31.03.21

[Домашняя]

В последнее время многие наши граждане меняют лампы накаливания в различных осветительных приборах на светодиодные лампы (LED-лампы). Но некоторые конструкции осветительных приборов (светильников) не позволяют эффективно использовать LED-лампы, так как световой поток от LED-ламп в таких светильниках направлен в сторону и не обеспечивает равномерного освещения помещения. О модернизации одного из таких светильников с заменой лампы накаливания светодиодами рассказано в этой статье. В ванной комнате и санузле в квартире автора используются светильники модели РК-051/1Р торговой марки brilie®. Судя по штрих-коду (471), светильник произведен на Тайване. В этом светильнике производитель рекомендует использовать лампы накаливания мощностью до 60 Вт. Схема и технология модернизации светильника этого типа актуальны, так как существует множество различных моделей аналогичных осветительных приборов различных производителей. Внешний вид светильника РК-051/1Р со снятым плафоном показан на фото 1.

На этом фото видно, что лампа накаливания вкручивается в патрон горизонтально и «смотрит» влево, что для ламп накаливания вполне допустимо, так как угол рассеивания таких ламп близок к 360°. Для большинства LED-ламп угол рассеивания лежит вблизи 150°, что видно из их конструкции (фото 2).

Это означает, что LED-лампа в таком светильнике будет светить в левый бок, освещая только часть помещения.

При модернизации светильника были сформированы следующие технические требования к переделанному прибору:

•           эквивалентная мощность светильника, должна быть приблизительно 6 Вт с минимальными потерями;

•           количество сверхъярких маломощных светодиодов теплого свечения - 80-90 шт.;

•           ток питания светодиодов должен быть стабилизирован;

•           диапазон питающих напряжений, не меньше 190...245 В;

•           отсутствие моточных деталей;

•           минимум деталей для обеспечения питания светодиодов.

Из доступных было приобретено 90 сверхъярких SMD-светодиодов типоразмера 1210 типа FM-T3528WLS-460S-R70 теплого свечения (цветовая температура 2800... 3200 К) с углом рассеивания 120'. Номинальный прямой ток 20 мА, номинальное прямое напряжение 3,2...3,3 В. Было решено использовать в светильнике для питания цепи последовательно соединенных светодиодов линейный термостабилизированный драйвере двумя выводами, который обеспечивает стабилизацию тока светодиодов равным 20 мА. Таких драйверов, которые можно использовать для питания цепочки светодиодов при достаточно большом напряжении, существует множество. Например, AL5809 компании Diodes Incorporated, CL2 и CL220 компании Supertex inc. Рабочее напряжение микросхемы (между ее выводами) для AL5809 составляет 2,5...60 В, для CL2 - 5...90 В, а для CL220 - 5...220 В. 60 В - это минимальный расчетный уровень верхнего значения рабочего напряжения между выводами драйвера при питании от сети. При меньшем значении этого параметра МС отсутствует запас при скачках напряжения сети в сторону увеличения. Для уменьшения стоимости было решено использовать драйвер CL2. Эта МС изготавливается в трех различных корпусах (рис.1):

•           CL2K4-G в корпусе ТО-252 (D-PAK);

•           CL2N3-G в корпусе ТО-92;

•           CL2N8-G в корпусе ТО-243АА (SOT-89).

На рис.1 показано также расположение выводов этой МС.

Микросхемы CL2 в разных корпусах отличаются мощностью рассеивания:

•           CL2K4-G (D-PAK) - 2,0 Вт;

•           CL2N3-G (ТО-92) - 0,6 Вт;

•           CL2N8-G (SOT-89) - 1,3 Вт.

Для светильника была выбрана микросхема CL2K4-G. Более подробную информацию о LED- драйвере CL2 от Supertex inc. можно найти в [1].

Принципиальная схема модернизированного светильника показана на рис.2.

Светильник собран на 84 светодиодах НL1-НL84 указанного выше типа. Такое количество светодиодов оптимально для питания светильника от сети 220 В. Светодиоды распложены в 5 рядов на площадке печатной платы размерами приблизительно 135x36 мм. Сформированный таким образом кластер светит вперед и, учитывая то, что используемые светодиоды имеют угол рассеивания светового потока 120°, довольно равномерно и экономно обеспечивает освещение небольших помещений. Внешний вид модернизированного светильника без плафона показан на фото 3.

В целом схема достаточно проста и объяснения не требует. Заметим только, что в этой схеме обязательна установка резистора R1, который ограничивает ток заряда накопительного конденсатора С1, что защищает выпрямительный мост D1 от перегрузки при включении светильника. Конденсатор С2 можно не устанавливать. Все детали светильника установлены на односторонней печатной плате, форма которой близка к полуокружности, что обусловлено формой корпуса светильника и его плафона. Эта плата может быть изготовлена (вырезана) из отрезка односторонне фольгированного стеклотекстолита размерами 185 х 90 мм. Чертеж печатной платы модернизированного светильника показан на рис.3, а расположения деталей на ней - на рис.4.

Вырезать плату надо не по указанному на рис.3 и рис.4 контуру, который показывает границу выемки в корпусе светильника, а несколько шире, как это можно рассмотреть на фото 3. Плата устанавливается в светильник печатными проводниками вверх. Все SMD-детапи (светодиоды HL1-HL84, микросхема 101), предохранитель F1 и входной разъем Х1 размещены вверху платы (со стороны печатных проводников), остальные детали - с обратной стороны платы. В заключение заметим, что при переменном напряжении сети равном 220 В, выходе выпрямительного моста D1 будет постоянное напряжение 296 В, а на выходе драйвера IC1 (на светодиодах) - 266 В. Падение напряжения на каждом из светодиодов в пределах 3,1...3,25 В, а на IC1—U|C)=30 В. Мощность, рассеиваемая на IC1: P|C1=U|C1-ICT=30 В-20 мА-0,6 Вт, где lCT - стабилизированный ток светодиодов. Мощность, потребляемая всеми светодиодами: Учитывая потери энергии на микросхеме, выпрямительном мосту и ограничивающем резисторе, мощность потребления всего светильника чуть больше 6 Вт. Желающие произвести подобную модификацию светильников на лампах накаливания могут скачать чертеж печатной плате в формате программы Sprint Layout с сайта издательства «Радиоаматор» [2].

Радиоаматор №2 2015г стр. 19