Як світлодіод підключити до батарейці? відповідь експерта

  1. Схема і принцип її роботи
  2. Розрахунок і деталі збірки
  3. Друкована плата
  4. Післямова

Багато хто бачив мініатюрні кишенькові ліхтарики, що працюють від однієї батарейки 1,5 вольта. Теоретично цього напруги не вистачить для того, щоб засвітити білий світлодіод. Значить під корпусом приховано якийсь пристрій, що підвищує напругу до потрібного рівня. Це пристрій можна зробити своїми руками протягом півгодини, використовуючи недорогі і доступні деталі. Про те, як світлодіод підключити до батарейці 1,5 В у всіх деталях розповість ця стаття.

Схема і принцип її роботи

Схема харчування світлодіода від батарейки на 1,5 В представлена ​​на малюнку. Схема харчування світлодіода від батарейки на 1,5 В представлена ​​на малюнку Основні функціональні елементи - однокаскадний транзисторний підсилювач і імпульсний трансформатор, за рахунок якого досягається глибока позитивний зворотний зв'язок. Струм бази транзистора обмежується резистором R1, а для оптимізації вихідних параметрів встановлений діод VD1 і конденсатор С1, про які ми розповімо пізніше.

Схема харчування світлодіода від однієї батарейки працює за принципом блокинг-генератора. Формування імпульсів здійснюється за рахунок відмикання транзистора і переходу його в режим насичення за допомогою позитивного зворотного зв'язку. Вихід з насичення відбувається за рахунок зменшення струму бази. Транзистор закривається, і енергія трансформатора скидається в навантаження. В результаті світлодіод спалахує на короткий проміжок часу.

Тепер більш детально розглянемо роботу схеми, представленої на малюнку. Відомо, що струм в котушці індуктивності не може змінитися миттєво. Спочатку, в момент подачі напруги від батарейки транзистор знаходиться в закритому стані. Поступове наростання струму в колекторної, а потім і в базовій обмотці, призводить до плавного відмикання транзистора. Це призводить до зростання струму колектора, який протікає і через колекторну обмотку. Дане збільшення струму трансформується в базову обмотку і ще більше збільшує струм бази.

В результаті такого лавиноподібного процесу в транзистор входить насичення. У режимі насичення колекторний струм перестає наростати, а значить, напруга на базовій обмотці стане рівним нулю. Це призведе до зниження струму бази і виходу транзистора з насичення. Напруга на базовій обмотці змінює полярність, що сприяє практично миттєвого замикання транзистора. В результаті вся накопичена енергія спрямовується в навантаження. Світлодіод спалахує і пропускає через себе струм, який зменшується від значення струму колектора до нуля. На цьому часовому інтервалі в трансформаторі відбувається зворотний блокинг-процес, який призводить до чергового відмикання транзистора. Далі цикл повторюється.

Схема працює на частоті в кілька десятків кілогерц. Тому тисячі спалахів в секунду сприймаються людським оком як постійне світіння. Але схему можна трохи доопрацювати, виключивши провали струму через світлодіод до нуля, і додавши в неї згладжує конденсатор і діод. Конденсатор С1 з'єднують паралельно світлодіоду, дотримуючись полярності, а діод VD1 - послідовно, в ланцюг протікання струму навантаження. VD1 запобігає розряд конденсатора на відкритий транзистор.

Підключення світлодіода до батарейці, відповідно до даної схеми, вимагає дотримання одного правила: не можна включати зібраний пристрій без навантаження (може згоріти транзистор).

Розрахунок і деталі збірки

Все радіодеталі, необхідні для практичної реалізації, коштують недорого або маються на запасах радіоаматорів. Виняток становить трансформатор, над яким доведеться трохи попрацювати.

Трансформатор виготовляється своїми руками з феритового кільця, демонтованого з несправною компактної люмінесцентної лампи або імпульсного блоку живлення. Зовнішній діаметр кільця складає близько 10 мм з можливим допуском в обидві сторони. Для намотування використовуються два одножильних дроти однакової довжини перетином 0,5 мм 2. Ідеально підходить кручена пара, що застосовується в мережевому LAN підключенні.

Обидва дроти (бажано різних кольорів) складають один до одного і намотують на кільце, укладаючи витки по колу. Загалом має вийти 20 витків. При цьому початку проводів виходять з одного боку, а кінці - з іншого. Після цього початок дроти одного кольору з'єднують з кінцем дроту іншого кольору і підключають їх до плюса батарейки. Два залишилися кінця з'єднують з колектором транзистора і резистором.

Транзистор вибирають виходячи з максимального струму колектора з подвійним запасом, щоб уникнути перегріву. В даному випадку підійде КТ315В або КТ3102А. Замість них можна встановити імпортний BC547А з параметрами:

  • максимальний струм колектора - 100 мА;
  • максимальна напруга колектор-емітер - 45В;
  • коефіцієнт посилення h21Е - 100-220.

Бажано вибрати транзистор зі значенням h21Е близьким до 100.

Поставивши собі за найбільшим робочим струмом колектора 25 мА, можна розрахувати струм бази: IБ = IK / h21Е = 25/100 = 0,25 мА.

Теоретично опір резистора R1 можна розрахувати за формулою: R1 = (UБАТ-UБЕ) / Іб = (1,5-0,6) / 0,00025 = 3600 Ом.

Однак на практиці досить резистора номіналом 1кОм, так як в розрахунку не враховується вхідний опір джерела живлення і високочастотний режим роботи і струм намагнічування, який є баластної складової струму колектора. Також слід врахувати, що в міру зниження ЕРС батареї резистор з меншим опором виявиться більш ефективним. З резистором 1кОм-0,125Вт ± 5% амплітудне значення струму світлодіода не перевищує 26 мА.

Схему можна живити не тільки від батарейки 1,5 В, але і від пальчикового акумулятора 1,2В.

Діод VD1 в даному випадку повинен володіти малим падінням напруги в відкритому стані. Для цієї мети підійдуть діоди Шотткі типу 1N5817-1N5819, у яких падіння напруги на малих токах становить 0,2-0,4В. Конденсатор C1 - електролітичний на 10 мкФ-6,3. Цією ємності досить, щоб згладити пульсації струму на світлодіоді.

Під час роботи батарейка втрачає ємність, і напруга на її висновках знижується. При цьому світлодіод буде продовжувати світитися, поки дотримується умова: UБАТ> UБЕ (в середньому 0,6). Таким чином, схема живлення світлодіода від однієї батарейки дозволяє з максимальною ефективністю використовувати пальчиковую батарейку.

Друкована плата

Друковану плату найпростішого блокинг-генератора можна скачати   тут Друковану плату найпростішого блокинг-генератора можна скачати тут . Це одностороння плата розміром 10 на 20 мм, яка легко поміщається в корпусі ліхтарика. Готову плату з деталями і проводками до светодиоду бажано помістити в термотрубкі і розмістити поруч з батарейкою. Якщо застосувати smd транзистор і резистор, виключивши діод з конденсатором, то можна зробити плату ще меншого розміру для самого маленького ліхтарика.

Післямова

Розглянуте схемотехнічне рішення ефективно в разі включення 1-3 світлодіодів будь-якого кольору з максимальним струмом до 30 мА. Щоб живити більш потужний світлодіод від однієї батарейки, буде потрібно внести деякі корективи. У наведеній схемі можна знизити опір резистора, тим самим збільшивши амплітуду струму колектора (але не більше максимального паспортного значення).

Для підключення світлодіода 1W доведеться всі деталі схеми замінити на більш потужні: трансформатор з сердечником більшого розміру і транзистор з струмом колектора не менше 500 мА. Під час налагодження схеми для ліхтаря на одній батарейці потрібно користуватися осцилографом, щоб проконтролювати струм світлодіода.

В інтернеті можна знайти багато схем підключення світлодіода до батарейці. При цьому автори не соромляться демонструвати фото своїх вимірів, де струм в навантаженні перевищує допустиме значення для малопотужного світлодіода (30 мА). Чому ж Світлодіоди не перегорає? Справа в тому, що велика частина мультиметров вимірює змінну напругу і струм тільки в діапазоні 40-400 Гц і про це сказано в інструкції. Але багато радіоаматори не знають цього нюансу. Природно мультиметр не може виміряти струм світлодіода, пульсуючий з частотою десятки кГц, і відображає на екрані випадкове число.

Читайте також

Чому ж Світлодіоди не перегорає?

Новости

Цена гидроизоляции крыши
Во-1-х, этот комплекс действий защищает сооружение от разрушительного воздействия осадков. Без гидроизоляции в строении возникают протечки (а гидроизолирующее покрытие держит воду даже при резких перепадах

Гидроизоляция пола в ванной
Процесс выполнения гидроизоляции Гидроизоляционный раствор следует наносить в 2 этапа: первый слой раствора следует нанести на пол, а через 4-6 часов второй . Как правило, выполняется она специальными

Гидроизоляционная пленка для кровли
Основные разновидности пленочных гидроизоляционных материалов Для защиты крыши от негативного воздействия влаги, могут применяться следующие виды материалов: Именно мембраны считаются оптимальным выбором

Гидроизоляция пола перед стяжкой
В повседневной жизни рано или поздно все сталкиваются с «несанкционированным» проникновением воды из или в помещения проживания. Мы топим, нас топят, или в своем доме на первом этаже появляются непредусмотренные

Гидроизоляционная пленка: Что это, какие бывают пленки, инструкция по монтажу, цены за рулон
Гидроизоляционная пленка – это материал, который используется для защиты здания от влаги, конденсата и атмосферных осадков. Позволяет существенно продлить эксплуатацию не только здания, но и его основных

Организация кровельного пирога - пароизоляция, утепление, гидроизоляция кровли
Принципиально увидеть, что, беря во внимание подобные тенденции, строй компании сразу строят новые дома с мансардой жилого плана, но и обладатели уже построенных особняков также хотят переоборудовать

Обмазочная гидроизоляция для бетона: виды, требование и применение
Задачей строительства является не просто построить здание, но и защитить поверхности от проникновения воды. Фундамент, подвал, полы, крыша всегда соприкасаются с водой. Защиты требуют не только места,

Пароизоляция и гидроизоляция: отличие и назначение
Каждому человеку хочется, чтобы условия проживания в доме были одинаково комфортны как в летний зной, так и в зимнюю стужу. Но что нужно, чтобы создать в доме благоприятную атмосферу? Конечно же, в условиях

Мастика гидроизоляционная: история появления, многообразие видов
Нет необходимости говорить, что гидроизоляция продлевает срок эксплуатации конструктивных элементов зданий и сооружений. Видов защиты от проникновения влаги большое количество. Нас же в этой статье

Гидроизоляция стен от фундамента: материалы, правила
Так как фундамент является основой всего дома, то особое внимание необходимо уделить его гидроизоляции. Она будет надежно защищать строение от попадания внутрь как грунтовых вод, так и поверхностных вод