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ENCYCLOPÉDIE DE LA RADIOÉLECTRONIQUE ET DU GÉNIE ÉLECTRIQUE Lampe LED puissante. Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique
Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique / éclairage Lors du développement de l'appareil proposé, l'objectif était de créer une lampe LED consommant moins de 220 W à partir d'un réseau 10 V, avec une lueur plus brillante qu'une lampe à incandescence de 100 W. La puce HVLED805 [1] a été choisie comme base pour le convertisseur de tension de l'alimentation LED. Il vous permet de stabiliser le courant de la charge LED sans utiliser d'optocoupleurs, de capteurs de tension et de courant dans le circuit de charge, ce qui simplifie considérablement l'alimentation électrique. La conception a été facilitée par le programme de calcul automatisé du convertisseur, décrit en détail dans l'article [2].
Le courant stable traversant la LED SPHCWTHDD803WHROJC utilisée à 9 W de consommation électrique doit être égal à 0,51 A (voir le tableau 2 dans [3]), soit environ 10 % de plus que le courant maximum de 0,45 A calculé par le programme. la taille proposée par le programme du circuit magnétique de EE13 à EE16, il faut vérifier que le convertisseur peut fournir le mode LED requis. Vous pouvez le vérifier en surveillant les paramètres de l'appareil fabriqué. Pour régler le mode convertisseur, vous devrez recalculer la résistance des résistances du diviseur de tension d'impulsion fourni à la broche DMG du microcircuit, ainsi que du capteur de courant. Pour ce faire, il faut utiliser les formules de calcul de la fiche de référence [1] ou la description technique du microcircuit [4]. Vous pouvez également utiliser la feuille de calcul Iamp805.xls jointe à l'article, développée par l'auteur. Ce résultat corrigé de la conception d'un convertisseur pour alimenter la LED SPHCWTHDD803WHROJC avec un courant stabilisé de 0,51 A est illustré par le schéma de circuit présenté sur la Fig. 1. La thermistance RK1 réduit l'impulsion de courant au moment de la connexion au réseau. Le pont de diodes VD1 redresse la tension du réseau. Les condensateurs C1 et C2 atténuent les ondulations de la tension redressée. Ces condensateurs et inductance L1 forment un filtre qui supprime le bruit impulsionnel du réseau d'alimentation et empêche également la pénétration des ondulations haute fréquence créées par le convertisseur. Le transformateur d'impulsions T1 possède un enroulement primaire (I) et deux enroulements secondaires (II et III). Le primaire (I) est shunté par un circuit composé d'une diode de protection VD2 connectée dos à dos et d'un VD3 conventionnel, qui limite la tension sur cet enroulement et protège ainsi le puissant transistor à effet de champ de sortie du microcircuit HVLED805 (DA1) de panne. La source de ce transistor (broches 1 et 2) est reliée au fil commun du microcircuit (broche 4) à travers la résistance R4, qui fait office de capteur de courant. L'enroulement II du transformateur T1 est utilisé pour alimenter le microcircuit DA1. La tension redressée par la diode VD4 et lissée par le condensateur C6 est appliquée à la broche d'alimentation VCC. La résistance R5 limite l'amplitude des impulsions de courant traversant la diode VD4. De plus, le signal de l'enroulement II via le diviseur de résistance R1R2 est fourni à la broche 6 de la puce DA1. En traitant ce signal, le microcircuit peut contrôler la tension sur la LED EL1 et le courant qui la traverse, comme décrit dans l'article [1]. L'enroulement III est utilisé pour alimenter la LED EL1. La tension de cet enroulement est redressée par la diode VD5, les ondulations haute fréquence sont supprimées par le condensateur C8, les ondulations basse fréquence sont supprimées par le condensateur C9. La résistance R6 est la charge minimale de l'alimentation. Le circuit de compensation de fréquence R3C3C4 évite la génération parasite du convertisseur à des fréquences supérieures à la principale. Le condensateur C5, connecté à la broche 5 de la puce DA1, est utilisé pour stabiliser le courant traversant la LED EL1, qui est également décrite dans l'article [1].
Le convertisseur est monté sur une carte de circuit imprimé (Fig. 2) en fibre de verre recouverte d'une feuille sur une face d'une épaisseur de 1,2 mm. La carte est conçue pour les éléments à montage en surface de taille 0805 et les éléments traversants. Il est fixé dans la lampe par trois vis sur poteaux isolants. Lors du développement de la carte, il a été pris en compte que le conducteur imprimé connecté à la borne de drain d'un puissant transistor de commutation dans la puce (DRAIN) lui sert de dissipateur thermique. Le transformateur d'impulsions T1 est enroulé sur un circuit magnétique EE16/8/5. L'enroulement I contient 120 tours de fil PETV-2 d'un diamètre de 0,21 mm (inductance de l'enroulement - 2 mH), l'enroulement II - 17 tours de PETV-2 d'un diamètre de 0,1 mm, l'enroulement III - 20 tours de fil de Litz 10x0,12. 60 mm. Lors de l'enroulement sur un châssis utilisant un enroulement inter-enroulement et une isolation intercouche, la première section de l'enroulement I de 60 tours est placée séquentiellement, puis l'enroulement III et la deuxième section de l'enroulement I de 0,17 tours, et la dernière est l'enroulement II. Les sections de l'enroulement I sont connectées à la borne libre du transformateur, cette borne n'est pas soudée à la carte. Pour obtenir l'inductance requise de l'enroulement primaire, il a été nécessaire de raccourcir le noyau central avec une lime aiguille diamantée pour former un entrefer non magnétique de XNUMX mm. La self L1 avec une inductance de 0,47... 1 mH provient d'une lampe à économie d'énergie défectueuse. Les diodes VD2 et VD3 sont connectées en un point commun par montage en surface. La résistance R4 (capteur de courant) est composée de deux résistances R4.1 et R4.2 connectées en parallèle de 2,2 Ohms, 0,125 W.
Structurellement, la lampe LED est réalisée sur la base d'une lampe fluorescente compacte défectueuse de 26 W, dont le ballast électronique et le cylindre en spirale ont été retirés. Dans le boîtier en plastique restant, du côté où est fixé le dissipateur thermique, une fenêtre de 25 mm de large est découpée, où la carte convertisseur est placée de manière à ce que les conducteurs imprimés et les éléments de montage en surface soient face au dissipateur thermique, comme indiqué sur la Fig. . 3. Les bords du circuit imprimé de 24 mm de large sont collés avec de la colle nitro au point de contact avec le corps de la lampe. Un dissipateur thermique d'un diamètre de 60 mm et d'une hauteur de 43 mm est vissé au corps, sur lequel la LED EL8 est pressée à l'aide de la pâte thermoconductrice KPT-2 avec quatre vis M1. La surface de refroidissement effective du dissipateur thermique est d'environ 300 cm2. Lors des tests, le mode de la LED EL1 a été testé : la tension continue était de 18 V avec un courant de 0,52 A. Ce mode est resté stable lorsque la tension d'alimentation variait à l'aide d'un autotransformateur de laboratoire dans la plage de 176...254 V. Si nécessaire, le courant de la LED peut être ajusté en sélectionnant les résistances R4.1 et R4.2, formant le capteur de courant R4. Lors de la première mise sous tension, la valeur maximale et la forme du courant du transistor de commutation étaient surveillées par la chute de tension aux bornes du capteur de courant - la résistance R4. La forme des impulsions de courant est en dents de scie. La valeur crête mesurée de 0,28 A est inférieure à la valeur maximale simulée par le programme de 0,303 A. De ce fait, l'absence de saturation du circuit magnétique a été confirmée. Le fonctionnement du convertisseur en modes court-circuit et coupure de charge a été testé. Les résultats de ces tests ont coïncidé avec les calculs selon le programme. À un courant de charge de 0,2 A, le convertisseur fonctionne en mode saut de vallée unique à une fréquence de 132 kHz. Lorsque le courant de charge augmente jusqu'à 0,4 A, une commutation se produit sur la première vallée, la fréquence augmente jusqu'à 140 kHz. Avec une nouvelle augmentation du courant de charge jusqu'à 0,53 A, la fréquence diminue jusqu'à 105 kHz. En mode fermeture de charge, le convertisseur génère des impulsions courtes d'une durée d'un peu moins de 13,5 μs à une fréquence de 2 kHz. Sans charge (LED), le convertisseur maintient une tension de sortie d'environ 20 V, générant des salves d'impulsions d'une fréquence de 2,17 kHz. Le rendement mesuré du convertisseur est de 82 % à une tension secteur de 220 V. Les mesures ont montré que la température du microcircuit dans des conditions thermiques stables ne dépasse pas 54 °C. Dans une lampe LED (Fig. 3), la température du boîtier LED en régime permanent ne dépasse pas 62 °C. En tenant compte de la résistance thermique de la transition cristal-boîtier de 2,24 °C/W, nous pouvons estimer la température du cristal à 62 + 9-2,24 = 82 °C, ce qui est bien inférieur à la valeur maximale admissible de 150 « C [3 ] et est tout à fait acceptable du point de vue de la durabilité de l'appareil.
Pour comparer une lampe LED avec une lampe à incandescence de 100 W, la lumière des deux lampes est dirigée à la même distance sur une plaque de plexiglas laiteux. Comme on peut le voir sur la Fig. 4, le point lumineux de la lampe LED située à droite est sensiblement plus lumineux que celui de la lampe à incandescence. littérature
Auteur : S. Kosenko
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