Высокоэффективный карманный фонарик на белом светодиоде

Raju Baddi

EDN

В этой статье описан карманный фонарик на одном белом светодиоде, который можно разместить в пустой пластиковой тубе от клеящего карандаша Схема состоит всего из нескольких общедоступных компонентов. Этот фонарик оказался очень долговечным; построенный автором прототип используется почти пять лет и до сих пор находится в хорошем рабочем состоянии.

Фонарик питается от одного никель-кадмиевого аккумулятора 1.2 В/ 2500 мА·ч (Рисунок 1). Простой транзисторный импульсный повышающий преобразователь, основанный на катушке индуктивности с отводом, используется для эффективного повышения напряжения (КПД достигает примерно 80%) до уровня, необходимого для типичного белого светодиода – в данном случае приблизительно до 3 В. Q₁ и Q₂ образуют автоколебательный мультивибратор, генерирующий на своих коллекторах прямоугольные импульсы, сдвинутые по фазе на 180°.

Рисунок 1.	Белый светодиод питается от схемы повышающего преобразователя.

Предположим, что при включении питания Q₂ закрыт, а Q₁ открыт. В этих условиях и при высоком уровне напряжения на коллекторе Q₂ транзистор Q₃ включен током, идущим через коллекторный резистор транзистора Q₂. При открытом Q₃ ток течет через первую половину дросселя (от вывода 1 к 2).

В конце этого первого полупериода работы мультивибратор переходит в другое состояние: Q₂ включается, а Q₁ выключается, и уровень напряжения на его коллекторе становится высоким. Q₃ закрыт, а Q₄ и Q₅ открыты током коллекторного резистора транзистора Q₁. Теперь спадающий ток дросселя проходит через выводы 1 и 3. Поскольку индуктивности L_1-2 и L_2-3 равны и намотаны на общем сердечнике, индуктивность L_1-3 в четыре раза больше, чем L_1-2 и L_2-3. Эта возросшая индуктивность (и соответствующие дополнительные витки на сердечнике) приводит к уменьшению величины тока, но увеличивает напряжение на светодиоде. Во время этой фазы через светодиод протекает ток, и одновременно заряжается конденсатор 10 мкФ. Фаза длится в течение времени, определяемого значениями RC в автоколебательной цепи.

По прошествии этого времени процесс повторяется: Q₁ включается, Q₂ выключается, а другие транзисторы переключаются, как описано ранее. Ток через выводы 1 и 2 снова увеличивается, накапливая энергию аккумулятора в дросселе. В этой фазе светодиод питается током конденсатора 10 мкФ.

Рисунок 2.	Компоненты схемы могут быть собраны на двух сторонах круглой макетной печатной платы. Соединения на нижней стороне изображены зеркально (а); размещение компонентов на верхней стороне показано белым цветом, а соединения – зеленым (б).

На Рисунке 2 показано, как компоненты схемы могут быть собраны на двух сторонах круглой макетной платы. На Рисунке 3 показано, как можно разместить фонарик внутри тубы от клеящего карандаша. После того, как фонарик собран и включен, установите максимальную яркость потенциометром 100 кОм в автоколебательной цепи. Обратите внимание, что при необходимости увеличения энергии, запасаемой в дросселе L_1-2, параллельно Q₃ можно подключить дополнительный транзистор. Необходимость в этом определяется тем, насколько быстро и глубоко Q₃ переходит в насыщение.

Рисунок 3.	Фонарик на белом светодиоде может быть собран внутри пустой тубы из-под клеящего карандаша.

На Рисунке 4 представлена фотография собранного макета схемы.

Рисунок 4.	Фотография собранного макета схемы.

1. Datasheet Fairchild BC559
2. Datasheet Fairchild BC547
3. Datasheet Fairchild BC549