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ENCYCLOPÉDIE DE LA RADIOÉLECTRONIQUE ET DU GÉNIE ÉLECTRIQUE Alimentation basse tension pour LED. Encyclopédie de la radioélectronique et de l'électrotechnique
Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique / éclairage Les sources de rayonnement optique à LED dans la plage visible, en raison de caractéristiques de conception, ne peuvent pas briller à des tensions inférieures à 1,6 ... 1,8 V. Cette circonstance limite fortement la possibilité d'utiliser des LED dans des appareils à basse tension (à partir d'une cellule galvanique) alimentation . Les émetteurs LED proposés avec alimentation basse tension (0,1 ... 1,6 V) peuvent être utilisés pour l'indication de tension, la transmission de données via des canaux de communication optiques, etc. Pour les alimenter, vous pouvez également utiliser des cellules électrochimiques à très basse tension, dans lesquelles un sol humidifié ou un milieu biologiquement actif sert d'électrolyte. La variété des schémas d'alimentation LED basse tension peut être réduite à deux types principaux de conversion basse tension en haute tension. Ce sont des circuits avec des dispositifs de stockage d'énergie capacitifs et inductifs. La figure 1 montre le circuit d'alimentation de la LED utilisant le principe du doublement de la tension d'alimentation. Le générateur d'impulsions basse fréquence, dont le taux de répétition est déterminé par la chaîne R1-C1, et la durée - R2-C1, est réalisé sur des transistors structures pn-p et npn. À partir de la sortie du générateur, de courtes impulsions à travers la résistance R4 sont envoyées à la base du transistor VT3, dans le circuit collecteur duquel la LED rouge HL1 et la diode au germanium VD1 sont connectées. Un condensateur électrolytique de grande capacité C2 est connecté entre la sortie du générateur d'impulsions et le point de connexion de la LED et de la diode au germanium.
Pendant une longue pause entre les impulsions (le transistor VT2 est fermé et ne conduit pas de courant), ce condensateur est chargé via VD1 et R3 à la tension d'alimentation. Lorsqu'une impulsion courte est générée, le transistor VT2 s'ouvre. La plaque chargée négativement du condensateur C2 est connectée au rail d'alimentation positif. La diode VD1 est verrouillée. Le condensateur chargé C2 est connecté en série avec la source d'alimentation et chargé sur la chaîne : la LED est la jonction émetteur-collecteur du transistor VT3. Le transistor VT3 étant déverrouillé par la même impulsion, sa résistance émetteur-collecteur diminue. Ainsi, presque deux fois la tension d'alimentation (hors pertes mineures) est appliquée à la LED pendant une courte période - son flash lumineux suit. Après cela, le processus de charge-décharge du condensateur C2 est répété périodiquement. Lors de l'utilisation de LED de type AL307KM avec une tension d'incandescence de 1,35 ... 1,4 V, la tension de fonctionnement du générateur est de 0,8 ... 1,6 V. Les limites de plage sont définies comme suit : la valeur inférieure indique la tension à laquelle la LED s'allume , celui du haut indique le auquel le courant consommé par l'appareil est de 20 mA. Étant donné que le générateur fonctionne en mode pulsé, des éclairs de lumière brillants sont générés qui attirent l'attention. Dans le circuit, il est nécessaire d'utiliser, bien qu'un condensateur électrolytique haute capacité basse tension, mais plutôt volumineux, C2. Les sources d'alimentation LED basse tension basées sur des multivibrateurs sont illustrées aux Fig. 2, 3. La première d'entre elles est basée sur un multivibrateur asymétrique qui génère de courtes impulsions avec une grande pause entre les impulsions. Le stockage d'énergie - le condensateur C3 - est périodiquement chargé à partir de la source d'alimentation et déchargé vers la LED, en additionnant sa tension à la tension d'alimentation.
Le générateur (Fig. 3) fournit, contrairement au circuit précédent, le caractère continu de la lueur de la LED. L'appareil est basé sur un multivibrateur symétrique et fonctionne à des fréquences plus élevées. À cet égard, les capacités des condensateurs de ce circuit sont assez petites. Bien sûr, la luminosité de la lueur est sensiblement réduite, mais le courant moyen consommé par le générateur à une tension d'alimentation de 1,5 V ne dépasse pas 3 mA.
Les convertisseurs de tension de type condensateur (avec doublement de tension) pour alimenter les émetteurs à LED peuvent théoriquement réduire la tension d'alimentation de fonctionnement jusqu'à 60 %. L'utilisation de multiplicateurs de tension à plusieurs étages à cette fin n'est pas prometteuse en raison de l'augmentation progressive des pertes et de la diminution de l'efficacité du convertisseur. Les convertisseurs avec stockage d'énergie inductif sont plus prometteurs en termes de réduction supplémentaire de la tension d'alimentation. Il est devenu possible d'abaisser sensiblement la limite inférieure de la tension d'alimentation grâce au passage aux versions LC des circuits générateurs utilisant des dispositifs de stockage d'énergie inductifs. Une capsule téléphonique est utilisée comme stockage d'énergie inductif dans le premier des schémas (Fig. 4). Simultanément au rayonnement lumineux, le générateur génère des signaux acoustiques. Lorsque la capacité du condensateur augmente à 200 microfarads, le générateur passe en mode de fonctionnement pulsé, générant des signaux lumineux et sonores intermittents. Une structure quelque peu inhabituelle est utilisée comme élément actif - une connexion en série de transistors de différents types de conductivité couverts par une rétroaction positive.
Les convertisseurs de tension pour alimenter la LED sur les figures 5 et 6 sont réalisés sur des analogues de transistors à effet de champ à injection. Le premier des convertisseurs (Fig. 5) utilise un circuit combiné inductif-capacitif pour augmenter la tension de sortie, combinant le principe du doublement capacitif de la tension avec l'obtention d'une tension accrue sur une inductance commutée.
Le générateur le plus simple est basé sur un analogue d'un transistor à effet de champ à injection (Fig. 6), où la LED joue simultanément le rôle d'un condensateur et est la charge du générateur. L'appareil fonctionne dans une plage étroite de tensions d'alimentation, cependant, la luminosité de la LED est assez élevée, car le convertisseur est purement inductif et a un rendement élevé.
La figure 7 montre un générateur de type transformateur pour alimenter des LED en basse tension. Le générateur contient trois éléments, dont l'un est une diode électroluminescente. Sans LED, l'appareil est le générateur de blocage le plus simple et une tension assez élevée peut être formée à la sortie du transformateur. Si une LED est utilisée comme charge de générateur, elle commence à briller fortement. Dans le circuit, un anneau de ferrite F1000 K10x6x2,5 est utilisé comme transformateur. Les enroulements du transformateur ont 15 ... .20 tours de fil PEV d'un diamètre de 0,23 mm. En l'absence de génération, les extrémités d'un des enroulements du transformateur sont interverties.
Lors du passage à des transistors au germanium haute fréquence tels que 1T311, 1T313 et en utilisant des transformateurs d'impulsions unifiés tels que MIT-9, TOT-45, etc., la limite inférieure des tensions de fonctionnement peut être abaissée à 0,125 V. La tension d'alimentation de tous les circuits considérés, afin d'éviter d'endommager les LED, ne doit pas dépasser 1,6 ... 1,7 V. Auteur : M. Shustov, Tomsk ; Publication : radioradar.net
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