Konstrukce svítilny s 1W LED diodou Luxeon Star/0:
Parametry Luxeonu:
Ledka má maximální povolenou spotřebu 350 mA ,přičemž má dosvit asi jako halogen 2,5W,
osvětlení je ale daleko rovnoměrnější než u halogenu.
Obsahuje také integrovanou optiku,takže o starost méně.
Výrobce udává rozsah pracovních teplot od -40 do 75 0C ,max. proud 350mA při napětí 3,5V,
max. pulsní proud až 500mA.Obchodní označení ledky je LXHL-NW98.
Cena v GM je nějakých 450Kč.Což se někomu může zdát hodně,ale opravdu to stojí za to!
Luxeon Star/0
Shrnutí předností Luxeonu před kryptonovou či halogenovou žárovkou:
-Asi poloviční spotřeba při stejné svítivosti
-Naprosto rovnoměrné osvětlení bez stínů či fleků
-Malé rozměry,průměr optiky je jen 2cm
-Možnost použití regulátoru pro ekonomičtější využití baterií
Konstrukce svítilny:
Pro jednoduchost jsem se rozhodl upravit si některou z mnoha prodávaných čelových svítilen,jaké jsou na tržištích
k dostání za pár korun.
Při volbě typu je rozhodujícím kritériem možnost použití 4 článků s celkovým napětím 6V (4,8V při použití NiCd).
Jiné typy na 3 články můžeme uvažovat jenom v případě,že nebudeme používat dobíjecí články.
Jejich výsledné napětí 3,6V je již na hranici použitelnosti a pro regulátor proudu nestačí-viz graf.
Řešením by byl zvyšující měnič napětí,který rozsvítí Luxeon již při napětí 1,8V.
Který ale zatíží baterie více jak dvojnásobným odběrem proudu,což vede k jejich rychlému vyčerpání.
Také by ve svítilně mělo být trochu místa pro elektroniku,já jsem součástky lepil silikonem (jen neutrálním!) kam
se dalo a pak je propojil drátovými spojkami..
Zapojení:
Luxeon můžeme zapojit se sériovým rezistorem,při vybíjení baterie však klesá rychle proud a tím i svítivost-viz modrá linie na grafu.
Druhou možností je zapojení s jednotranzistorovým zdrojem "konstantního"proudu,které jsem při brouzdání na netu
viděl často použité v kombinaci s Luxeonem. Slovo konstantního je v úvozovkách proto,že zas tak dokonale konstantní proud neudrží-viz červenou linii na grafu,schéma je na obrázku č.1 pod grafem.
Nejvýhodněji vychází v tomto srovnání zapojení z obrázku č.2,na grafu zelená linie. Toto zapojení je převzato ze stránky http://radiolocation.tripod.com/index.html .
V originálu slouží v čelovce s 24mi bílými ledkami.-Podrobnosti pod obrázkem č.2.
U hotové svítilny nastavujte maximální proud zásadně se suchými nebo alkalickými články 1,5V nebo stabilizovaným zdrojem 6V.
Pro nastavení nepoužívat dobíjecí NiCd (NiMh)články,mají nižší napětí 1,2V.
Ještě se zmíním o možnosti použití zvyšujících měničů napětí,toto řešení je vhodné snad jen
v případě,kdy nemáme prostor pro uložení více článků,či máme jiný silný zdroj nízkého napětí.
Příklad zapojení je na obrázku 3.
Chování obvodů jsem ověřil v programu Multisim 8 ,v reálu to kupodivu chodí jak bylo nasimulováno.
Graf zobrazuje proud Luxeonem při měnícím se napětí baterií.
Dolní osa tedy nezobrazuje napětí na Luxeonu,ale na napájecím zdroji.
Obr.1
K obrázku 1:
V různých zdrojích na netu je jako Q1 použit tranzistor např.BC635 – 639,ve schématu uvedený BD135 lze použít také,ale
je tam hlavně proto,že je v Multisimu omezený výběr součástek.Proto pokud použijete jiný,budete muset zvětšit rezistor R1.Při nastavování dejte tento odpor větší hodnoty a postupně ubírejte,až se dostanete na požadovanou hodnotu.
V KAŽDÉM PŘÍPADĚ během pokusů stále měřte proud !
Počítejte také s tím, že se po chvíli svícení ledka zahřeje a začne jí procházet zhruba o 15mA větší proud.
Jestli budete nastavovat proud na doraz,určitě Luxeon přilepte nebo přišroubujte alespoň na malý chladič!
K napájení jsou použity 4 tužkové články,tedy 6V.Regulace vypadne při asi 3.8V.
Obr.2
K obrázku 2:
Tento zdroj konstantního proudu umožňuje využít při plném svitu téměř celou kapacitu baterie,rozdíl proudu Luxeonem u čerstvých(6V) a vybitých(3.8V) článků dělá asi 15%.
Potenciometr je TP161 s vypínačem.Tím se svítilna zapne a dalším otáčením plynule zesílí její svit.
Tranzistor 2SK2978 jsem v Brně nesehnal,nicméně se dá s úspěchem nahradit typem IRLZ34N který jsem použil u své čelovky,nebo se dá zkusit IRF520 který jistě seženete všude.Podrobnosti ohledně funkce se dočtete na http://radiolocation.tripod.com/index.html .
Jenom pozor na potenciometr,kdyby došlo k přerušení kontaktu běžce s odporovou dráhou,FET se otevře naplno a oddělá ledku!!
Z toho důvodu doporučuji zapojit ochrannou diodu mezi kolektor Q1 a zem,která zamezí přepětí na gate Q2.Je potřeba vybrat diodu s vhodným úbytkem napětí .U mého vzorku vyhověla klasická bílá ledka, ta při odpojeném emitoru Q1 na Luxeonu udrží proud zhruba 360mA.Je to sice víc než maximální hodnota,ale lepší než 4A které by spálily vaši milou baterku na uhel.
Také se ovšem dá pro jednoduchost potenciometr nahradit pevným odporem 10kW.Sice tím přijdeme o možnost plynulého nastavení svitu,ale máme po starostech.Při oživování opět STÁLE měříme proud !!!
Rezistor R6 dejte napřed vyšší hodnoty,cca 20k a pak ubírejte tak,aby maximální proud byl nějakých 330mA,během svícení se Luxeon i Q2 zahřejí a proud stoupne někam k předpisovým 350mA.
Oba přilepte na chladič,tranzistor má na chladící plochu propojen drain,u Luxeonu si teď nejsem jist,možná je bude třeba od sebe izolovat.Teplovodivé lepidlo každopádně vodivé není.Můj chladič(viz níže) je předimenzován,zatím byl vždy jen vlažný.Uvidím,co to udělá v létě.
Pozor při práci s MOSFETem! Nepájejte ho trafopájkou ! A pozor na statickou elektřinu.
Pár nekvalitních obrázků původně laciné čelovky od ťamanů konvertované na Hi-Tech čelovku s Luxeonem.
Obsahuje regulátor s MOSFETem.(schema zde)
Pohled zespodu na chladič Zepředu…
Detail kolečka potenciometru (z myši)
Detail chladiče
------------------------------------------------------------------------------------------------
K obrázku 3:
Příklad zvyšujícího měniče pro Luxeon .Tlumivka musí být dimenzována na proud alespoň 1,5A,
trimrem R1 se nastavuje vhodný pracovní bod
.Podařilo se mi však dosáhnout proudu pouze cca290mA
Obr.3