Вы находитесь здесь: Главная > Светодиоды > Низковольтное питание светодиодов

Низковольтное питание светодиодов

Низковольтное питание светодиодовСветодиодные источники оптического излучения видимого спектра, в силу конструктивных особенностей не могут сиять при напряжении ниже 1,6… 1,8 В. Это событие резко ограничивает возможность внедрения светодиодов в устройствах, с низковольтным (от 1-го гальванического элемента) питанием. Предлагаемые светодиодные излучатели с низковольтным (0,1… 1,6 В) питанием можно использовать для индикации напряжений, передачи данных по оптическим каналам связи и т. д. Для их питания можно использовать и химические элементы сверхмалого напряжения, в каких электролитом служат увлажненная почва либо на биологическом уровне активные среды.

Обилие схем низковольтного питания светодиодов можно свести к двум главным разновидностям преобразования напряжения малого уровня в напряжение высочайшего. Это схемы с емкостными и индуктивными накопителями энергии.

На рис.1 показана схема питания светодиода с внедрением принципа удвоения напряжения питания. Генератор низкочастотных импульсов, частота следования которых определяется цепочкой R1-C1, а длительность — R2-C1, выполнен на транзисторах p-n-р и n-p-n структуры. С выхода генератора недлинные импульсы через резистор R4 подаются на базу транзистора VT3, в коллекторную цепь которого включен красноватый светодиод HL1 и германиевый диодик VD1. Меж выходом генератора импульсов и точкой соединения светодиода и германиевого диодика подключен электролитический конденсатор С2 большой емкости.

Рис.1. Cхема питания светодиода по принципу удвоения напряжения В период длительной паузы меж импульсами (транзистор VT2 закрыт и не проводит ток) этот конденсатор заряжается через VD1 и R3 до напряжения источника питания. При генерации недлинного импульса транзистор VT2 раскрывается. Негативно заряженная обкладка конденсатора С2 оказывается соединенной с положительной шиной питания. Диодик VD1 закрывается. Заряженный конденсатор С2 оказывается подключен поочередно с источником питания и нагружен на цепочку: светодиод — переход эмиттер-коллектор транзистора VT3. Так как этим же импульсом транзистор VT3 отпирается, его сопротивление эмиттер-коллектор миниатюризируется. Таким макаром, фактически двойное напряжение питания (исключая малозначительные утраты) оказывается краткосрочно приложенным к светодиоду — следует его колоритная вспышка. После чего процесс заряда-разряда конденсатора С2 временами повторяется.

При использовании светодиодов типа АЛ307КМ с напряжением свечения 1,35… 1,4 В, рабочее напряжение генератора составляет 0,8…1,6 В. Границы спектра определены так: нижняя показывает напряжение начала свечения светодиода, верхняя — напряжение, при котором потребляемый устройством ток равен 20 мА.

Так как генератор работает в импульсном режиме, генерируются калоритные вспышки света, привлекающие внимание. В схеме нужно использовать хотя и низковольтный, но достаточно массивный электролитический конденсатор С2 большой емкости.

Источники низковольтного питания светодиодов на базе мультивибраторов изображены на рис.2, 3. 1-ый из их выполнен на базе асимметричного мультивибратора, вырабатывающего недлинные импульсы с большой междуимпульсной паузой. Накопитель энергии — конденсатор СЗ — временами заряжается от источника питания и разряжается на светодиод, суммируя свое напряжение с напряжением питания.

Рис.2. Источник низковольтного питания светодиода

на базе асимметричного мультивибратора (импульсный нрав свечения)

Генератор (рис.3) обеспечивает, в отличие от предшествующей схемы, непрерывный нрав свечения светодиода. Устройство выполнено на базе симметричного мультивибратора и работает на завышенных частотах. В связи с этим емкости конденсаторов в этой схеме довольно малы. Естественно, яркость свечения приметно понижена, но средний ток, потребляемый генератором при напряжении питания 1,5 В, не превосходит 3 мА.

Рис.3. Источник низковольтного питания светодиода

на базе симметричного мультивибратора (непрерывный нрав свечения)

Низковольтное питание светодиодовПреобразователи напряжения конденсаторного типа (с удвоением напряжения) для питания светодиодных излучателей на теоретическом уровне могут обеспечить понижение рабочего напряжения питания только до 60%. Внедрение в этих целях многокаскадных умножителей напряжения малоперспективно в связи с прогрессивно вырастающими потерями и падением КПД преобразователя.

Более перспективны в плане предстоящего понижения напряжения питания преобразователи с индуктивными накопителями энергии. Приметно снизить нижнюю границу напряжения питания стало вероятным за счет перехода на LC-варианты схем генераторов, использующих индуктивные накопители энергии.

В качестве индуктивного накопителя энергии в первой из схем (рис.4) применен телефонный капсюль. Сразу со световым излучением генератор производит акустические сигналы. При увеличении емкости конденсатора до 200 мкФ генератор перебегает в импульсный режим работы, вырабатывая прерывающиеся световые и звуковые сигналы. В качестве активного элемента употребляется несколько необыкновенная структура — последовательное соединение транзисторов различного типа проводимости, окутанных положительной оборотной связью.

Рис.4. Источник с индуктивным накопителем энергии (телефонный капсюль)

Преобразователи напряжения для питания светодиода на рис.5 и 6 выполнены на аналогах инжекционно-полевых транзисторов. 1-ый из преобразователей (рис.5) употребляет комбинированную индуктивно-емкостную схему увеличения выходного напряжения, сочетая принцип емкостного удвоения напряжения с получением завышенного напряжения на коммутируемой индуктивности.

Рис.5. Преобразователь напряжения для питания светодиода

Низковольтное питание светодиодовна аналоге инжекционно-полевого транзистора — вариант 1

Более прост генератор на аналоге инжекционно-полевого транзистора (рис.6), где светодиод сразу исполняет роль конденсатора и является нагрузкой генератора. Устройство работает в узеньком спектре питающих напряжений, но яркость свечения светодиода достаточно высока, так как преобразователь является чисто индуктивным и имеет высочайший КПД.

Рис.6. Преобразователь напряжения для питания светодиода

на аналоге инжекционно-полевого транзистора — вариант 2

На рис.7 показан генератор трансформаторного типа для питания светодиодов низковольтным напряжением. Генератор содержит три элемента, одним из которых является светоизлучающий диодик. Без светодиода устройство является простым блокинг-генератором, при этом на выходе трансформатора может формироваться достаточно высочайшее напряжение. Если в качестве нагрузки генератора использовать светодиод, он начинает ярко сиять. В схеме в качестве трансформатора применено ферритовое кольцо Ф1000 К10x6x2,5. Обмотки трансформатора имеют по 15.. .20 витков провода ПЭВ поперечник 0,23 мм. В случае отсутствия генерации концы одной из обмоток трансформатора меняют местами.

Низковольтное питание светодиодовРис.7. Генератор трансформаторного типа для питания светодиодов низковольтным напряжением

При переходе на высокочастотные германиевые транзисторы типа 1Т311, 1Т313 и использовании унифицированных импульсных трансформаторов типа МИТ-9, ТОТ-45 и др., нижнюю границу рабочих напряжений можно опустить до 0,125 В.

Низковольтное питание светодиодовНапряжение питания всех рассмотренных схем, во избежание повреждения светодиодов, не должно превосходить 1,6… 1,7 В.

Создатель: М. ШУСТОВ, г. Томск Вспять в раздел статей о светодиодах и свете

Низковольтное питание светодиодов

В каталог светодиодных изделий

На главную страничку веб-сайта Led22.ru

Форум о светодиодах и свете «Светлый угол»

  • Digg
  • Del.icio.us
  • StumbleUpon
  • Reddit
  • Twitter
  • RSS

Оставить комментарий

Подтвердите, что Вы не бот — выберите самый большой кружок: