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 Abb. 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 = 15·10-6·3·10Sechs = 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-UPit (UPit — напряжение питания RС-цепи). В данном случае конденсатор С6 заряжается примерно до (0,8…0,9)·UPit, 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.
Fig. 2
Таймер собран на односторонней печатной плате, её чертёж показан на Abb. 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.
Fig. 3,ru
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 Abbildung. 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.
Fig. 4,ru
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.
Autor: И. НЕЧАЕВ, г. Москва
Источник: Радио №6/2017