В больших квартирах и частных домах в вечернее и ночное время трудно проследовать по темным коридорам или лестницам. Для собственной безопасности, чтобы не передвигаться, что называется, на ощупь, приходится включать освещение. Многие так и поступают, но есть и альтернативный вариант – светильники мягкого света, которые можно устанавливать автономно в любом месте на усмотрение хозяина.
Кроме безусловных «плюсов» такие автономные светильники имеют несколько существенных недостатков.
Во-первых, автономность – питание от батарей или аккумуляторов, которые со временем приходят в негодность или нуждаются в зарядке.
Во-вторых, в качестве освещающего элементов в таких устройствах задействованы лампы накаливания, имеющие (как и все лампы накаливания) низкий КПД, малый ресурс работы и потребляющие относительно большой ток. В качестве альтернативного экономичного варианта предлагается простое электронное устройство, схема которого показана на рис.1. В нем в качестве осветительных элементов применены мощные светодиоды.
Устройство представляет собой импульсный низковольтный регулятор мощности постоянного тока, позволяющий изменять яркость свечения мощных светодиодов или значение тока в другой активной нагрузке. По сравнению со светильниками на основе ламп накаливания такое устройство лишено главных недостатков – ресурс работы светодиодов соответствует нескольким десяткам тысяч часов, предусмотрена возможность плавной регулировки мощности освещения, устройство предназначено для питания как от автономных источников тока (батареек или аккумуляторов), так и от стационарного стабилизированного источника питания с напряжением 6…15 В. Кроме того, оно просто в повторении, так как содержит всего одну КМОП-микросхему.
Применение в схеме светодиодов позволяет широко расширить область его применения.
Так, если вместо указанных на схеме светодиодов установить светодиоды другого цвета свечения (синего, желтого, красного, зеленого и других), кроме того, установить даже мигающие светодиоды, тогда данное устройство можно с успехом применять в качестве аварийной индикации каких-либо процессов. При этом яркость его свечения не уступает яркости нескольких миниатюрных ламп накаливания (на напряжения 6,3…13,5 В) но, по сравнению с ними, такое устройство потребляет гораздо меньшую мощность.
Устройство можно использовать для плавной регулировки освещенности в салоне автомобиля, а также для регулировки яркости подсветки его приборной панели и для многих других целях.
Betrieb
In der Vorrichtung (рис.1) применена микросхема К561ЛЕ5, три элемента которой включены по схеме инверторов. В каждой микросхеме К561ЛЕ5 имеется четыре однотипных элемента. На элементах DD1.1 и DD1.2 собран генератор прямоугольных импульсов с регулируемой скважностью.
Рис. 1
Импульсы с выхода второго элемента, DD1.2 через DD1.3 поступают на затвор мощного полевого транзистора VT1, в цепь истока которого через ограничительные резисторы R3 и R4 включена нагрузка – две цепи по четыре светодиода HL1-HL8. Транзистор VT1 при отсутствии сигнала на затворе имеет большое сопротивление (порядка нескольких МОм) перехода сток-исток, поэтому ток потребления устройства ничтожно мал – всего несколько мкА (когда светодиоды не светятся), и, при включенном VT1 может доходить до 200 мА (в зависимости от режима работы устройства и типа примененных мощных светодиодов).
Когда на выходе инвертора DD1.3 присутствуют импульсы с преобладающим высоким уровнем напряжения, транзистор VT1 находится в открытом состоянии большую часть периода импульса, генерируемого ИМС DD1. Когда на входе транзисторного ключа будут прямоугольные импульсы с преобладающим низким уровнем напряжения (это зависит от положения движка переменного резистора R2, регулирующего скважность импульсов), транзистор находится в открытом состоянии меньшую часть периода импульсов генератора на DD1. При этом ток через светодиоды уменьшается вплоть до почти полного его отсутствия.
Яркость светодиодов HL1-HL8 изменяется в зависимости от уменьшения или увеличения скважности положительных импульсов на выходе элемента DD1.3.
Все неиспользованные входы микросхемы DD1 (выводы 12,13) желательно объединить между собой и подключить к «+» питания.
Транзистор VT1 следует установить на теплоотвод, он потребуется в случае длительного использования устройства во включенном состоянии (в режиме 24 часа).
Переключение транзистора происходит с почти постоянной частотой около 100 Гц. С помощью переменного резистора R2 скважность импульсов можно изменять так, что мощность, подводимая к нагрузке, варьируется в пределах от 5 до 95% от предельного значения. Свечение светодиодов получается мягким, мерцания не заметно.
Das Design und die Details
Печатная плата устройства для экономии времени не разрабатывалась. Элементы закрепляют на монтажной плате. Выводы соединяют перемычками проводами МГТФ сечением 0,2…0,35 мм. Промышленный корпус светильника с регулятором внутри крепят в удобном месте и соединяют проводниками со стационарным источником питания через компактный разъем, например РП10-5.
Ручка регулировки переменного резистора должна быть доступна для изменения яркости светодиодов в случае необходимости.
Полевой транзистор КП743Б можно заменить КП743А, КП510 с любым буквенным индексом или зарубежным аналогом IRF511.
Все постоянные резисторы типа МЛТ или С2-23. При длительной эксплуатации устройства резисторы R3, R4 будут нагреваться до температуры 40…50°С. Если предполагается работа в режиме 24 часа – R3 и R4 лучше заменить более мощными, с мощностью рассеяния 1 Вт.
Переменный резистор R2 (кроме рекомендуемого СПО-1БВ) может быть типа СПЗ-12В, СП3-3ОВ и аналогичного. Желательно, чтобы он имел линейную характеристику изменения сопротивления – букву «А» в индексе.
Конденсатор С1 типа КМ-6 или К73-17, что предпочтительней. Оксидный конденсатор С2 фильтрует пульсации напряжения источника питания по низкой частоте. Он может быть любого типа, например К50-29.
Диоды VD1, VD2 можно заменить КД521, КД522, Д311 и аналогичными с любым буквенным индексом. Стабилитрон VD3 служит в качестве защитного элемента при перенапряжении от источника питания (к примеру, при установке устройства в автомобиль). Если использовать устройство в квартире с питанием от стабилизированного источника, то VD3 можно исключить из схемы.
Вместо микросхемы К561ЛЕ5 можно применить микросхему К561ЛА7. Кроме того, допустима замена микросхемой К561ЛН2 с учетом того, что у нее другая цоколевка выводов.
Светодиоды, кроме указанных на схеме, могут быть типа RS276-143 и аналогичные. Если указанные на схеме светодиоды (8 шт.) окажутся слишком яркими, их количество можно сократить до 6 шт. При этом надо увеличить номинал R3 и R4 до 91 Ом и установить их мощностью 1 Вт.
Passen Sie
Настройки устройство не требует.
В точке соединения выводов 1, 2, 4 микросхемы DD1 осциллографом удобно контролировать наличие импульсов и, при изменении положения движка переменного резистора R2, их скважность.
Мощные светодиоды L793SRC-E имеют силу света 2,8 кандел. Она несравнима с силой свечения популярного некогда индикаторного светодиода АЛ307БМ (не более 10 милликандел), поэтому по величине светового потока, а также из-за возможности регулировки силы свечения, предлагаемое устройство, на мой взгляд, останется актуальным еще долго.
Автор: Андрей Кашкаров, г. Санкт-Петербург