Использование повышающего преобразователя для автоматического снижения яркости светодиодного фонаря

Журнал РАДИОЛОЦМАН, ноябрь 2018

Jianwen Shao

EDN

Благодаря высокой светоотдаче и большому сроку службы, сверхяркие светодиоды хорошо подходят для использования в фонарях. Обычно светодиоды питаются постоянным током, поэтому, когда батарея разряжается, фонарь просто перестает работать. В некоторых ситуациях это может быть неудобно. Было бы неплохо иметь фонарик, который автоматически тускнет, когда напряжение аккумулятора падает. Подобно традиционному фонарику с лампой накаливания, это указывало бы на низкий уровень заряда батареи и продлило время работы.

Типичное прямое напряжение белого светодиода составляет от 3 до 5 В. Поэтому, если входное напряжение падает ниже 3 В, светодиод должен питаться от повышающего преобразователя. На Рисунке 1 показана схема такого повышающего преобразователя, ток которого автоматически снижается по мере падения напряжения батареи.

Рисунок 1.	Используя высокоэффективный контроллер повышающего преобразователя (U1), разработчики могут добавить к светодиодному фонарю функцию автоматического снижения яркости.

L6920D – это высокоэффективный контроллер повышающего преобразователя с очень небольшим числом внешних компонентов, преобразующий напряжение батареи в заданное выходное напряжение или ток. Устройство запускается при напряжении 1 В и способно продолжать работу при напряжении, сниженном до 0.6 В, потребляя всего 10 мкА. Кроме того, микросхема содержит синхронный выпрямитель на P-канальном MOSFET с сопротивлением открытого канала 120 мОм, который, заменяя обычный диод, увеличивает КПД схемы.

В этой схеме ток светодиода I_LED является функцией напряжения батареи V_FB. При уменьшении напряжения батареи ток светодиода также уменьшается. В результате батарея может работать дольше, а фонаря приобретает функцию автоматического ослабления силы света.

Выведем формулу для расчета зависимости тока I_LED от входного напряжения V_IN.

Если R5 >> R4, то можно считать, что R5||R4 ≈ R4, тогда

И, наконец

На Рисунке 2 приведен график зависимости тока светодиода от напряжения батареи, рассчитанный для номиналов компонентов, использованных в схеме на Рисунке 1 и V_FB = 1.23 В (напряжение опорного источника микросхемы L6920D).

Рисунок 2.	График, показывающий зависимость тока светодиода от напряжения батареи, рассчитанный для сопротивлений резисторов, использованных в схеме на Рисунке 1.

Мы сравнили обычный светодиодный фонарь и версию, описанную в этой статье, при питании от двух батареек AAA. Время работы составило 50 и 90 минут, соответственно. Функция автоматического снижения тока светодиода почти удваивает ресурс батареи и обеспечивает заблаговременное предупреждение о падении напряжения батареи.

Материалы по теме