Схема подключения светодиода

Схема подключения светодиода — зажигает любой светодиод

Схема подключения светодиода-1

Схема подключения светодиода — показанная на Рисунке 1 принципиальная схема позволяет зажечь светодиод любого типа от одно элементной батареи с напряжением от 1 В до 1.5 В. В этот диапазон попадают щелочные, угольно-цинковые, NiCd и NiMH одно элементные батареи и аккумуляторы. Основная область использования схемы — светодиодные фонарики, такие как красный фонарь астронома, не мешающий ночному наблюдению, или обычный фонарик общего назначения.

Схему можно использовать с любыми светодиодами — от инфракрасного (1.2 В) до синего или белого (3.5 В). Устройство устойчиво к разбросу напряжений светодиодов и отдает относительно постоянную мощность. Кроме того, оно компенсирует изменения напряжения батареи. Схема подключения светодиода представляет собой обратно-ходовой повышающий преобразователь без обратной связи, работающий в режиме прерывистого тока дросселя. Функцию основного ключа, передающего энергию в дроссель L,, выполняет транзистор Q2. Когда Q2 закрывается, L1 во время обратного хода отдает накопленную энергию в светодиод.

Схема подключения светодиода-2

Усилитель на транзисторе 2N3904

Инвертирующий усилитель на транзисторе Q1 управляет инвертирующим ключом Q2. Резисторы R4, R5 и R2 образуют цепь обратной связи схемы. Две инверсии в петле обратной связи создают не инвертирующую, то есть регенеративную (положительную) обратную связь. Если заменить дроссель L1 резистором, схема превратится в классический двустабильный триггер. Дроссель блокирует постоянную составляющую сигнала обратной связи, оставляя только переменную. Таким образом, схема нестабильна, что заставляет ее генерировать. Время включения Q2 зависит от времени, которое требуется току дросселя L1, чтобы достигнуть уровня, при котором Q2 больше не может находиться в состоянии насыщения.

Схема подключения светодиода-3
От такой батарейки — таблетки на 3 Вольта можно запитать светодиод

На этом этапе схема выключается на время, пока энергия передается в светодиод, после чего процесс повторяется. Поскольку ток поддерживается индуктивностью, до тех пор, пока остается накопленная в ней энергия, она, по существу, является источником тока. Индуктивность может работать с любым напряжением, необходимым для поддержания постоянного уровня ее тока. Это свойство позволяет схеме на Рисунке 1 подстраиваться под напряжение светодиода.

Импульсное питание светодиода

Питание светодиода на Рисунке 1 осуществляется импульсами высокой частоты. Величина индуктивности дросселя может варьироваться в достаточно широких пределах, поскольку от нее зависит только частота генерации. В маловероятном случае, если индуктивность дросселя слишком велика, будут заметны мерцания светодиода. Если индуктивность слишком мала, на передний план выходят потери переключения, и падает КПД схемы. При номиналах компонентов, указанных на Рисунке 1, частота генерации составляет 50 кГц, что можно считать разумным компромиссом.

Схема подключения светодиода и указанный на ней диод D1 предназначен для компенсации изменения напряжения батареи. Благодаря действию делителя напряжения в узле 4, D1 обеспечивает изменение уровня ограничения в процессе работы. Чем выше напряжение питания, тем выше уровень ограничения, и, соответственно, меньше глубина обратной связи. Q1 инвертирует это пороговое напряжение, чтобы уменьшить открывающее напряжение на базе Q2 при более высоких напряжениях батареи. Для этой схемы были выбраны транзисторы 2N3904, однако подойдут любые малосигнальные n-p-п приборы.

Принцип работы схемы

В конце цикла заряда дросселя ток Q2 достигает высоких значений. За счет внутреннего сопротивления базовое напряжение, необходимое для открывания транзистора, увеличивается. Соответственно, делитель R2-R1 в базе транзистора Q1 поднимает коллекторное напряжение и, таким образом, управляет конечным током Q2. Импульсы тока, управляющего светодиодом, имеют треугольную форму с пиковым уровнем приблизительно 120 мА и средним значением порядка 30 мА для красных светодиодов и 15 мА для белых.

Такие уровни обеспечивают приемлемую яркость свечения без чрезмерной перегрузки светодиода. Потребляемый схемой ток равен приблизительно 40 мА. NiMH аккумулятор типоразмера АА емкостью 1600 мА-ч может питать светодиод примерно четыре часа. Дроссель L1 должен быть в состоянии без насыщения пропускать пиковый ток схемы. Общая стоимость показанного на Рисунке 1 устройства меньше цены белого светодиода.

Увеличение количества светодиодов

При желании количество светодиодов можно увеличить, используя более сильно-точные устройства и большее число элементов батареи. В этом случае светодиоды можно включить последовательно. Если же вы включите их параллельно, светодиодам понадобятся выравнивающие резисторы. Чтобы получить удобный, хотя и не управляемый источник питания постоянного тока для других целей, выходное напряжение схемы можно выпрямить и отфильтровать.