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ENCYCLOPÉDIE DE LA RADIOÉLECTRONIQUE ET DU GÉNIE ÉLECTRIQUE Lampe de poche à DEL. Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique
Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique / éclairage Les LED blanches super brillantes sont des émetteurs de lumière économiques à faible puissance qui peuvent remplacer avec succès les lampes à incandescence dans les lampes de poche. Récemment, des lampes à LED fabriquées dans le commerce sont apparues sur le marché. Cet article aidera les radioamateurs à fabriquer eux-mêmes le même et, en même temps, à comprendre certaines des subtilités de l'alimentation LED. La particularité d'une LED en tant que charge pour une source d'alimentation est que, contrairement à une lampe à incandescence, elle présente une caractéristique courant-tension non linéaire avec un «talon» prononcé dans la section initiale. La chute de tension directe sur la LED blanche aux courants de fonctionnement dépasse 3 V. Il n'est pas rationnel de l'alimenter à partir d'une batterie de 4,5 V à partir de trois cellules galvaniques - un tiers de l'énergie sera gaspillée, se dissipant sur une résistance d'extinction. La tension de deux, et plus encore d'une cellule galvanique, ne suffit pas, il faut un convertisseur qui augmente la tension à la valeur souhaitée et la maintient inchangée lorsque la batterie est déchargée. Un tel convertisseur peut être assemblé selon le circuit représenté sur la Fig. 1. Sa base est le microcircuit Maxim MAX756, conçu spécifiquement pour les appareils électroniques portables auto-alimentés. Le convertisseur reste opérationnel lorsque la tension d'alimentation chute à 0,7 V. La tension de sortie stabilisée peut être réglée sur 3.3 ou 5 V à un courant de sortie jusqu'à 300 ou 200 mA, respectivement. Efficacité à charge maximale - plus de 87%.
La puce DA1 est incluse selon le schéma typique. L'inductance L1, la diode VD1 et le condensateur C3, ainsi qu'un transistor à effet de champ intégré au microcircuit (son drain est connecté à la broche 8, la source à la broche 7) forment un inverseur de type élévateur. Le condensateur C2 bloque la source de tension de référence interne pour le courant alternatif et C1 bloque la batterie GB1. La tension de retour de la sortie de l'onduleur est envoyée à la broche 6 du microcircuit. La connexion de la broche 2 indiquée sur le schéma correspond à une tension de sortie de 3,3 V. Si vous connectez cette broche au fil commun (broche 7), la tension augmentera à 5 V. La connexion au fil commun de la broche 1 arrêtera le onduleur. Conclusion 5 - entrée du système de contrôle de la tension d'alimentation non utilisée dans ce cas. Il ne doit pas rester libre et pour cette raison est relié au plus de la batterie GB1. Le cycle de l'onduleur peut être divisé en deux phases. Dans le premier, le transistor interne est ouvert, un courant croissant linéairement traverse l'inductance L1. Le champ magnétique de l'inducteur emmagasine de l'énergie. La diode VD1 est fermée. Le condensateur C3 se décharge, donnant du courant à la charge. La durée nominale de la phase est de 5 µs, mais elle peut être interrompue automatiquement plus tôt si le courant de drain du transistor atteint la valeur maximale autorisée (environ 1 A). Dans la deuxième phase du cycle, le transistor est fermé. Le courant d'inductance L1, circulant maintenant, traversant la diode VD1, charge le condensateur C3, compensant sa décharge dans la première phase. Lorsque la tension sur le condensateur atteint un seuil prédéterminé, la phase s'arrête. En fonction de la tension d'alimentation et du courant de charge, la fréquence de répétition du cycle décrit varie dans une très large plage. Avec une diminution de la tension d'entrée et une augmentation du courant de charge, la puce MAX756 passe en mode avec une durée de phase fixe (respectivement 5 et 1 µs). La tension de sortie n'est pas stabilisée, elle diminue, restant le maximum possible dans de telles conditions Quatre LED L-53PWC "Kingbright" connectées en parallèle sont installées dans la lampe de poche en tant qu'émetteurs de lumière. Connecteur X1 - la douille de lampe disponible dans la lanterne. Étant donné qu'à un courant de 15 ... 30 mA, la chute de tension continue aux bornes de la LED est d'environ 3,1 V, les 0,2 V supplémentaires ont dû être compensés par la résistance R1 connectée en série. Au fur et à mesure que les LED chauffent, la chute de tension entre elles diminue et la résistance série stabilise dans une certaine mesure le courant et la luminosité de la lueur. Il n'était pas nécessaire d'égaliser les valeurs de courant via des LED individuelles. Les différences de luminosité "à l'œil nu" n'ont pas été trouvées. La conception était basée sur une lampe de poche "VARTA" avec une unité émettrice de lumière rotative. En principe, toute autre lampe de poche fera l'affaire, dans laquelle il y a de l'espace libre pour placer les pièces nécessaires. Grâce à l'utilisation de composants de petite taille, tout a été placé à l'intérieur du nœud émetteur de lumière (Fig. 2). L'installation a été réalisée par une méthode articulée en utilisant les broches du microcircuit comme points de référence.
Quatre LED comme indiqué sur la fig. 3, a remplacé l'ampoule en verre retirée de la lampe de poche "normale". Les conclusions de leurs anodes sont soudées à la coque métallique de la base, les conclusions des cathodes sont passées dans son trou central et soudées. Condensateurs à oxyde C1 et C3 - tantale importé pour montage en surface. Leur faible résistance série affecte favorablement le rendement. Condensateur C2 - K10-176 ou toute autre céramique. La diode Schottky 1N5817 peut être remplacée par la SM5817 ou, en négligeant la chute de tension directe légèrement plus élevée, par la 1N5818 (SM5818). L'enroulement de l'inductance L1 est de 35 spires de fil PEV-2 0,28, bobiné sur le circuit magnétique de l'inductance de filtrage secteur d'une alimentation à découpage de faible puissance. Il s'agit d'un anneau K10x4x5 en permalloy de molybdène avec une perméabilité magnétique de 60. Des selfs avec une inductance de 40 ... 100 μH et un courant admissible d'au moins 1 A de la série DM avec un circuit magnétique à noyau peuvent être utilisées. Il est souhaitable que la résistance active de l'enroulement de l'inducteur ne dépasse pas 0,1 Ohm, sinon l'efficacité de l'appareil diminuera sensiblement. Les capacités du convertisseur de tension fabriqué ont été testées en utilisant une source de tension régulée de 0...3 V au lieu d'une batterie GB1. La dépendance supprimée de la tension de sortie à l'entrée est illustrée à la fig. 4. Le convertisseur a continué à fonctionner même lorsque la tension d'alimentation est tombée à 0,4 V, donnant dans ce mode une tension de 2,6 V à un courant de 7 mA (au lieu des 110 mA d'origine). La lueur des LED était toujours perceptible. Après s'être éteint et rallumé, le convertisseur n'a redémarré qu'à une tension d'alimentation supérieure à 0,7 V. Le rendement mesuré avec des piles neuves était de 87 %.
Maxim publie aujourd'hui une version améliorée de la puce MAX756 - MAX1674. Il dispose d'un redresseur synchrone intégré, ce qui rend inutile une diode externe et permet d'augmenter le rendement du convertisseur à 94 %. Il convient de garder à l'esprit qu'il est possible d'atteindre un rendement aussi élevé uniquement avec le bon choix du type et des caractéristiques des éléments externes et une installation réfléchie du convertisseur. Auteur: B. Rashchenko, Novossibirsk
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