Таймер в светодиодной лампе

Автор предлагает оснастить светодиодную лампу таймером, который через фиксированный промежуток времени её отклю­чает.

В статье автора «Регулируемая сете­вая светодиодная лампа» («Радио», 2017, № 5, с. 27, 28) были описаны ва­рианты оснащения светодиодных ламп, собранных на микросхемных электрон ных драйверах, регуляторами яркости (как плавными, так и ступенчатыми). Такие лампы весьма несложно допол­нить таймером, описание которого при­ведено далее. Он выключит лампу через определённый временной интер­вал после подачи на неё питающего напряжения. Для последующего вклю­чения лампы необходимо кратковре­менно (на 1…2 с) отключить питающее напряжение и затем вновь подать его. Сделать это можно с помощью штатно­го выключателя освещения.

Рис. 1

Схема таймера и его подключение к драйверу светодиодной лампы торго­вой марки Camelion на микросхеме BP2832A показаны на рис. 1. Нумера­ция штатных элементов лампы приве­дена в соответствии с маркировкой на её плате, а вновь введён­ных, которые выделены красным цветом, — продол­жена. Но сначала следует сказать о способе выключе­ния драйвера. Значитель­ная их часть в светодиод­ных лампах собрана на спе­циализированных микро­схемах, «начинка» которых питается непосредственно от сетевого выпрямителя. Для этого в состав таких микросхем входит стабили­затор напряжения с встро­енными или внешними га­сящими резисторами. Для сглаживания пульсаций это­го стабилизатора исполь­зуется внешний конденса­тор (очень часто керамиче­ский) относительно неболь­шой ёмкости. Для его под­ключения у микросхем име­ется специальный вывод.

При замыкании этого вывода с общим выводом питания микросхемы некото­рые её узлы окажутся обесточены и драйвер перестанет работать — лампа погаснет.

Собственно таймер собран на поле­вых транзисторах VТ1 и VТ2 по схеме триггера Шмитта с времязадающей RС-цепью С6, R10. Сток транзистора VT2 подключён к конденсатору С4 фильтра питания микросхемы U1. Когда этот транзистор открывается, напряже­ние питания узлов микросхемы умень­шается до долей вольта, и она приоста­навливает свою работу. Выбор транзис­торов 2N7002 обусловлен их весьма вы­сокими предельными параметрами: напряжение затвор—исток — ±40 В, напряжение сток—исток — 60 В.

После подачи питающего напряже­ния на таймер поступает напряжение 20…23 В с резистивного делителя R7— R9. Конденсатор С5 сглаживает пульса­ции выпрямленного напряжения и подавляет помехи от драйвера. Начина­ется зарядка конденсатора С6 через резистор R10. Транзистор VT1 открыт, а VT2— закрыт, поэтому драйвер свето­диодной лампы работает в штатном режиме. По мере зарядки конденсатора С6 напряжение на резисторе  R10 уменьшается, и когда оно станет мень­ше 3…4 В, транзистор VТ1 начнёт закрываться и напряжение на его стоке станет расти. Это приведёт к открыва­нию транзистора VТ2, и наступит момент, когда они скачком переключат­ся — VТ1 закроется, а VT2 откроется. Напряжение питания узлов микросхемы уменьшится примерно до 2 В, в резуль­тате лампа погаснет.

Постоянная времени RС-цепи С6, R10 для указанных на схеме номиналов τ = С6·R10 = 15·10^-6·3·10⁶ = 45 с. Вроде бы такой и должна быть задержка вы­ключения. Но следует помнить, что по определению постоянная времени — это временной интервал, в течение которого конденсатор зарядится до уровня 0,632-U_пит (U_пит — напряжение питания RС-цепи). В данном случае конденсатор С6 заряжается примерно до (0,8…0,9)·U_пит, поэтому задержка окажется приблизительно в два раза больше. Эксперимент показал, что вре­мя задержки выключения — 1 мин 25 с. Конечно же, стабильность выдержки времени невысока, но в предлагаемой конструкции это не имеет существен­ного значения.

В таком режиме лампа может нахо­диться сколь угодно долго, при этом потребляемый от сети ток существенно меньше штатного. Измерения с лампой Camelion показали, что потребляемый ток — 35 мА во включённом состоянии и 8 мА в выключенном.

Чтобы вновь включить лампу и запу­стить таймер, необходимо отключить сетевое напряжение на 1…2 с. За это время конденсатор С6 успеет разря­диться через диод VD1 и резистор R9. После этого подача сетевого напряже­ния включит лампу, и отсчёт времени начнётся заново.

Рис. 2

Таймер собран на односторонней печатной плате, её чертёж показан на рис. 2, а расположение элементов — на рис. 3. Для уменьшения размеров платы таймера применены элементы для поверхностного монтажа. Конден­саторы — танталовые, резисторы — типоразмера 1206. Короткими отрезка­ми изолированного провода плату тай­мера соединяют с платой драйвера лампы. После проверки работоспособ­ности плату таймера приклеивают к ней термостойким клеем.

Рис. 3

Если корпус лампы позволяет ис­пользовать выводные детали, можно применить транзисторы 2N7000, резис­торы — МЛТ, Р1-4, С2-23, диод — 1N4007, конденсатор С5 может быть любым, а С6 желательно применить танталовый, у него ток утечки меньше. Топологию платы можно не изменять, только для выводов элементов сделать в плате отверстия.

Время задержки выключения можно изменить подборкой элементов С6 и R10. Увеличение их номиналов приво­дит к увеличению времени задержки. Но не следует забывать о токе утечки конденсатора, который, как правило, растёт с увеличением его ёмкости, и об обратном токе диода. Поэтому сопро­тивление резистора R10 должно быть не более 10 МОм.

Такой таймер был установлен и в светодиодную лампу торговой марки Онлайт мощностью 7 Вт. В ней приме­нена микросхема JW1779. Схема драй­вера этой лампы и подключение к нему таймера показаны на рис. 4. Оказа­лось, что при замыкании конденсатора С3 лампа выключается не полностью, светодиоды продолжают светить с су­щественно меньшей яркостью. Этот эффект можно использовать для реали­зации дежурного освещения. После первого цикла работы таймера лампа переходит в дежурный режим и светит слабо, после выключения и последую­щего включения она начинает светить с номинальной яркостью, а по истечении времени выдержки вновь переходит в дежурный режим. Потребляемый лам­пой ток при номинальной яркости — 27 мА, а в дежурном режиме он умень­шается до 7 мА.

Рис. 4

Для управления этим драйвером сопротивление резистора R12 не должно превышать 2…2,5 кОм. При боль­шем сопротивлении драйвер остаёт­ся включённым. Но и это ещё не всё. Оказалось, что при сопротивлении резистора R12 в несколько сотен ом переход в дежурный режим сопро­вождается серией из нескольких вспышек. Обусловлено это следую­щими причинами. Во-первых, от со­противления резистора R12 зависят порог переключения и гистерезис триггера Шмитта. Во-вторых, на резисторе-предохранителе FU пада­ет часть сетевого напряжения. После переключения триггера лампа перехо­дит в дежурный режим и потребляемый ток уменьшается. Поэтому напряжение на выходе выпрямителя увеличивается, триггер переключается в первоначаль­ное состояние и лампа включается. Затем триггер вновь переключится — лампа перейдёт в дежурный режим. Так пройдёт несколько циклов (несколько вспышек), и в итоге лампа окончатель­но перейдёт в дежурный режим. Этот эффект можно использовать для сигна­лизации окончания времени выдержки.

Аналогично была доработана свето­диодная лампа торговой марки Онлайт мощностью 10 Вт. Схема драйвера этой лампы соответствует рис. 4, за исклю­чением того, что применена микросхе­ма BP9912C, ёмкость конденсатора С2 — 2,2 мкФ, сопротивление защитного резистора-предохранителя, обозначен­ного как FU — 200 Ом, а R2 — 100 кОм. В номинальном режиме работы потреб­ляемый лампой ток — 36 мА, в дежур­ном режиме — 7 мА.

Автор: И. НЕЧАЕВ, г. Москва
Источник: Радио №6/2017