Резервное светодиодное освещение помещений

Если в тёмное время суток внезапно пропадает напряжение в сети 220 В/50 Гц, осветительные лампы гаснут, то после этого впотьмах начинаются поиски каких-либо источников света. Чтобы не оказаться в первобытной темноте после внезапного отключения электроснабжения, можно изготовить несложные осветительные устройства.

Принципиальная схема первой конструкции показана на рис.1. Устройство представляет собой светодиодный светиль­ник с автономным питанием от аккумуляторной батареи. Напряжение сети 220 В/50 Гц поступает на мостовой диод­ный выпрямитель VD1-VD4 через замкнутые контакты вы­ключателя SA1, токоограничительные резисторы R2, R3 и балластный конденсатор G1. Наличие двух ограничительных резисторов не только уменьшает бросок тока в момент вклю­чения питания устройства, но и понижает вероятность фа­тального повреждения устройства электрическим током. Ре­зистор R1 разряжает С1 после отключения устройства от сети. Пульсации выпрямленного напряжения сглаживает кон­денсатор С2. Стабилитрон VD6 ограничивает рост напряже­ния на обкладках конденсатора С1 до 7,4 В.

Если в сети 220 В/50 Гц есть напряжение, то напряже­ние постоянного тока на выводах резистора R4 будет около 0,84 В, транзистор VT1 будет открыт таком, протекающим че­рез резистор R5. Открытый переход коллектор-эмиттер это­го транзистора зашунтирует затвор-исток полевого транзис­тора VT3, этот транзистор закрыт, ток через сверхьяркие светадиоды HL2-HL5 отсутствует. При этом устройство ток от аккумулятора GB1 не потребляет.

Светящийся светодиод HL1 информирует о наличии на­пряжения в сети -220 В/50 Гц. В это время аккумуляторная батарея GB1 будет подзаряжаться током, протекающим че­рез диод Шотки VD7 и токоограничительный резистор R13.

Как только устройство будет отключено от питающей сети или в ней пропадёт напряжете, напряжение на выводах ре­зистора R4 снизиться почти до нуля, и транзистор VT1 закро­ется. На вывод затвора VT3 через резистор R9 с накопитель­ного конденсатора С2 начнет поступать напряжение около 6 В, которое откроет этот полевой транзистор. Через светодиоды HL2-HL5, токоограничительный резистор R11, открытый пере­ход VT3 и аккумуляторную батарею начнет течь ток, сверхь­яркие светодиоды будут светить с полной яркостью.

После пропадания напряжения сети 220 В/50 Гц, конден­сатор С3 будет медленно разряжаться через высокоомный резистор R6, вместе с С3 также будет разряжаться конден­сатор С2. Когда напряжение затвор-исток VT3 станет при­ближаться к пороговому напряжению открывания этого тран­зистора, VT3 начнёт закрываться, а падение напряжения на его открытом переходе будет расти, Когда это напряжение приблизится к пороговому напряжению открывания полево­го транзистора VT2, около 0,5 В, VT2 начнёт открываться и через резистор R8 быстро разрядит конденсаторы С2 и СЗ. Транзистор VT3 закроется, ток через светодиоды HL2-HL5 прекратится, устройство не будет потреблять ток от аккуму­ляторной батареи.

Резистор R12 необходим для более полного открывания транзистора VT2 при разряженном аккумуляторе или в кон­це истечения времени выдержки. Если потребуется повтор­но зажечь светодиоды, то можно кратковременно замкнуть контакты кнопки SA3, конденсатор С3 быстро зарядится че­рез токоограничитвльный резистор R10 от аккумулятора GB1, транзистор VT3 вновь откроется, HL2-HL5 будут светить. Вре­мя выдержки на включение резервного освещения зависит от ёмкости конденсаторов С2, С3, сопротивления резистора R6 и порогового напряжения открывания полевых транзис­торов, при указанных на схеме составит около 30 мин. Как только напряжение в сети 220 В/50 Гц будет подано, транзистор VT1 откроется, VT3 закроется, светодиоды HL2-HL5 погаснут, аккумулятор GB1 начнёт режим подзарядки. Для принудительного выключения светящихся светодиодов пред­назначена кнопка SA2. Резисторы R7, R10 также предот­вращают короткое замыкание выводов аккумуляторной бата­реи при одновременном нажатии кнопок SA2, SA3.

Конструктивное исполнение светильника

Все детали этого устройства были смонтированы в ком­пактном корпусе размерами 70x70x17 мм от неисправного светильника с электролюминесцентной лампой (см. рис.4). Часть деталей установлена на небольшой монтажной плате (рис.2), остальные детали приклеены к корпусу устройства. Конденсатор С2 приклеен к корпусу устройства рядом с расположением мостового диодного выпрямителя VD1-VD4. В качестве аккумуляторной батареи применён литий-ионный аккумулятор ёмкостью 780 мА·ч со встроенным контролле­ром от мобильного телефонного аппарата. Подойдёт и дру­гой аккумулятор, бывший в употреблении, с уменьшенной ём­костью, но малым током саморазряда. Вместо такого акку­мулятора можно применить аккумуляторную батарею, состав­ленную из трёх последовательно включенных никель-ме­таллгидридных аккумуляторов типоразмера ААА. При такой замене на место стабилитрона VD6 устанавливают стабили­трон с рабочим напряжением 5,1 В.

Безошибочно изготовленное из исправных деталей уст­ройство начинает работать сразу. Чтобы уменьшить время работы светодиодов HL2-HL5, можно установить резистор R6 меньшего номинала. Резистор R11 устанавливают такого сопротивления, при котором при заряженном аккумуля­торе в начале отсчёта времени выдержки ток через светодиоды HL2-HL5 будет 80…100 мА. Конструкция рассчитана на непрерывное подключение к питаю­щей сети.

Встраиваемый дежурный светильник

Чтобы после выключения освещения немного под­свечивать помещение, можно встроить в настенный выключатель несложный узел на белых суперъярких светодиодах, которые будут светиться при размыка­нии цепи питания осветительных ламп. Если же светильник и выключатель питания расположены в разных по­мещениях, то можно изготовить устройство, которое будет автоматически зажигать светодиоды после выключения ос­новного освещения. Такое устройство можно вмонтировать в люстру, настенный, настольный, уличный светильник или доработать схему питания подъездного освещения.

Принципиальная схема такой конструкции показана на рис.3. Устройство не нуждается в изменении имеющейся схе­мы электропроводки, может работать с осветительными при­борами с общей мощностью памп до 150 Вт, при этом хотя бы одна из них должна быть пампой накаливания, осталь­ные параллельно включенные ей лампы могут быть светоди­одными или компактными электролюминесцентными с элек­тронным балластом.

Когда контакты выключателя SA1 разомкнуты, ток по цепи питания лампы EL1 ограничен балластным конденсато­ром С1 и последовательно с ним включенным резистором R2. Лампа накаливания не светится, но благодаря протека­нию по цепи питания тока около 16 мА, будут светиться по­следовательно включенные светодиоды HL1, HL2, яркости свечения которых будет достаточно для дежурного освеще­ния небольшого помещения.

Диодный мост VD1-VD4 выпрямляет сетевое напряжение переменного тока. Поскольку протекающий через светодиоды ток мал, падения напряжения на резисторе R5 недостаточно, чтобы открылись транзистор VT1 и тринистор VS1, они оста­ются постоянно закрытыми. Резистор R1 разряжает конден­сатор С1 при отключении устройства от сети 220 В/50 Гц.

При замыкании контактов выключателя SA1, протекаю­щий по цепи ток увеличивается, что приводит к росту паде­ния напряжения на выводах резистора R5, транзистор и три­нистор открываются, лампа EL1 начинает светить с макси­мальной яркостью. В то же время, поскольку значительную часть времени каждого сетевого полупериода тринистор и транзистор будут открыты, ток по цепи питания светодиодов не протекает, яркость свечения светодиодов значительно снижается. Терморезистор RT1 с отрицательным ТКС умень­шает бросок тока через пампу накаливания EL1 в момент включения, что уменьшает вероятность перегорания её спи­рали в этот момент. После замыкания контактов SA1 и за­жигания лампы корпус терморезистора быстро разогрева­ется, падение напряжения на его выводах уменьшается до 1…3 В. Резистор R2 уменьшает броски тока через элемен­ты устройства при замыкании контактов SA1. Резисторы R3, R4 защитные.

Резисторы R1, R2 и конденсатор С1 размещены в сете­вом выключателе освещения. Светодиоды HL1, HL2 закреп­ляют, например, на основании потолочной люстры, если по­толок светлый, целесообразнее направить их световой поток вверх. Безошибочно изготовленное из исправных деталей ус­тройство начинает работать сразу и, обычно, не требует на­лаживания. Если при разомкнутых контактах выключателя SA1 замыкание выводов резистора R5 приводит к заметно­му повышению яркости свечения светодиодов, то резистор R5 нужно будет установить немного меньшего сопротивле­ния. Не замыкайте выводы резистора R5 при замкнутых кон­тактах выключателя SA1, так как это приведёт к поврежде­нию элементов устройства, в первую очередь, светодиодов.

Конструкция и детали

В описанных выше устройствах можно применить резис­торы типов МЛТ, РПМ, С1-4, С2-23, С2-33 или SMD для по­верхностного монтажа. Резисторы R2, R3 (рис.1) и R2 (рис.3) желательно применить невозгораемые типа Р1-7 или импорт­ные разрывные.

Терморезистор NTC33 с сопротивлением в холодном со­стоянии около 33 Ом применён от неисправного импульсно­го блока питания, длина его выводов до точек пайки долж­на быть не менее 10 мм. Можно заменить двумя одинако­выми последовательно включенными терморезисторами со­противлением в холодном состоянии 12… 18 Ом каждый, по­дойдёт и пара параллельно включенных терморезисторов сопротивлением около 75 Ом каждый от устаревших совет­ских телевизоров УЛПЦТИ.

Конденсаторы С1 в обеих конструкциях малогабаритные импортные плёночные на рабочее напряжение переменного тока не ниже 250 В или постоянного тока не ниже 630 В, например, К73-17, К73-24. Резисторы R1 установлены меж­ду выводов этих конденсаторов. Оксидные конденсаторы малогабаритные импортные с малым током утечки.

Диоды 1N4148 можно заменить КД521, КД522. Диоды FR307 можно заменить КД226, КД257, КД411. Вместо четы­рёх выпрямительных диодов можно применить один готовый мостовой диодный выпрямитель, например, RS201-RS207. Вместо диода Шотки 1N5817 можно установить 1N5818, 1N5819.

Стабилитрон 1N4732A можно заменить TZMC-4V7. Ес­ли стабилитрон VD6 установить на рабочее напряжение 5,1 В, то вместо диода Шотки на место VD7 можно уста­новить обычный кремниевый диод, например, 1N4148. Вме­сто светодиода L-1503SGT зелёного цвета свечения по­дойдёт любой аналогичный непрерывного свечения без встроенных резисторов, например, АЛ307, КИПД21. Све­тодиоды ARL-5113UWC-17CD белого цвета свечения, диа­метр линзы 5 мм, яркость 17 кд. Можно заменить любы­ми аналогичными без встроенных резисторов, например, ARL-5213UWC-17CD-NS, ARL-5213UWC-17cd-BS. Все сверхъяркие светодиоды должны быть одного типа из одной пар­тии. При монтаже учитывайте, что сверхъяркие светодиоды могут быть легко повреждены обратным напряжением, в том числе, статическим электричеством.

Вместо транзистора 2SC2458 подойдёт любой из КТ6111, КТ6113, КГ3102. Полевые транзисторы КП505Г можно заме­нить BSS295, FDD6530A. Полевой транзистор VT2 желатель­но установить с пороговым напряжением открывания за­твор-исток не более 0,7 В при токе стока 0,1 мА. При мон­таже выводы полевых транзисторов, чтобы избежать пробоя изоляции затвора, временно закорачивают проволочными пе­ремычками. Транзистор КТ611БМ можно заменить KT6Q2, КГ604, КГ6117. Отечественный тринистор КУ228Ж можно за­менить 2N6238-2N6241. Установка тринистора на теплоотвод при общей мощности подключенных памп не более 150 Вт не требуется.

Выключатель SA1 (рис.1) любого типа с фиксацией по­ложения, контакты которого рассчитаны на коммутацию на­пряжения сети 220 В/50 Гц. Кнопки SA2, SA3 мембранные со свободно разомкнутыми контактами и с пластмассовым толкателем.

При настройке и эксплуатации описываемых конструкций учитывайте, что все их элементы имеют гальваническую связь с опасным напряжением сети 220 В/50 Гц.

Автор: Андрей Бутов, с. Курба, Ярославской обл.