Драйвер белого светодиода. Часть 2

Альтернативные типы сердечников

Если вы не можете найти ферритовый сердечник, или даже старый ржавый гвоздь, еще не все потеряно. Вы все же можете сделать очень хорошую схему питания белого светодиода с использованием немагнитного сердечника. Это звучит как нонсенс, но немагнитный сердечник почти не оказывает влияния на магнитный поток обмоток, и поэтому не играет большой роли в конструкции устройства. Главным образом, такой сердечник служит лишь механической основой для обмоток катушки. Два экспериментатора представили отчеты о своих опытах с немагнитными сердечниками, каждый со своими уникальными характерными чертами.

Индуктивность на деревянном сердечнике

Bill Levan из Соединенных Штатов придумал катушку с деревянным сердечником. Его схема питает белый светодиод от 1.2-вольтового аккумулятора на 700 мА ч. Г-н Levan сообщает, что собрал схему с катушкой на гвозде и обнаружил, что схема не нуждается в конденсаторе параллельном резистору.

Монета США в четверть доллара, 2.54 см в диаметре, показана для сравнения размеров. Внимательно посмотрите на светодиод, он действительно светится.

Если древесина сухая, материал сам по себе не имеет значения для работы схемы. Влажная древесина может немного снизить КПД схемы, но, скорее всего, вы этого не заметите.

Деревянный сердечник имеет размеры 50.8 × 12.7 × 3.18 мм. Обмотка выполнена из одножильного изолированного провода сечением 0.051 мм².

Намотайте 100 витков, сделайте центральный отвод, затем намотайте еще 100 витков. В общей сложности, должно быть 200 витков.

Воздушная катушка индуктивности

Antonis Chaniotis из Греции переделал детский ночник на лампочке накаливания, использовав два светодиода, включенных параллельно, и увеличил время его автономной работы с одной ночи до 30 часов.

По электрическим параметрам зеленые светодиоды схожи с белыми, поскольку, как и белые светодиоды, излучают ультрафиолетовый свет, возбуждающий зеленый люминофор. Конечно, в белых светодиодах, люминофор излучает белый свет.

Большой конденсатор на фото – это электролитический конденсатор 100 мкФ/25 В, соединенный с эмиттером транзистора и отводом катушки индуктивности. Он необходим для снижения выходного сопротивления батарей питания. Конденсатор может повысить КПД устройства, тем более, что при разряде батарей увеличивается их выходное сопротивление.

Базовый резистор – 10 кОм, источник питания состоит из двух 1.2 вольтовых аккумуляторов, соединенных последовательно.

Г-н Chaniotis проанализировал схему на SPICE-модели и получил подтверждение результатов анализа на практике. Его анализ показал, что лучше делать отвод не в середине катушки.
Катушка без сердечника содержит 35 витков и имеет в диаметре 80 мм. Начальная обмотка имеет 14 витков и подключается к коллектору транзистора. Сделайте отвод для подключения аккумуляторной батареи, а затем намотайте еще 21 виток. Получится базовая обмотка.

Однажды я сделал аналогичную катушку для другой схемы. Я взял из кухни пластмассовый контейнер для продуктов, намотал на него катушку, затем осторожно снял ее с контейнера и скрепил липкой лентой. На фотографии видно, что г-н Chaniotis скрепил свою катушку, стянув ее в нескольких местах кусочками провода.

Садовый светильник с питанием от солнца

Этот простой обратноходовой блокинг-генератор для питания светодиода был использован для садового светильника с подзарядкой от солнечной батареи талантливым экспериментатором из Соединенных Штатов под именем «Mrpiggss». Примененный тут метод отключения питания в светлое время суток, позволяющий при этом заряжать аккумуляторные батареи, взят из схемного решения Nick Baroni, из Willetton, штат Вашингтон.

На фотографии показано, что батарейка 1.5 В заменена на никель-кадмиевый аккумулятор 1.25 В.

Вот номиналы элементов, которые используются в схеме Mrpiggss.

В оригинальной схеме г-на Baroni используется транзистор BC547, однако Mrpiggss обнаружил, что транзистор BC547C на месте Q1 работать будет, но как Q2 его ставить не стоит (см. «О выборе транзисторов» ниже). В его версии оба транзистора Q1 и Q2 типа 2N4401. Он отметил, также, что если резистор R1 заменить на 15 кОм, схема отключения питания светодиода от солнечного света будет более чувствительной, то есть светодиод отключится при меньшей освещенности. При R1 равном 22 кОм отключение наступит, когда будет более светло.

Сердечник для катушки L1 размером с пенни и около 3 мм высотой. Катушка имеет 40 витков обмоточного провода сечением 0.051 мм², 20+20 (намотайте 20 витков, выполните отвод, затем мотайте еще 20 витков).

Панели солнечных батарей – стандартные, одноэлементные. При хорошем солнечном освещении они выдают 1.5 вольта.

Диод D1 может быть практически любым кремниевым или германиевым, при условии, что выдержит ток солнечной батареи при коротком замыкании. Для большинства батарей подойдет любой доступный диод. Маломощный диод Шоттки или германиевый диод имеют меньшее прямое падение напряжения, чем маломощный кремниевый диод. Диод 1N4001, который использовал Mrpiggss –хороший выбор, потому что из-за большой площади его перехода он имеет относительно низкое прямое падение напряжения.

Это сторона проводников печатной платы. Компоненты смонтированы на противоположной стороне. Следует отметить, что цоколевка транзисторов соответствует 2N4401, а не BC547.

О выборе транзисторов

Транзисторы, примененные в этой схеме, могут быть практически любыми. Я рекомендую попробовать 2N4401, 2N3904 и 2N2222. Dariusz Flaga из Польши, отметил, что транзистор BC338 широко применяется в Европе и по характеристикам хорошо подходит для этого приложения. Mrpiggss из США (См. Садовый светильник с питанием от солнца, описанный выше), успешно использует транзисторы BC547 или аналогичные им. Вы можете, даже, использовать транзисторы PNP проводимости, но как понимаете, с изменением полярности подключения аккумулятора и светодиода. Я получил письма от нескольких разработчиков, которые использовали транзисторы с высоким коэффициентом усиления и не могли запустить схему. Транзисторы с высоким коэффициентом усиления по току (HFE), как правило, медленно переключаются и могут работать плохо, или вообще не работать. Небольшой конденсатор параллельно базовому резистору, как показано в «Ночном свете ржавого гвоздя» в Части 1, может повысить скорость переключения транзистора и возбудить устройство, если у Вас низкая индуктивность дросселя, или если транзисторы низкочастотные. Применение конденсаторов более 33 нФ нецелесообразно, так как это будет замедлять работу схемы, вызывая перегрузку базы транзистора. Если схема не работает, попробуйте использовать более быстродействующий транзистор.

Несколько советов, как работать со схемой

Bob Parrott прислал несколько полезных советов:

Вначале, я пытался собрать схему на транзисторе BC107 (он был под рукой), но получить колебания генератора удалось только тогда, когда сопротивление базового резистора было уменьшено до 220 Ом. Затем я измерил ток, потребляемый от батареи. Он был около 90 мА. При этом светодиод даже не был подсоединен.

Транзистор BC108 возбуждался легко, как и H945, выпаянный из «мертвых» импульсных преобразователей, кстати, хорошего источника ферритовых сердечников.

Но все же, мне хотелось запустить схему на BC107 и я добавил небольшой конденсатор (22 нФ) параллельно базовому резистору. Эта схема так хорошо работала с самыми различными транзисторами и катушками, что я решил узнать, насколько можно увеличивать сопротивление базового резистора, и поставил потенциометр на 20 кОм.

Я обнаружил, что генерация не срывается при увеличении сопротивления потенциометра вплоть до 20 кОм, при этом ток потребления снижается от 90 мА до 800 мкА, что очень важно при использовании аккумуляторов.

Кликните для увеличения

Надписи на схеме
mAmps DC	Миллиамперметр постоянного тока
22nF can kick-starts oscillator even with poor coil or transistors	22 нФ может «заводить» схему даже с неудачно подобранными катушкой и транзистором
Disconnects LED so only oscillator current can be measure	Отсоединяйте светодиод для измерения тока генератора
20k only used to test max value. Replace with fixed resistor	20 кОм использовались только для определения максимального значения. Замените на постоянный резистор
Higher value=higher frequency but lower osc current	Большее значение – большая частота, но меньший ток генератора
Tried: BC107(poor) BC108(ok) H495(ok)	Варианты: BC107 (неважно) BC108 (хорошо) H495 (хорошо)