31.03.21

[Домашняя]

Низковольтные светодиодные лампы и ленты весьма широко используют при создании систем освещения интерьеров. Неоспоримое преимущество таких источников света при питании от стабилизированного ИП, помимо долговечности и малого энергопотребления, — стабильность светового потока при изменении сетевого напряжения в широком интервале значений, особенно в часы пиковых нагрузок, которые как раз приходятся на вечернее время. Чтобы восстановить освещение в доме в случаях аварийного отключения сетевого напряжения, к низковольтным осветительным системам достаточно просто подключить аккумуляторную батарею напряжением 12 В. Поэтому в доме можно иметь две электропроводки: сетевую — 230 В — для подключения бытовой техники и штатного освещения, а также низковольтную — 12В — для осветительных приборов. Низковольтную цепь можно питать от одного мощного источника питания, например, от блока питания персонального компьютера. Чтобы запитать сетевую светодиодную лампу от напряжения 12 В, достаточно заменить драйвер. Сетевая светодиодная лампа малой мощности, как правило, состоит из одной или двух плат, на которых размещены диодный мост и драйвер на микросхеме или гасящем конденсаторе (рис. 1), а также соединённые последовательно светодиоды (иногда последовательно-параллельно).

Схема варианта такой лампы представлена на рис. 2.

Светодиодов может быть от 6 до 12 и более. С учётом прямого падения напряжения, на каждом светодиоде — от 2,75 до 3,3 В, питать такую цепь от 12-вольтной аккумуляторной батареи без повышающего преобразователя напряжения нельзя. Возможный вариант приспособления лампы для работы от низковольтного источника питания — замена последовательного соединения светодиодов последовательно-параллельным с гасящими резисторами и замена драйвера. Но в данном случае это потребует значительно большего объёма работы, а модернизированная таким образом лампа будет работать в очень узком интервале напряжения питания. Поэтому использование повышающего преобразователя более предпочтительно. Предлагаемый преобразователь (его схема показана на рис. 3) выполнен на основе микросхемы UC34063A.

В отличие от типовой схемы включения, где выходное напряжение задаётся резистивным делителем, подключаемым между выходом преобразователя, общим проводом (GND) и выводом 5 — входом обратной связи, здесь задан выходной ток, определяемый сопротивлением резистора R3:1 = 1.25/R3 (в данном случае он равен 20 мА). Диодный мост VD1 гарантирует правильную полярность напряжения на входе преобразователя. Вместо предназначенного для поверхностного монтажа диодного моста MB06S можно использовать любой другой малогабаритный с обратным напряжением не менее 40 В и выпрямленным током 1 А или собрать мост из отдельных диодов, например, серии 1N400x. Резистор R1 задаёт ток срабатывания защиты от короткого замыкания — 0,91 А. Как и R3, он должен быть способен рассеивать мощность не менее 0,25 Вт. При использовании резисторов для поверхностного монтажа они оба могут быть типоразмера 1210, R2 — 0805 (номинал — 100...200 Ом). Диод Шоттки SK35 (VD2) заменим любым другим с максимальным прямым током не менее 1 А и допустимым обратным напряжением, примерно в 1,5 раза большим, чем падение напряжения на подключённых к преобразователю светодиодах (SK36, SS16, SS18 и т. п.). Конденсатор СЗ следует выбирать с минимальным значением эквивалентного последовательного сопротивления, от этого зависит эффективность работы драйвера в целом. Дроссель L1 может быть как промышленного изготовления с максимальным током не менее 400 мА, так и самодельным, намотанным, например, проводом ПЭВ-2 0,15 на Н-образном магнитопроводе диаметром 5 и длиной 8 мм. Такие магнитопроводы часто используются в дросселях импульсных блоков питания. Провод укладывают виток к витку до заполнения окна магнитопровода. При использовании компонентов для поверхностного монтажа устройство можно смонтировать на плате из односторонне фольгированного стеклотекстолита размерами 25x20 мм (рис. 4), которую нетрудно разместить на месте штатного драйвера лампы.

Большинство деталей устанавливают на стороне печатных проводников, конденсаторы С1, СЗ и дроссель L1 — на противоположной стороне платы. При монтаже импульсного преобразователя особое внимание следует уделить качеству пайки: компоненты должны иметь надёжный контакт с печатными проводниками, для чего их перед пайкой необходимо залудить. Проще всего это сделать паяльником, на жале которого закреплена оплётка от экранированного провода или коаксиального кабеля, пропитанная припоем. Достаточно несколько раз без сильного нажима провести хорошо разогретой оплёткой с припоем по проводникам, чтобы равномерно их залудить. Перед испытанием драйвера обязательно подключите плату со светодиодами, иначе микросхема DA1 может выйти из строя из-за отсутствия обратной связи по току! Завершив монтаж частей переделанной светодиодной лампы, проверяют её работу в реальных условиях. Для этого удобно воспользоваться компьютерным блоком питания. Переведя его в рабочий режим (для этого достаточно соединить перемычкой зелёный и чёрный провода на 20-контактном разъёме блока питания), проверяют наличие на разъёме питания жёсткого диска или CD/DVD дисководов напряжения +12 В (между жёлтым и чёрным проводами) и +5 в (между красным и чёрным). Лампу, ввинченную в патрон, подключают сначала к источнику первого напряжения, затем второго. В обоих случаях она должна зажечься с одинаковой яркостью несмотря на более чем двухкратное уменьшение напряжения питания во втором случае. Таким образом, благодаря драйверу появляется возможность максимально использовать мощность импульсного блока питания персонального компьютера: светодиодные лампы и ленты подключить к шине 12 В, переделанные светодиодные лампы с драйвером тока на микросхеме UC34063 — к шине 5 В, а также задействовать источник дежурного напряжения. Максимальное напряжение, подаваемое на вход драйвера тока UC34063, должно быть хотя бы на 2 В меньше падения напряжения на последовательно соединённых светодиодах. Имейте в виду, что это падение напряжения не должно превышать 43 В, т. е. допустимо соединять последовательно не более 14 светодиодов, если падение напряжения на одном равно 3 В. Испытания показали, что при входном напряжении 5, 9, 12 и 28 В потребляемый доработанной лампой с драйвером ток был равен соответственно 190, 140, 55 и 30 мА. Иными словами, при некоторых значениях входного напряжения КПД драйвера достигал 90 %, что существенно выше значений КПД линейных стабилизаторов тока или резистивных цепей, ограничивающих рабочий ток светодиодов. Поэтому импульсные драйверы наиболее перспективны для автономных осветительных систем или систем аварийного освещения и позволяют оптимально использовать ёмкость установленных в них аккумуляторных батарей. В заключение хотелось бы дать совет: после сборки лампы в цоколе Е27 обязательно нанесите на него несмываемой краской какую-нибудь маркировку, например, укажите значение рабочего напряжения (12 В). Это позволит избежать серьёзных проблем при случайном подключении лампы к бытовой осветительной сети.

Радио №8 2017г стр. 35