Апгрейд ночника: фонарь на дачу

Вчера вечером руководящая и направляющая сила в лице мамы поставила мне задачу: сделать что-то, чем уже в эту субботу можно будет освещаться на даче у знакомых.

Времени остается не так много, а в субботу мне, кроме всего прочего, сдавать экзамен по РТЦиС, отчего бежать в магазин за деталями и делать что-то серьезное решительно некогда. И потому я стал рыться в закромах на предмет чего-нибудь светящегося (но, естесственно, не лампочки накаливания) и чего нибудь, чем это светящееся можно запитать. Да, на даче из электричества два аккумулятора от машины, так что питание — 12В.

В закромах отыскался уже порядком времени назад скреативленный мной источник тока для светодиодов на MC34063 и пара диодов LXML-PWN1-0080, а еще по пути домой я купил китайский ночник на батарейках:





Внутри лампочка накаливания:



Естесственно, я решил поменять ее на светодиоды.



Схема источника:



Лампочку — в музей! Светодиоды — вот будущее освещения!



Стабилизатор тока дивно встал в отсек для батарей:



Классные ночники… Надо будет потом купить еще.

Собрал, включил, работает. Потребляемая мощность — 3.12Вт, измеренный КПД преобразователя на этой (не совсем оптимальной, надо признать) печатной плате — ~77%.

Все, задача выполнена. Пойду ботать РТЦиС…

***

Для интересующихся, РТЦиС — Радиотехнические Цепи и Сигналы.
  • +3
  • 03 июня 2011, 19:22
  • _YS_

Комментарии (30)

RSS свернуть / развернуть
Миленько. Надо купить такой и запилить ночничок. А как сиды закреплены?
0
  • avatar
  • Vga
  • 03 июня 2011, 22:01
А как сиды закреплены?

Хитро. ;-)

Вообще эти диоды надо монтировать на MCPCB, они кагбэ SMD. :-) Но я отпилил фланец от горелой 7805 и припаял оные на него теплоотводящими площадками, питание подпаял навесными проводками. Сам фланец прикрутил винтом к радиатору, предварительно помазав КПТ-8.
0
Я тоже похожий ночничек переделовал: питанние от штатных батареек, один одноватный СИД, а преобразователь на двух транзисторах сколхозил.
0
По какой схеме? И зачем преобразователь? Тут например 4 батарейки, более чем достаточно, чтобы запитать через резистор (я как-то не уверен в том, что преобразователь на паре транзисторов ток стабилизирует, хотя может быть и да...).
0
Ну, мне кажется, импульсник все же получше резистора будет. Например (утянуто с сайта elm chan'а):

<img src=«elm-chan.org/works/led2/led2.png»\>

— более-менее пристойная схема, даже с примитивной стабилизацией тока. :-)
0
По ней и делал?
0
Что-то похожее, но даже без специальной стабилизации тока. Блокинг-генератор на определённом участке выходной характеристики и так ведёт себя почти как источник тока.
0
На определенном. Стоит изменить напряжение питания…
Хотя китайцы в дешевых step-up драйверах нередко ставят CV драйвер на 3.3 или 5В. Ток ограничивается (при условии полуторавольтового питания) параметрами дросселя.
0
Ну, конечно, при падении напряжения питания в два раза, ток через СИД тоже падает, но не в два раза, а где-то на треть. А главное, фонарь продолжает светить даже при глубокой разрядке батарей, пусть и с пониженной яркостью.
0
хоть бы для полных валенков типа меня объяснил суть этого прибора. что мешало подключить через большой резистор? какой бы тогда была потребляемая мощность?
и как быстро с таким светом высадится аккумулятор?
0
Тогда бы порядка половины мощности выделялось на этом резисторе. Ну и плюс сия схема стибилизирует ток через диоды.
и как быстро с таким светом высадится аккумулятор?
А почему бы не посчитать самому? Мощность указана, напряжение известно — отсюда получим потребляемый ток. Аккумы от машины обычно имеют емкость порядка 55Ач, т.е. способны в течение часа отдавать ток 55А. Если ток меньше — во столько же раз (ну, примерно, зависимость не совсем линейна) дольше проработает аккум. Итого — часов 150 протянуть должен,, если только на эту лампочку работает.
0
У меня есть неопубликованная статья про эту схему. Если есть желание, могу как-нибудь допилить ее до божеского вида и выставить на обозрение общественности. Сейчас времени нет, говорю же, завтра экзамен.

Вкратце о том, почему светодиоды нельзя подключать напрямую к батарейке, и почему мощные диоды не стоит питать через резистор я уже писал тут: radiokot.ru/forum/viewtopic.php?p=364033#p364033

Ну и КПД, да. Рассчитаем гипотетический резистор:

Измеренное среднее падение на диодах 6.6В, ток 0.36А (чуть больше паспортного). Питание 12В. => Нужен гипотетический резистор (12-6.6)/0.36=15 Ом (уже плохо).

Мощность его — 5.4*0.36=2Вт. Диоды потребляют 6.6*0.36=2.4Вт.

Общее потребление будет, очевидно, 2+2.4=4.4 Вт

Откуда КПД=2.4/4.4=54%, т.е. половину мощности спускаем в тепло, да еще и ток диодов стабилизируем крайне фигово, так что долго они не протянут.

Предложенная же схема имеет КПД 77% (и это еще при плохой разводке на скорую руку), и поддерживает ток с точностью ~3% в интервале напряжений от 10 до 20В.

и как быстро с таким светом высадится аккумулятор?

Измеренное потребление тока — 0.26A. Автомобильный акк имеет емкость 55А/ч. Тогда он полнстью разрядится от этой схемы (в идеале) за 55/0.26=212 часов, т.е., больше недели.
0
Ну, питать через резистор вполне можно. Правда, считать его лучше под худший случай — а значит, в остальных диод будет несколько недокормлен. А худший здесь — 14В с акка и минимальное падение на диоде… эээ… 2.55В. 9В на резисторе. Учитывая, что противоположный случай — 10В на акке и 3.99 на СИДе — получается не очень хорошо. Впрочем, СИД одноамперный, и поэтому вполне можно заложить ток 0.35А на типичных напряжениях — т.е. 12-13В на акке и 3.3 на диоде. Тогда худший случай — 0.6А (9В/15ом) — это меньше нормального для диода тока (0.7А).

Кстати, почему СИДы запитаны всего на 0.35А? Я бы их (тем более что есть стабилизация тока и) запитал ближе к максимальному току. 0.7А хотя б.

КПД 77% (и это еще при плохой разводке на скорую руку)
Ну от разводки там не КПД зависит, ЕМНИП. Алсо, на КПД влияет то, что в топологии step-down транзистор микросхемы оказывается включен по схеме Дарлингтона, с падением напряжения на нем порядка 1.5-2В.
0
Кстати, почему СИДы запитаны всего на 0.35А? Я бы их (тем более что есть стабилизация тока и) запитал ближе к максимальному току. 0.7А хотя б.
А там 34063 в соике да еще и без внешнего ключа… грецо будет.
0
Можно было PNP ключик влепить. И ток больше, и КПД выше (он будет открываться до насыщения).
0
Во первых, по ДШ максимальный долговременный ток этих диодов 0.35А, так что я и так их слегка разогнал. Во вторых, проблемы с охлаждением — радиатор маловат и корпус закрытый. Ну и да, неохота было внешний ключ ставить.
0
Не нашел такого. Нашел только maximum DC current 1000mA. А на 350 просто традиционно параметры указываются. К тому же типичные параметры там указаны для тока 700мА. Так что ИМХО это трехваттник, а не одноваттник. А радиатор можно и побольше поставить. И внешний ключ влепить, выше КПД будет. Опять же, можно оставить только один диод — тогда хватит и радиатора, и ключа.
0
Нашел только maximum DC current 1000mA.

Угу. А я еще вот что нашел:

В самом начале:

All characteristic charts where the thermal pad is kept at constant temperature (25ºC typically) are measured with current pulse duration of 20 ms. Under these conditions, junction temperature and thermal pad temperature are the same.

У меня никак не 20мС и не 25°С, так что…

Далее:

Absolute Maximum Ratings
DC Forward Current (mA) 1000
LED Junction
Temperature [1] 150°C

Т.е. — 1А это тот ток, после которого он сразу сгорит, но никак не рабочий.

И ниже:

Notes for Table 5:
1. Proper current derating must be observed to maintain junction temperature below the maximum.

А еще посмотрите на картинку под названиями (их три штуки) «Current Derating Curve for %current% mA Drive Current Cool-White, Neutral-White and Warm-White».

Так что по факту он все-таки одноваттник. А разгон приведет к ускоренной деградации.
0
Ускоренная деградация — да, есть такая проблема, но ночнику с аккумуляторным питанием она грозит врядли. Хотя, с твоим аккумулятором… Это Li-Ion в фонаре столько не протянет, сколько светодиод даже при повышенной деградации :) Но судя по графику, при хорошем теплоотводе (15K/W) и температуре среды не выше 40 градусов на ампере гонять можно. А на 0.7А — и при более мягких условиях. Но для одноваттников, ЕМНИП, 350мА — это уже maximum DC current.
0
Алсо, насчет импульса — насколько я понял, там говорится о методике замера температурозависимых характеристик — т.е. при этих условиях диод не успевает прогреться и характеристики не уплывают прямо во время измерения.
0
т.е. при этих условиях диод не успевает прогреться и характеристики не уплывают прямо во время измерения.

Именно. Потому измеренным по такому методу параметрам не то чтобы нельзя доверять, но относиться надо очень осторожно.

Хотя, с твоим аккумулятором…

Именно. Более того, нормальную сеть туда провести обещают нескоро, так что этот фонарь должен пережить не один аккумулятор…

Но судя по графику, при хорошем теплоотводе (15K/W) и температуре среды не выше 40 градусов на ампере гонять можно.

Я уже говорил, что радиатор маловат — ставил, что нашел, а корпус закрытый. И, кстати, когда зимой мой крестный топит печку, думаю, в доме не то что сорок градусов, а все четыреста.
0
Именно. Потому измеренным по такому методу параметрам не то чтобы нельзя доверять, но относиться надо очень осторожно.
Нифига подобного. Это параметры для 25С. А если интересуют для другой температуры — полдаташита занято графиками зависимости всего этого от температуры.
Именно. Более того, нормальную сеть туда провести обещают нескоро, так что этот фонарь должен пережить не один аккумулятор…
Кривые деградации в даташите не указаны, но если не превышать температуру кристалла градусов в 100, прослужит он достаточно долго.
Ну и у тебя тепловое сопротивление перехода к радиатору небольшое, так что вполне можно выкинуть один диод и запитать второй двойным током (0.7А). Температурные условия почти не изменятся. Хотя нагрев, конечно, стоит проконтролировать.
0
Ну, этот фонарь уже уехал. Кстати, визуально он ярче 20Вт галогенки. А в следующем попробую запитать эти диоды на 700мА.

Вообще, я всегда оставляю запас. И если указано, что предельный ток 1А, то я ограничусь где-то семьюстами миллиамперами.
0
А какую функцию выполняет операционник?
0
Тов. dima_m совершенно прав. Еще можете почитать тут (более развернуто).
0
Большое спасибо за ответы.
0
Да не за что. :)
0
Измерял, но, честно, сейчас уже не помню. ~50мВ (???) по-моему было. Фонарь уже давно уехал на дачу, так что еще раз померять никак. Частоту можно прикинуть из расчетных соотношений для MC34063, исходя из номинала конденсатора.

470uF will be enough for anybody. :) Вообще по-уму надо ставить low-ESR, и, желательно, зашунтировать керамикой (0.1uF). Но и так неплохо. Не помню, упоминал ли я об этом в статье, но измеренный КПД получился в районе 80% — не Бог весть как круто, но вполне пристойно.
0
  • avatar
  • _YS_
  • 18 сентября 2011, 11:21
Можно было поставить внешний насыщающийся PNP ключ, КПД был бы выше.
0
  • avatar
  • Vga
  • 18 сентября 2011, 13:23
Можно было бы.
0
Только зарегистрированные и авторизованные пользователи могут оставлять комментарии.