強力なLEDランプ。スキーム、説明

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強力なLEDランプ。無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典

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提案されたデバイスを開発する際の課題は、220 V ネットワークからの消費電力が 10 W 未満で、100 W の白熱灯と比較して発光輝度が高い LED ランプを作成することでした。 HVLED805 マイクロ回路 [1] は、LED 電源の電圧コンバータの基礎として選択されました。これにより、負荷回路でフォトカプラ、電圧および電流センサーを使用せずに LED 負荷電流を安定させることができ、その結果、電源が大幅に簡素化されます。設計は、論文 [2] で詳しく説明されているトランスデューサの自動計算プログラムによって容易になりました。

米。 1（クリックで拡大）

適用された SPHCWTHDD803WHROJC LED の消費電力 9 W での安定電流は 0,51 A に等しくなります ([2] の表 3 を参照)。これは、プログラムで計算された最大電流 10 A より約 0,45% 大きくなります。 EE13からEE16までのプログラム磁気回路が提案する標準サイズでは、コンバータが必要なLEDモードを提供できることを確認する必要があります。これを検証することで、製造されたデバイスのパラメータを制御できるようになります。コンバータモードを修正するには、マイクロ回路のDMG出力に供給されるインパルス電圧の分圧器および電流センサーの抵抗の抵抗を再計算する必要があります。このためには、参考資料 [1] または超小型回路の技術的説明 [4] の計算式を使用する必要があります。著者が開発した、記事に添付されているスプレッドシート Iamp805.xls を使用することもできます。 803 Aの安定化電流でSPHCWTHDD0,51WHROJC LEDに電力を供給するコンバータ設計のこのような修正結果は、図に示す回路図に示されています。 1.

サーミスタ RK1 は、ネットワーク接続時の電流パルスを低減します。ダイオードブリッジ VD1 は主電源電圧を整流し、コンデンサ C1 と C2 は整流された電圧のリップルを平滑化します。これらのコンデンサとインダクタ L1 は、電源ネットワークからのインパルスノイズを抑制するフィルタを形成し、コンバータによって生成される高周波リップルが電源ネットワークに侵入するのを防ぎます。パルストランス T1 には 2 つの一次巻線 (I) と 3 つの二次巻線 (II および III) があります。一次側 (I) は、逆直列接続された保護ダイオード VD805 と従来の VD1 の回路によって分路され、この巻線の電圧を制限し、HVLED1 (DA2) チップの出力強力な電界効果トランジスタを故障から保護します。このトランジスタのソース (ピン 4 と 4) は、電流センサーとして機能する抵抗 RXNUMX を介してマイクロ回路の共通線 (ピン XNUMX) に接続されています。

トランス T1 の巻線 II は、DA1 チップに電力を供給するために使用されます。 VCC 電源端子には、VD4 ダイオードで整流され、コンデンサ C6 で平滑された電圧が印加されます。抵抗 R5 は、ダイオード VD4 を流れる電流パルスの振幅を制限します。また、巻線 II からの信号は抵抗分圧器 R1R2 を介して DA6 チップのピン 1 に供給されます。記事[1]で説明されているように、この信号を処理することにより、超小型回路はEL1 LEDの電圧とそこを流れる電流を制御できます。

巻線 III は EL1 LED に電力を供給するために使用されます。この巻線からの電圧は VD5 ダイオードを整流し、高周波リップルはコンデンサ C8 によって抑制され、低周波リップルは C9 によって抑制されます。抵抗 R6 - 電源の最小負荷。周波数補償回路 R3C3C4 は、メイン周波数より高い周波数でのコンバータの寄生発生を防ぎます。 DA5 チップのピン 5 に接続されたコンデンサ C1 は、EL1 LED を流れる電流を安定させるために使用されます。これについては、記事 [1] でも説明されています。

強力なLEDランプ
図。 2

コンバータは、片面箔でコーティングされた厚さ 2 mm のグラスファイバー製のプリント基板 (図 1,2) に取り付けられています。このボードは、サイズ 0805 の表面実装要素およびスルーホール要素用に設計されています。絶縁ポストの XNUMX 本のネジでランプに固定されています。基板を設計する際、マイクロ回路 (DRAIN) 内の強力なスイッチングトランジスタのドレイン端子に接続されたプリント導体がヒートシンクとして機能することが考慮されました。

パルストランス T1 は EE16/8/5 磁気コアに巻かれています。巻線 I には直径 120 mm (巻線インダクタンス - 2 mH) の PETTL-0,21 ワイヤが 2 回巻かれ、巻線 II - 直径 17 mm の PETV-2 が 0,1 回巻かれ、巻線 III - リッツ線 20x10 が 0,12 回巻かれます。 60mm。巻線間および層間絶縁を使用してフレームに巻線する場合、60 ターンの最初の巻線セクション I が直列に配置され、次に巻線 III、0,17 ターンの XNUMX 番目の巻線セクション I、最後の巻線 II が配置されます。巻線セクション I はトランスの自由出力に接続されており、この出力は基板にはんだ付けされていません。一次巻線の必要なインダクタンスを得るには、ダイヤモンドヤスリで中心コアを短くして、XNUMX mm の非磁性ギャップを形成する必要がありました。

インダクタンス 1 ... 0,47 mH のインダクタ L1 は、故障した省エネランプから取られたものです。ダイオード VD2 と VD3 は表面実装によって共通点に接続されています。抵抗器 R4 (電流センサー) は、4.1 オーム、4.2 ワットの 2,2 つの並列接続された抵抗器 R0,125 と RXNUMX で構成されます。

強力なLEDランプ
図。 3

構造的には、LED ランプは、故障した 26 W 電球型蛍光灯から電子安定器とスパイラル電球を取り除いたものをベースに作られています。残りのプラスチックケースのヒートシンク取り付け側に幅 25 mm の窓が切り取られ、図に示すように、プリント導体と表面実装素子がヒートシンクに面するように変換基板が配置されます。 3. 幅 24 mm のプリント基板の端は、ランプ本体との接触点でニトロ接着剤で接着されています。直径 60 mm、高さ 43 mm のヒートシンクをケースにネジ止めし、EL8 LED を熱伝導ペースト KPT-2 を使用して M1 ネジ 300 本で固定します。ヒートシンクの有効冷却面積は約2cmXNUMXです。

テスト中に、EL1 LED のモードがチェックされました。LED の直流電圧は 18 A の電流で 0,52 V でした。このモードは、実験室用単巻変圧器を使用して 176 ... の範囲で電源電圧を変更しても安定したままでした。必要に応じて、抵抗 R254 および R4.1 を選択して電流センサー R4.2 を形成することにより、LED 電流を調整できます。

最初にオンになったとき、スイッチングトランジスタのピーク値と電流形状は、電流センサーである抵抗 R4 の両端の電圧降下によって制御されました。電流パルスの形状は鋸歯状です。測定されたピーク値0,28Aは、プログラムでシミュレーションした最大値0,303Aを下回っており、磁気回路が飽和していないことが確認されました。

コンバータの短絡モードおよび負荷遮断モードでの動作がチェックされました。これらのテストの結果は、プログラムによる計算と一致しました。負荷電流が 0,2 A の場合、コンバータは周波数 132 kHz で谷を 0,4 つスキップするモードで動作します。負荷電流が 140 A に増加すると、最初のキャビティでスイッチングが発生し、周波数は 0,53 kHz に増加します。負荷電流がさらに 105 A に増加すると、周波数は XNUMX kHz に減少します。

負荷投入モードでは、コンバータは周波数 13,5 kHz、持続時間 2 μs よりわずかに短い短いパルスを生成します。負荷 (LED) がない場合、コンバータは出力で約 20 V の電圧を維持し、周波数 2,17 kHz のパルスのバーストを生成します。

コンバータの効率測定値は、主電源電圧 82 V で 220% です。測定結果は、定常熱領域におけるマイクロ回路の温度が 54 °C を超えないことを示しました。 LED ランプ (図 3) では、定常状態での LED ハウジングの温度は 62 °C を超えません。水晶ケース転移の熱抵抗 2,24 °C/W を考慮すると、水晶の温度は 62+9-2,24=82 °C と推定できますが、これは最大許容値の 150 °C よりもはるかに低くなります。 C [3] であり、デバイスの耐久性を提供するという観点からは十分に許容可能です。

強力なLEDランプ
図。 4

LED ランプと 100 W 白熱ランプを比較するには、同じ距離から両方のランプの光を乳白色のプレキシガラスの板に当てます。図に見られるように。図 4 に示すように、右側にある LED ランプからの光スポットは、白熱ランプからの光スポットよりも著しく明るいです。

文学

Kosenko S. スイッチングネットワーク電源用 HVLED805 チップ - Radio、2012、No. 11、p. 40-42。
Kosenko S. VlPer-plus シリーズのマイクロ回路上の SMPS の計算。 - ラジオ。 2012 年、第 12 号、p. 19、20。
仕様モデル：SPHCWTHDD803 WHROJC。 - simpex.ch/fileadmin/bereiche/systemkomponen ten/News/24082011/SPHCWTHDD803WHR0JC.pdf。
ピマリセンシング HVLED805 を備えたオフライン LED ドライバー。 - st.com/internet/com/TECHNICAL_RESOURCES/TECHNICAL_LITERATURE/DATASHEET/CD00287280.pdf。

著者: S. Kosenko

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