LED灯的电压转换器。方案、说明

LED灯电压转换器。无线电电子电气工程百科全书

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毫无疑问，LED 是迄今为止最经济、最耐用的光源。近年来出现的此类新设备在照明和照明领域带来了一场革命。 LED 灯已在日常生活中广泛使用，它与紧凑型荧光灯 (CFL) 一起取代了不经济且寿命短的白炽灯，如今它们越来越多地取代 CFL。

不幸的是，尽管制造商保证了耐用性（估计可达数万小时），但 LED 灯有时会出现故障，而且比计划提前得多。原因通常不在于 LED 的质量，而最有可能在于制造商的吝啬：为了节省灯具成本，其中的 LED 被迫在极端条件下以电流值工作接近最大允许值，这对晶体退化和荧光粉的速率以及灯的可靠性有显着影响。而如果考虑到由于灯具尺寸较小，再加上LED散热条件不理想，有时此类灯具在工作几个小时后就会出现故障也就不足为奇了。

对烧坏灯故障的分析表明，90% 的情况下，其中一个 LED 发生故障，而驱动器通常仍可使用。修复此类灯并不困难，但如果不采取措施减少流经剩余 LED 的电流，则往往毫无用处：过了一段时间，灯又出现故障。

让我们考虑修复 7W Elektrostandard 灯的可能性。其外观和从印制导线一侧看驱动板的视图如图 1 所示。 1、首先应以任何方式找到烧坏的LED，并用跳线将其关闭。接下来，您需要减少通过 LED 的电流。为了控制电流，使用了一个传感器，该传感器由两个并联的 SMD 电阻组成（图 2 中用红色圆圈圈出）。为了减少电流，需要将它们拆焊，并焊接一个电阻为 15 欧姆的新电阻来代替它们中的任何一个。经过这样的修复后，灯的功率和光输出会有所下降，但可以长时间工作。上述完全适用于功率为2W的类似灯（图5,6）。在他们的电路板上，为了减少通过 LED 的电流，您需要焊接一个 XNUMX 欧姆电阻器（也用红色圈出）。

LED灯用电压转换器
米。 1. Elektrostandard灯

LED灯用电压转换器
米。 2. Elektrostandard灯

但有时由于控制器故障而无法恢复灯。在这种情况下，LED 可以由其他电源供电。以下是将功率为 5 或 7 W 的 LED 灯板连接到 12 伏电源（例如汽车电池）的选项。根据额定功率，这些灯中分别安装 16 或 35 个 LED。这种灯可用于应急灯或汽车灯。由于 LED 在电路板上串联连接，并且我们不想通过切割印刷导体和安装跳线来改变连接方案，因此决定制作一个转换器，将电池电压提高到所需的水平LED 以正常亮度发光（在这种情况下，分别高达 48 或 XNUMX V）。

图 3 显示了一个简单转换器的图，该转换器由广泛使用且廉价的部件组装而成。 1.1. 根据典型方案，在施密特触发器DD25上构建了工作频率约为1.2kHz的主振荡器。并联的元件DD1.6-DD2将发生器的信号反相并增加其负载能力，为场效应晶体管VT1的电容提供快速充电和放电。微电路由灯电源通过线性稳压器DA5供电，按典型电路连接。电流传感器是电阻RXNUMX。

LED灯用电压转换器
米。 3. 一个简单转换器的方案

稳定电路的工作原理如下。如果流过 LED 的电流超过要求，晶体管 VT1 将打开，通过电阻器 R1 分流施密特触发器 DD1.1 的输入。在这种情况下，施加到场效应晶体管VT2的栅极的控制脉冲的持续时间减少，并且它们之间的暂停的持续时间相反增加。结果，通过 LED 的电流减少。电流稳定在9至15V的输入电压范围内进行，这对于电池和车灯来说已经足够了。电阻器 R3 用于在关闭转换器后对电容器 C4 进行放电（如果没有它，在关闭电源后很长一段时间内都会观察到 LED 的微弱发光）。

该设备的所有部件都放置在印刷电路板上（图 4），该电路板由一侧层压的玻璃纤维制成。 VT2晶体管不需要散热器，但如果在工作过程中其外壳明显升温，除了用作散热器的板上接触垫（其漏极输出焊接到其上）之外，还可以将为其提供一个由横截面为 2,5 毫米的扁平铜线制成的小型 U 形散热器² 长20毫米。您可以将其焊接到电路板上的指定区域（晶体管旁边）以及晶体管本身的散热凸缘。完成后的节点外观如图所示。 5、LED面板附加一个散热片，由铝合金片制成，其外观也如图所示。

LED灯用电压转换器
米。 4.印刷电路板及其上的零件

LED灯用电压转换器
米。 5、成品单元外观

关于细节，我简单说几句。除图中所示外，任何表面贴装的小功率npn晶体管都可以用作VT1。场效应晶体管 (VT2) - 任何漏极电流至少为 2 A、漏极-源极电压至少为 80 V 的晶体管，设计用于控制逻辑电平。 74NST14 (DD1) 微电路的可能替代品是 74NS14 或 74AC14 系列。您可以使用 10N1 代替 RGP1J (VD4007) 二极管，但它会明显发热并且效率会降低。 KD226 系列二极管实际上无需加热即可工作。节流阀L1——工业生产的圆柱体，其型号不详，外观如图5所示。 XNUMX（棋盘左下角的黑色圆柱体）。

如果无法找到 SMD 版本的 5 V 集成稳定器，则可以在 DD1 微电路的电源电路中内置齐纳二极管上的参量稳定器。您可以将其和电阻为 1 kOhm 的镇流电阻放在微电路的底座上。

该装置由可维修部件组装而成，实际上不需要调整。当您第一次打开转换器时，建议通过具有可调节输出电压的实验室设备为其供电，从 5 V 开始逐渐增加电压。如果 LED 不亮，请检查其连接的极性、零件。

当使用替换微电路而不是图中 (DD1) 所示的微电路时，可能需要选择电容器 C1 或电感器 L1 以获得最大效率。可能需要选择电阻器 R5 以获得流过 LED 的电流等于 100 mA。如果可用的电阻中没有所需的电阻，则可以安装阻值稍高的R5，并选择一个额外的电阻R5与其并联（如图中虚线所示），它在板上的位置是假如。

接下来，您应该检查 LED 实现电流稳定的输入电压值范围。您可以尝试通过选择电感器L1的电感值来提高转换器的效率。调整时应记住，LED开路可能会导致场效应晶体管击穿，因此需要非常小心。

最后，转换器板应覆盖两层 XB-784 清漆，以防止受潮。使用此类灯时，请记住将其连接到电源时，必须遵守极性。

作者：E. Gerasimov

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