специальные контакты.
Таким образом вам уже не придется иметь дело с пайкой проводов к самим батарейкам. Кстати, для подключения проводов к светодиодной ленте, также не обязательно иметь паяльник.
Воспользуйтесь коннекторами.
Их существует разнообразное количество. Причем не только для подключения ленты с лентой, но и для подачи на нее питания.
Сколько времени будет светить
Как примерно высчитать, сколько времени будет работать та или иная светодиодная лента на батарейках и какие батарейки под нее лучше подобрать?
Для начала вам нужно узнать название самой ленты и какие светодиоды в ней используются. Вбиваете эту марку в гугл и ищите параметры.
Самый главный – это напряжение и потребляемый светодиодом ток.
Допустим, потребляемый ток одного светодиода RGB ленты, при работе одного канала (свечение красным цветом) будет 18мА. Если работают все 3 цвета, то ток уже достигает 54мА.
Далее подсчитываете, сколько таких светодиодов будет в вашей подсветке. И умножаете этот ток на их количество.
Например, при 50 диодах и свечении ленты на максимальной мощности, общий потребляемый ток будет составлять – 2700мА.
Довольно существенная величина. Такой ток могут выдать аккумуляторные батарейки 18650. Для 12 вольтовой подсветки вам понадобится собрать их в магазине минимум 3 штуки.
Емкость аккумулятора 18650 в самых популярных моделях составляет 2600мА/ч. Есть больше и меньше. Эти цифры означают – данная подсветка на батарейках 18650 при токе потребления 2600мА, будет непрерывно светиться около 1 часа.
Если потребляемый ток превышает номинальный ток разряда аккумулятора, соответственно и лента будет гореть значительно меньший временной промежуток, и наоборот.
Только при этом не забывайте, что у небольших батареек, не рекомендуется превышать ток разряда больше чем в полтора-два раза от ее емкости.
Иначе батарейки быстро испортятся.
Источник: https://svetosmotr.ru/kak-zapitat-svetodiodnuyu-lentu-ot-batareek/
Питание светодиодов от одной батарейки AA
Одним скучным осенним вечером пришла очередная, интересная идея — собрать схемку питание светодиодов от одной пальчиковой батарейки типа AA. На запрос гугл выдал сотни ссылок на статьи и схемы подобного назначения. Несколько вариантов я решил испытать, собственноручно собрав всё из недорогих и доступных деталей. Самый распространенный и доступный вариант выполнен на блокинг-генераторе.
Схема выглядит следующим образом:
Транзистор — любой кремниевый(у меня КТ315), диод D1 — любой, конденсатор С1 — электролит на 47uF 16V, резистор 1K и любой яркий светодиод.
Шаг 1. Трансформатор я делал на небольшом ферритовом кольце — выпаянном из нерабочей материнки. Обмотки содержат по 20 витков эмалированной медной проволоки.
Проволока складывается вдвое и мотается по кольцу. Если вдруг схема не заработает — необходимо выводы поменять местами. Схема работает при напряжении от 0,7 до 1,7 вольт.
То есть, пальчиковую батарейку «высасывает» практически полностью.
Провозившись 15 минут в поисках нужный деталей и паяльником вышло примерно такое творение:
Шаг 2. Ограничительный резистор 100 Ом на светодиоде поставил на всякий случайПотом, в ходе проведения опытов, оказалось, что он совсем не нужен. Итак, подключаю к обычной пальчиковой батарейке — все замечательно работает.
Шаг 3. Убрав ограничительный резистор — яркость стала несколько большей. Видимо, это отразится на сроке службы светодиода. Дальше беру тестер для проверки потребляемого тока — в среднем 55 mA.
Светодиод от двух пальчиковых батареек без ограничительного резистора потребляет примерно 25 mA. На холостом ходу без подключения светодиода на выходе примерно 60 вольт! Поэтому, подключать светодиод после подачи питания нельзя — он моментально выгорает.
Экспериментируя подбором резисторов, спалил около трех штук светиков
Шаг 4. Измерил частоту блокинг генератора — в среднем от 400 до 500 кГц, в зависимости от напряжения питание светодиодов. Схема стабильно работает даже при напряжении меньше одного вольта. Ниже 0,7 вольт яркость свечения постепенно уменьшается.
Возможно, при использовании германиевого транзистора, минимальное напряжение стабильной работы схемы будет порядка 0,5 вольт, так как они более «чувствительны», и могут работать при более низком напряжении, чем кремниевые.
К сожалению, для проведения опытов, германиевых транзисторов под рукой не оказалось…
Так как время близилось к ночи, подсоединил батарейку и оставил все это дело на столе до утра. Проснувшись утром, измерил насколько села батарейка. Тестер показывал напряжение 1,3 вольта. Вечером батарейка была свежая и выдавала 1,55 вольта. В принципе, схема достаточно экономичная.
Шаг 5. Экспериментируя с подбором деталей — выяснилось что яркость и, соответственно, потребление тока можно регулировать подбором сопротивления резистора R1, а конденсатор C1 и диод D1 можно совсем убрать — с одним светодиодом схема и без них работает замечательно. Для большего количества светодиодов — убирать C1 и D1 нежелательно.
В дальнейшем, на основе данной схемы соберу светодиодный фонарик на одной батарейке. Посмотрим, что из этого выйдет.
Для большего числа светодиодов схема немного меняется:
Лично проверил — все работает. Резисторы 5.1 Ом можно не ставить. Если использовать светиков больше 6 штук — начинает сильно греться транзистор, яркость свечения падает.
Пытался заменить транзистор более мощным — срыв генерации, схема перестает работать. Из всех что я проверил, идеально работают именно КТ315(чем больше буква — тем лучше).
К сожалению, сейчас в наличии нет фотика, поэтому фотку готового рабочего экземпляра выложить не могу.
Источник: ramzess.ru
Источник: https://rukikryki.ru/electo/electro-sovet/2063-pitanie-svetodiodov-ot-odnoy-batareyki-aa.html
Как запитать светодиод от одной батарейки? | Мастер Винтик. Всё своими руками!
От одной батарейки светодиод не будет светиться, значит у нас два варианта: добавить батареек или сделать преобразователь питания.
С первым вариантом всё понятно, а кого заинтересовал второй давайте рассмотрим подробнее…
Ранее мы рассматривали схему для питания светодиода на одном транзисторе и ферритовом кольце.
Сегодня давайте рассмотрим тоже простую схему, изображённую ниже.
В ней применены транзисторы 2N3904 (NPN) и 2N3906 (PNP), работающие в качестве усилителя с большим коэффициентом усиления.
Через резистор сопротивлением 1 МОм на базу первого транзистора подаётся напряжение смещения. Резистор номиналом 1 кОм линеаризует форму колебаний и приближает их форму к прямоугольным импульсам, имеющим скважность 50%.
Конденсатор создаёт положительную обратную связь, соединяя выход усилителя с его неинвертирующим входом. Частота колебаний зависит в основном от постоянной RC цепи (R1C1) и входного сопротивления первого каскада.
Схема генерирует колебания частотой около 91 кГц и скважностью 48%.
В этой схеме можно использовать почти любые NPN или PNP транзисторы, имеющие коэффициент передачи по току не менее 50 и обеспечивающих ток коллектора не менее 100 мА, например КТ503 и КТ 502.
Светодиод подключён параллельно транзистору, так как в этом случае напряжение самоиндукции катушки и напряжение источника питания складываются, тем самым увеличивая яркость свечения светодиода.
Схема нормально работает при напряжении питания от 0,8 до 1,6В, соответствующее рабочему диапазону щелочной батарейки. По мере падения напряжения питания от 1,6 до 0,8В выходное напряжение на светодиоде будет тоже уменьшаться.
EDN, April 9, 2009
Барри А Тингер, Мичиганский государственный университет;
Под редакцией Мартина Рова и Франа Гранвила
- Схемы простых преобразователей напряжения
- Источник питания +/-5В на ICL7660.
- Бесплатная программа для создания сайтов
Ранее мы подробно рассматривали применение микросхемы NE555. Сейчас рассмотрим несколько простых схем преобразователей напряжения на микросхеме NE555. Схемы преобразования напряжения могут быть полезны для питания малоточных схем, например варикапов в схемах приёмников, металлоискателей… или микросхем, для которых основного питания схемы недостаточно.Подробнее…
Преобразователь питания 9В («Кроны») в двухполярный 5В
Подробнее…
CMS X-FS Free — Это бесплатная система для управления Вашим сайтом
Тем, кто хочет создать свой первый сайт бесплатно. Данная система предназначена быстрого и легкого создания сайта для новичков!Подходит для разработки, как персональных сайтов, так и для создания сайта визитки о фирме или организации. Благодаря подробной инструкции и подсказкам, с установкой и работой справиться даже самый неподготовленный пользователь.Подробнее…
Источник: http://www.MasterVintik.ru/kak-zapitat-svetodiod-ot-odnoj-batarejki/
Как сделать экономичный светодиодный фонарик на одной батарейке
Принцип работы
Нижеприведенная схема (“Joule thief”) позволяет питать светодиод белого или синего свечения, требующий напряжения питания 3 – 3,5 В, от одного гальванического элемента или аккумулятора NiCD,NiMH, даже разряженных до напряжения 0,8 В под нагрузкой.
Для красных и желтых светодиодов напряжение питания при токе 20 мА составляет 1,8 – 2,4 В, а для синих, белых и зеленых – 3 – 3,5 В, поэтому запитать синий или белый светодиод от пальчиковой батарейки напрямую невозможно.
Схема представляет вариант блокинг-генератора и была описана Z.
Kaparnik из города Swindon в Великобритании в журнале “Everyday Practical Electronics” за ноябрь 1999 года.
Ниже можно ознакомится с этой статьей:
(щелкните по рисунку мышкой для просмотра в крупном масштабе)
Питание схемы осуществляется от элемента LR6/AA/AAA напряжением 1,5 В – схема может непрерывно работать неделю от одной батарейки до ее разряда до 0,8 В!!! Примечание: AA или AAA (R6) – солевые батарейки, LR6 – щелочные (alkaline) батарейки.
Приведенная схема работает как управляемый током генератор. Всякий раз при выключении транзистора VT спадающее магнитное поле в обмотке трансформатора T вызывает возникновение положительного импульса напряжения (до 30 В) на коллекторе транзистора. Это напряжение вместе с напряжением источника питания (батарейки) прикладывается к светодиоду.
Переключение происходит с очень высокой частотой и низким коэффициентом заполнения. Уменьшение сопротивления резистора R приводит к увеличению тока через светодиод и, соответственно, увеличивает яркость его свечения.
Z.
Kaparnik приводит вначале значение сопротивления 10 кОм (средний ток через светодиод 18 мА) и затем указывает, что уменьшение сопротивления до 2 кОм приводит к увеличению среднего тока до 30 мА. Также Z.
Kaparnik указывает, что коэффициент полезного действия зависит от использованного транзистора VT – к лучшим результатам приводит применение транзистора с низким напряжением насыщения между коллектором и эмиттером VCE (SAT). Он указывает, что для транзистора ZTX450 (VCE (SAT) = 0,25 В) КПД равен 73 %, при использовании ZTX650 (VCE (SAT)
Упоминание подобной конструкции в статье М. Шустова “Низковольтное питание светодиодов” в журнале “Радиомир” №8 за 2003 год:
А вот конструкция японского радиолюбителя: http://elm-chan.org/works/led1/report_e.html
Моделирование
Для моделирования такого устройства можно использовать свободно распространяемый симулятор электрических цепей LTSpice. Вот модель этого генератора:
При напряжении питания 1,5 В и индуктивности каждой из обмоток трансформатора 200 мкГн потребление мощности от батареи составляет 197 мВт, а на светодиоде выделяется 139 мВт. Потери мощности составили 58 мВт, из них в транзисторе 55 мВт, а в резисторе 3 мВт. Таким образом, КПД оказался равен 71%.
При напряжении питания 1,5 В и транзисторе BC547C (VCE (SAT) = 0,2 В) зависимость среднего тока светодиода от индуктивности обмотки трансформатора (с идентичными обмотками) представлена ниже:
При индуктивности обмотки меньше 17 мкГн преобразователь не запускается.
Зависимость среднего тока светодиода от напряжения питания приведена ниже:
Трансформатор Также вместо самостоятельно намотанного трансформатора на ферритовом колечке можно использовать промышленный импульсный трансформатор, например,
МИТ-4В: М – малогабаритный, И – импульсный, Т – трансформатор, В – высота с выводами 55 мм.
МИТ-4В выпускается в корпусе коричневого или черного цвета.
Этот трансформатор имеет три обмотки (одну первичную и две вторичные) с единичным коэффициентом трансформации. Омическое сопротивление каждой обмотки составляет около 5 Ом, индуктивность около 16 мГн. Обмотки содержат по 100 витков, намотанных проводом ПЭЛШО 0,1 на колечке К17,5х8х5 из феррита марки М2000НМ1-Б.
Обозначение ферритового колечка расшифровывается так: К – кольцо; 17,5 – внешний диаметр кольца, мм; 8 – внутренний диаметр кольца, мм; 5 – высота кольца, мм.
Марка феррита М2000НМ-1Б расшировывается так: 2000 – начальная магнитная проницаемость феррита; Н – низкочастотный феррит; М – марганец-цинковый феррит (до 100 кГц). Первый вывод отмечен цифрой “1” на корпусе трансформатора, а нарисованная стрелка указывает направление отсчета оставшихся выводов. Я использовал обмотки с выводами 1-4 и 2-3.
Также можно использовать трансформатор согласующий низкой частоты ТОТ:
Этот трансформатор рассчитаны на работу на частоте до 10 кГц.
Обозначение “ТОТ” расшифровывается как: Т – трансформатор; О – оконечный; Т – транзисторный.
Броневой сердечник трансформатора ТОТ изготавливается из холоднокатаной ленты с высокой магнитной проницаемостью и повышенной индукцией технического насыщения марки 50H.
Расположение выводов трансформаторов ТОТ напоминает цоколевку электровакуумных ламп – имеется ключ и дополнительная маркировка первого вывода на боковой поверхности трансформатора (красная точка).
При этом отсчет выводов производится по часовой стрелке со стороны монтажа, а первый вывод расположен в левом верхнем углу.
Цоколевка трансформаторов типов: а – ТОТ1 – ТОТ35; б – ТОТ36 – ТОТ189, ТОЛ1 -ТОЛ54; в – ТОТ202 – ТОТ219, ТОЛ55 – ТОЛ72
Германиевые транзисторы
Для снижения порогового напряжения батарейки, при котором светодиод еще светится, можно использовать германиевые транзисторы, например, советский n-p-n транзистор МП38А:
У этого транзистора прямое падение напряжения на p-n переходах составляет около 200 мВ. Для проверки я собрал макетную конструкцию на транзисторе МП38А и трансформаторе МИТ-4В:
Довольно сильно разряженная литиевая батарейка CR2032 в этой схеме питает цепочку из пяти светодиодов. При этом напряжение батареи под нагрузкой составляет около 1,5 вольт.
Варианты улучшения схемы 1) Можно добавить конденсатор, включенный параллельно резистору.
Я оценил влияние конденсатора на КПД преобразователя, выполнив моделирование в LTSpice:
Как видно из графика, после некоторого подъема КПД при дальнейшем увеличении емкости конденсатора КПД преобразователя начинает снижаться. 2) Также можно добавить последовательно со светодиодом диод Шоттки и включить параллельно светодиоду конденсаторы.
3) Для ограничения верхнего предела напряжения на нагрузке можно дополнительно включить стабилитрон (диод Зенера) параллельно светодиоду.
p-n-p транзисторы
Наряду с Joule Thief на n-p-n транзисторах, можно применять и транзисторы p-n-p структуры.
Я собрал такой преобразователь на базе германиевого pnp-транзистора ГТ308В (VT) и импульсного трансформатора МИТ-4В (катушка L1 – выводы 2-3, L2 – выводы 5-6) :
Значение сопротивления резистора R подбирается экспериментально (в зависимости от типа транзистора) – целесообразно использовать переменный резистор на 4,7 кОм и постепенно уменьшать его сопротивление, добиваясь стабильной работы преобразователя.
мой преобразователь Joule Thief на p-n-p транзисторе
Я исследовал работу этого преобразователя с помощью цифрового осциллографа. При этом преобразователь питался от полуразряженного никель-кадмиевого аккумулятора, а в качесте нагрузки использовались два зеленых светодиода, подключенных через германиевый диод.
напряжение на нагрузке
Пиковое напряжение на нагрузке превышает 5 вольт, чего вполне хватает для свечения двух зеленых светодиодов даже с учетом падения напряжения на германиевом диоде.
Такая же форма кривой напряжения на нагрузке получается и при моделировании преобразователя в симуляторе LTspice:
напряжение на резисторе
напряжение между выводами 6-5 МИТ
Напряжение на нагрузке складывается из напряжения на обмотке 6-5 трансформатора и напряжения аккумулятора.
напряжение между выводами 3-2 МИТ
Как можно заметить, напряжения на обмотках трансформатора практически идентичны (с учетом расположения одноименных зажимов).
определение периода
Период следования импульсов составил 1,344 мс, т.е. частота генерации составила 744 Гц.
Для питания такого преобразователя можно использовать не только батарейку, но и ионистор (суперконденсатор):
Источник: https://acdc.foxylab.com/node/16
Простой фонарик на одной батарейке аа
Источник: http://radioskot.ru/publ/svetodiody/prostoj_fonarik_na_odnoj_batarejke_aa/3-1-0-1237
Как зажечь светодиод от одной батарейки
Всем хорош светодиод — светит ярко, служит долго, потребляет мало. Но, к сожалению, ни один из существующих приборов не сможет работать при напряжении 1-1.5 В. Индикаторным светодиодам нужно как минимум 1.
8-2, а мощным сверхярким и того больше — 2.5 — 3.5 В. Тем не менее, выход из положения есть и не особо сложный.
Поскольку светодиоды потребляют немного, для их питания достаточно собрать простенький повышающий преобразователь, чем мы сегодня и займемся.
Схема, представленная ниже, позволяет зажечь достаточно мощный (до 1 Вт) светодиод напряжением всего 0.7 – 2 В (один элемент или аккумулятор) и может быть использована для подсветки в низковольтной аппаратуре или в качестве малогабаритного фонарика, работающего всего на одной батарейке или аккумуляторе.
В качестве L1 имеет смысл применить готовый SMD-дроссель от радиотелефона, но можно изготовить его и самому. Для этого на кольце от неисправной энергосберегающей лампы достаточно намотать 15 витков провода ПЭВ 0.2. Единственная крупногабаритная деталь преобразователя – мощный транзистор КТ805. Заменить его можно аналогичным в SMD корпусе.
Налаживание устройства сводится к подбору емкости конденсатора С1 в пределах +-50% по максимальной яркости свечения светодиода. При указанных параметрах L1 напряжение на светодиоде может достигать 3.8 В. Благодаря работоспособности схемы при входном напряжении всего 0.7 В, такой фонарик в состоянии вырабатывать энергию батарейки практически полностью.
Вторая конструкция, в принципе, может использоваться для питания любых узлов аппаратуры, требующей напряжения 7-12 В.
Нагрузочная способность схемы, конечно, невелика, но мощности такого преобразователя вполне хватит для питания, скажем, операционного усилителя.
На схеме, изображенной ниже, в качестве нагрузки используется три светодиода большой яркости, которые в свою очередь могут быть установлены в фонарике или велофаре.
Питание преобразователя — один элемент на 1.5 В. Дроссель должен иметь индуктивность в диапазоне 200-300 мкГн, именно от него и от диода D1 (диод Шоттке) будет зависеть выходное напряжение и КПД всего устройства.
При использовании преобразователя для питания светодиодов стабилитрон D2 можно исключить, а при питании электронных узлов подобрать его по необходимому напряжению стабилизации с одновременным увеличением сглаживающей емкости С1.
И еще одна схема, лично мной не испытанная, но подкупающая своей простотой. По заверению разработчика она совершенно некритична к параметрам радиоэлементов и в состоянии зажечь сверхяркий светодиод от одного практически «убитого» элемента напряжением 0.7 В
Транзистор — любой маломощный кремниевый (автор использовал КТ315), диод — любой кремниевый, конденсатор 47 мкФ х 6 В электролитический, номинал резистора R1 — 1 Ком.
Трансформатор выполнен на ферритовом кольце, выдранном из материнской платы (судя по всему из схемы фильтра питания). Обе обмотки содержат по 20 витков эмалированного провода 0.2.
Если преобразователь не запустится, поменяйте местами выводы одной из обмоток трансформатора.
И еще одна схема того же автора, которая может использоваться в фонаре, поскольку в состоянии запитать 6 светодиодов:
Обе обмотки Т1 содержат по 35 витков, I — диаметр провода 0.15, II — 0.32. Токоограничивающие резисторы в цепях светодиодов можно исключить.
По материалам и с разрешения нашего спонсора esxema.ru
Источник: http://begin.esxema.ru/?p=3073
(нет голосов)
Загрузка...
detector