Модернизация светодиодного фонарика

В статье описывается простой способ ремонта фонарика с вышедшим их строя преобразователем напряжения.

Не так давно мне пришлось ремонтировать два аккуму­ляторных фонарика марки «Фо-Дик АН 0-05», с излучателем на пяти сверхъярких светодиодах. Результаты вскрытия при­ятно удивили: внутри корпуса имелся всего один аккумуля­тор (судя по напряжению на нём – щелочной) без марки­ровки и с приваренными ленточными выводами, а также пре­образователь напряжения, состоящий из двух деталей: мик­росхемы типа SC6202 и накопительного дросселя.

Схема АКФ показана на рис.1. Как видно из схемы, на микросхеме DA1 собран повышающий преобразователь на­пряжения, напряжение питания которого равно 1,2 В.

Рис. 1

С целью увеличения общего КПД преобразователя и мак­симального использования энергии аккумулятора, разработ­чики реализовали питание светодиодов в излучателе не от источника постоянного тока, а униполярными импульсами с повышенной частотой.

Поскольку неисправность первого экземпляра АКФ была вызвана механическими повреждениями, то после их устра­нения работоспособность фонарика была восстановлена, а параметры схемы и её элементов были измерены с помо­щью мультиметра APPA82 и измерителя Е7-15.

Ток потребления от АК с напряжением 1,2 В составил 100 мА, а частота питающих униполярных импульсов на вы­ходе микросхемы DA1 – 252 кГц. Индуктивность дросселя L1 – 21 мкГн, активное сопротивление обмотки – 1,4 Ом. Во втором АКФ такого же типа с преобразователем на анало­гичной ИМС типа SS510 вышла из строя сама ИМС, причём излучатель оказался исправным. Поскольку поиски упомяну­тых ИМС ни к чему не привели, было решено изготовить пре­образователь такого типа самостоятельно.

Для проведения эксперимента было решено опробовать работу схемы от источника напряжения 1,2 В, с нагрузкой на пять включённых параллельно сверхъярких светодиодов (на­пряжение питания светодиода 3,7…3,9 В), причём в качестве активного элемента преобразователя (для хорошей повторяе­мости) использовать маломощный транзистор КТ315, который имеет достаточно малое напряжение насыщения (0,1 В при токе коллектора 100 мА).

Схема модернизированного АКФ показана на рис.2. Как видно из схемы, генератор повышенного униполярного на­пряжения представляет собой блокинг-генератор. Баланс фаз и баланс амплитуд обеспечен конструктивно соответствующим изготовлением (намоткой и соединением обмоток I и II между собой) трансформатора Т1. Режим работы по посто­янному току транзистора VT1 генератора определяется ре­зистором R1. Конденсатор С2 установлен для уменьшения внутреннего сопротивления аккумулятора. Помимо собствен­но преобразователя, в схеме фонарика модернизации под­верглись выпрямитель, светодиодный индикатор подключения к сети 220 В/50 Гц и светодиодный излучатель. Подробно не­обходимость такой модернизации описана в [1].

Рис. 2

Налаштування пристрою

В авторском варианте для проведения испытаний схемы преобразователя использовался источник постоянного тока Б5-7 с регулируемым выходным напряжением.

Настройка преобразователя заключается в подборе со­противления R1 в цепи базы транзистора VT1 для получения тока потребления 35 мА, при напряжении питания 1,2 В. По­сле установки такого тока частота колебаний генератора рав­нялась 52 кГц.

В процессе испытаний было отмечено, что при повыше­нии напряжения питания до 1,5 В прирост тока потребления генератором от источника питания имеется, однако увели­чения светоотдачи светодиодов визуально не наблюдается.

При повышении напряжения до 2 В ток потребления ге­нератором от источника питания ещё больше увеличивает­ся, однако яркость свечения светодиодов при этом ощутимо уменьшается.

При снижении напряжения питания до 1 В наблюдается не­которое увеличение яркости, что, по-видимому, вызвано изме­нением положения рабочей точки генератора на петле гистере­зиса магнитопровода трансформатора Т1 и возникающими при этом резонансными явлениями в контуре преобразователя.

При дальнейшем уменьшении напряжения питания стано­вится заметным уменьшение свечения светодиодов излуча­теля. Даже при снижении напряжения источника питания до 0,7 В свечение светодиодов вполне достаточно для того, что­бы чётко различить в темноте, что находится под ногами.

Измерения, проведённые с помощью цифрового осцил­лографа DS-1150, показали, что форма генерируемых пре­образователем импульсов прямоугольная, с достаточно кру­тыми фронтами и спадами, амплитудой около 4 В и скваж­ностью около 2, что подтверждает работу светодиодов излу­чателя в режиме номинальных напряжений, а также то, что рабочая точка магнитопровода трансформатора Т1 находит­ся на линейном участке петли гистерезиса.

Конструкція і деталі

Поскольку схема генератора предельно проста, было ре­шено не изготавливать печатную плату, а выполнить соедине­ния объёмным монтажом на небольшом кусочке электрокар­тона, зафиксировав детали клеем.

Транзистор VT1 – КТ315 с любым буквенным индексом или другой кремниевый с малым напряжением насыщения, например, КТ503. В авторском варианте, экземпляр транзи­стора VT1 специально не подбирался.

Трансформатор Т1 намотан на ферритовом кольце К7х4х2 из феррита 2000НМ от плат 5-дюймовых дисководов старых отечественных ПК.

Обмотки I и II одинаковые, число витков каждой обмот­ки – 20, проводом диаметром 0,2 мм. Укладка витков на коль­цо проведена с помощью челнока, одновременно двумя проводниками. Витки обмоток равномерно уложены по периме­тру магнитопровода. Взаимное соединение обмоток (фазировка) – в соответствии с рис.2. Начало каждой обмотки на схеме условно обозначено точкой.

Для изготовления трансформатора Т1 можно также ис­пользовать кольцевой магнитопровод от синхронизирующего трансформатора от вышедшей из строя цокольной компактной люминесцентной лампы (обычно в ЦКЛЛ мощностью 20 Вт и более он имеет типоразмер К10х6х5), намотав на него то же количество витков с аналогичной укладкой и соединени­ем обмоток между собой.

Література

1. Ёлкин С.А. Ремонт и модернизация светодиодного акку­муляторного фонарика // Электрик. – 2012. – №3. – С.14.

Автор: Сергей Ёлкин, г. Житомир