Lampes d'éclairage de secours à LED. Encyclopédie de la radioélectronique et de l'électrotechnique

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En cas de panne de tension secteur dans les locaux techniques ou de service, il est conseillé de maintenir au moins un niveau d'éclairage minimum afin de prendre certaines mesures pour éliminer le défaut ou quitter la pièce. Dans ce cas, des lampes qui peuvent briller pendant un certain temps après avoir coupé la tension secteur seront utiles. Ils nécessiteront une source d’alimentation autonome ou un dispositif de stockage d’énergie, par exemple un gros condensateur ou une batterie. Il est conseillé d'utiliser des lampes LED comme éclairage de secours, car ce sont les plus économiques.

Pour que la lampe puisse briller même après une panne de courant, elle doit bien entendu contenir une source d'énergie intégrée. Dans le cas le plus simple, il peut s'agir d'un condensateur à oxyde de capacité relativement importante, capable d'accumuler en mode veille une énergie suffisante pour maintenir un faible éclairement de la pièce pendant plusieurs dizaines de secondes.

Fig. 1

Le schéma d'une telle lampe d'éclairage de secours est présenté sur la Fig. 1. Il peut être réalisé sur la base d'une lampe LED produite dans le commerce ou réalisé indépendamment sur la base d'éléments d'une lampe de poche à LED ou de LED individuelles (voir l'article « Lampe réseau à partir de LED de lampe de poche » dans « Radio », 2013, No .2, p.26). En mode veille, les LED connectées en série sont alimentées à partir d'une source constituée d'un condensateur ballast C1, d'un pont de diodes VD1-VD4 et d'un condensateur de lissage C2. Le condensateur C3 est un condensateur de stockage ; immédiatement après l'application de la tension secteur, il est chargé depuis le pont redresseur via la diode VD6, et lorsque les LED commencent à briller, via la résistance R3 depuis le redresseur demi-onde sur la diode VD5. Un stabilisateur de courant est monté sur les transistors VT1, VT2, assurant une décharge uniforme du condensateur C3 et maintenant une luminosité constante des LED en mode secours.

En mode veille, le courant traversant les LED dépend principalement de la capacité du condensateur C1, du courant stabilisateur (dans ce cas, environ 1 mA) et du nombre de LED N (par exemple, avec N = 21 et la capacité du condensateur indiquée dans sur le schéma, ce courant est d'environ 20 mA ). La résistance R2 limite la surtension du courant de charge lorsque la lampe est allumée, et via la résistance R1, le condensateur C1 se décharge lorsqu'il est éteint. En cas d'urgence, lorsque la tension secteur est perdue, les LED sont alimentées par le condensateur de stockage C3 via un stabilisateur de courant. Un éclairage minimum constant est maintenu pendant environ 20 s, après quoi la luminosité des LED diminue progressivement sur environ 30 s. La durée de l'éclairage de secours peut être augmentée en augmentant la capacité du condensateur C3.

Fig. 2

Toutes les pièces, à l'exception des LED, sont montées sur un circuit imprimé dont le dessin est illustré à la Fig. 2. Résistances - C2-33, P1-4, condensateurs C2, C3 - oxyde importé, C1 - provenant d'une lampe fluorescente compacte (CFL) à économie d'énergie défaillante ou importée, conçues pour fonctionner à une tension alternative de 250...400 V. À partir du 1N4007, des diodes en ont également été retirées. Transistor bipolaire - l'une des séries KT315, KT3012. La carte montée est placée dans un boîtier en plastique du CFL avec les pièces tournées vers la base.

La petite capacité du condensateur de stockage C3 ne permet pas à la lampe de rester allumée longtemps en mode secours. Une augmentation de sa capacité entraîne une augmentation significative des dimensions. Une solution à cette situation peut être d'utiliser un ionistor - un condensateur de grande capacité (jusqu'à plusieurs farads). Cependant, la tension nominale de l'ionistor ne dépasse généralement pas 5 V, il peut donc alimenter une ou plusieurs LED connectées en parallèle.

Fig. 3

Le schéma d'une telle lampe est présenté sur la Fig. 3. En mode veille, les LED sont alimentées par un redresseur utilisant des diodes VD1-VD4, connectées au réseau via le condensateur ballast C1. Dans ce cas, un courant d'environ 1 mA circule dans les LED EL3-ELN-20 connectées en série, et trois fois moins dans chacune des ELN-2-ELN connectées en parallèle. Pour égaliser le courant qui les traverse, des résistances de limitation de courant R3-R5 sont utilisées, qui, lors de la configuration, sont sélectionnées de manière à ce que la tension totale chute à leurs bornes et que les LED ELN-2-ELN ne dépassent pas 4,5...5. V. L'ionistor est chargé à cette tension C3. Pour la première fois après avoir allumé la lampe (jusqu'à ce qu'elle soit chargée à une tension de 3...3.3 V), les LED ELN-2-ELN ne s'allument pas.

En cas de panne de tension secteur, l'ionistor commence à se décharger à travers ces LED et seules celles-ci s'allument dans la lampe. La durée de la lueur dépend de la capacité de l'ionistor et du nombre de LED qui y sont connectées. Une augmentation de leur nombre nécessite une augmentation proportionnelle de la résistance des résistances connectées en série avec elles, et comme le courant de décharge de l'ionistor augmente, la durée de l'éclairage de secours est réduite.

Vous pouvez prolonger considérablement la lueur de la lampe en mode d'urgence en remplaçant l'ioniseur par une batterie Li-ion de petite taille (ou une batterie de batteries Ni-Cd) provenant d'un téléphone portable ou d'un radiotéléphone. À l'aide d'une sélection de résistances R3-R5 (avec la batterie déconnectée), une tension de 2...4 V est installée sur celles-ci et les LED ELN-4,1-ELN connectées en série avec elles lors de l'utilisation d'une batterie Li-ion, ou 4,3...4,4 V, si une batterie de trois batteries Ni-Cd ou Ni-MH est utilisée (c'est à ces valeurs de tension qu'elles sont chargées en mode veille). En cas de panne de tension secteur, les LED ELN-2-ELN sont alimentées par la batterie. Sa réserve d'énergie est suffisante pour plusieurs heures de fonctionnement continu. Au fur et à mesure de la décharge, sa tension et son courant traversant les LED diminuent, mais en raison de leur caractéristique courant-tension non linéaire, une décharge complète ne se produira pas. L'interrupteur SA1 peut être installé en série avec la batterie pour l'éteindre, par exemple lors du transport de la lampe.

Pour augmenter la luminosité des lampes assemblées selon le schéma de la Fig. 3, En mode d'urgence, le nombre de LED connectées en parallèle doit être augmenté. En principe, vous pouvez allumer toutes les LED de la lampe en parallèle, mais dans ce cas, pour assurer une luminosité normale en mode veille, vous devrez augmenter considérablement la capacité du condensateur ballast C1, ce qui entraînera une augmentation indésirable (jusqu'à plusieurs centaines de milliampères) du courant consommé par le réseau. De plus, si la batterie est déchargée, la luminosité de la lampe après la mise sous tension peut être faible, car une partie importante du courant servira à charger la batterie.

Fig. 4

Une solution possible pour sortir de cette situation est une connexion en série de plusieurs groupes de LED connectées en parallèle (Fig. 4). Pour fabriquer une telle lampe, un circuit imprimé provenant d'une lampe de poche avec 32 LED connectées en parallèle a été utilisé. Sur le tableau, ils sont situés comme ceci : 4 - au centre, 17 - le long de la circonférence extérieure, 11 - le long de la circonférence intermédiaire. Ces derniers sont répartis dans un groupe (EL12-EL22), alimenté en mode secours par batterie, et les autres sont divisés en deux groupes, dont l'un contient également 11 LED (EL1-EL11), et le second - dix (EL23 -EL32). Ces groupes et la résistance de limitation de courant R3 sont connectés en série, pour lesquels les conducteurs imprimés correspondants sur la carte sont coupés et les connexions nécessaires sont réalisées avec des morceaux de fil isolé.

Le courant consommé par cette lampe est déterminé par la capacité des condensateurs du ballast C1, C2 et est d'environ 100 mA, c'est-à-dire qu'un courant d'environ 9 mA traverse chaque LED. Le condensateur C3 atténue les ondulations de la tension redressée, rendant les LED plus uniformes. En mode veille, la tension sur les LED EL12-EL22 et la résistance R3 (sélectionnée lors de la configuration) chute à environ 4,1 V, à laquelle la batterie Li-ion G1 est chargée. Si une batterie de trois batteries Ni-Cd ou Ni-MH est utilisée, cette tension doit être augmentée à 4,4 V. Le commutateur SA1 remplit la même fonction que dans la conception précédente.

Fig. 5

Toutes les pièces, à l'exception des LED et de la résistance R3, sont montées sur un circuit imprimé en feuille de fibre de verre, réalisé selon le dessin montré sur la Fig. 5. La carte montée et la batterie sont placées dans un boîtier d'un diamètre de 57 mm provenant d'une CFL de 35 W de sorte que les condensateurs C1 et C2, pré-enveloppés de ruban isolant, se trouvent dans la partie de base. L'interrupteur est installé sur sa paroi latérale. L'apparence de la lampe est montrée sur la Fig. 6.

Fig. 6

Pour que la luminosité d'une lampe avec des LED connectées en série reste la même en mode secours qu'en mode veille, elle doit être complétée par un convertisseur élévateur de tension alimenté par batterie. Le schéma d'une telle lampe est présenté sur la Fig. 7. En mode veille, les LED EL1-ELN sont alimentées par un courant de 15...20 mA provenant d'un bloc d'alimentation composé d'un condensateur ballast C1, d'un pont de diodes VD1 - VD4 et d'un condensateur de lissage C2. La tension à laquelle la batterie G1 est chargée est réglée en sélectionnant la résistance R3.

Riz. 7 (cliquez pour agrandir)

Le convertisseur de tension contient un microcircuit DD1, un transistor VT1, un transformateur d'impulsions élévateur T1 et un redresseur à diode VD6-VD9. L'élément DD1.1 contient un générateur d'impulsions avec une fréquence de répétition d'environ 30 kHz, et l'élément DD1.2 contient un formateur d'impulsions de contrôle. Les éléments DD1.3, DD1.4 connectés en parallèle remplissent les fonctions d'un étage tampon inverseur. Depuis sa sortie, des impulsions sont envoyées à la grille du transistor à effet de champ de commutation VT1. Lorsqu'elle est alimentée par le secteur et que les contacts de l'interrupteur SA1 sont fermés, la batterie G1 est chargée via les LED EL1 -ELN-1 et la diode Zener VD5. L'une des entrées de l'élément DD1.1 (broche 5) est alimentée par une tension de polarité positive (environ 4 V) via la résistance R4, et une tension de polarité négative (environ 5 V) est alimentée via la résistance R6 par la diode Zener VD5.

De ce fait, la tension à cette entrée est faible, le générateur est inhibé et le convertisseur ne fonctionne pas. En cas de panne de tension secteur, l'entrée de l'élément DD1.1 reçoit une tension de haut niveau de la batterie G1, le générateur s'allume et les LED sont alimentées en tension d'alimentation par le redresseur à l'aide des diodes VD6-VD9. À l'aide de la résistance d'ajustement R7, vous pouvez faire varier la durée des impulsions de commande dans une large plage et ainsi la luminosité de la lampe en mode d'urgence. La fonctionnalité du convertisseur est conservée lorsque la tension d'alimentation est réduite à 2,8 V.

Fig. 8

Les résistances R1, R2 (MLT), les condensateurs C1 (K73-17 ou de CFL), C2 (oxyde importé) et les diodes VD1-VD4 (également de CFL) sont placés sur un circuit imprimé double face dont le dessin est montré sur la fig. 8. L’installation se fait principalement en surface. Le condensateur C2 est installé parallèlement à la carte et collé dessus avec de la colle Moment. Quatre trous sur le côté droit de la carte sont destinés au passage des fils des diodes VD1-VD4 (ils sont soudés aux conducteurs imprimés des deux côtés). Après vérification, la carte montée est enveloppée dans deux couches de ruban isolant et placée dans la base du boîtier CFL.

Fig. 9

Le convertisseur est assemblé sur un circuit imprimé réalisé selon le dessin de la Fig. 9. Installation - surface. Les condensateurs C5-C7 et les diodes VD6-VD9 proviennent de CFL, la résistance d'ajustement R7 est SPZ-19a.

Pour la fabrication du transformateur T1, une self de ballast d'une CFL de 10 W a été utilisée. Il est nécessaire de sélectionner un starter dont la conception permet d'enrouler un enroulement supplémentaire sans démontage - 10 tours de fil MGTF-0,2. Dans le transformateur, il servira d'enroulement primaire (I) et l'enroulement secondaire (II) deviendra l'enroulement d'inductance.

Une batterie Li-ion d'un téléphone portable est collée sur la carte du côté exempt d'éléments. Switch SA1 - slide PD9-1 ou similaire importé. L'apparence du convertisseur avec la carte LED (à partir d'une lampe réseau avec une connexion en série de 21 LED) est illustrée à la Fig. dix.

Fig. 10

En conclusion, il convient de noter que le convertisseur boost peut également être assemblé sur un microcircuit spécialisé, ce qui réduira d'ailleurs sa taille. Une lampe avec convertisseur peut être utilisée comme lampe de poche portative, mais dans ce cas, il est conseillé d'utiliser une batterie composée de trois piles Ni-MH comme source d'alimentation.

Auteur : I. Nechaev

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