Драйверы светодиодов с батарейным питанием.

На эту тему:  Электронный балласт для светодиодной лампы. Схемотехника.
Стабилизатор тока светодиода. Схемотехника.

В связи с широким распространением светодиодных фонариков, производители микросхем предлагают широкий спектр драйверов для таких применений. Такие микросхемы при питании от литиевой батарейки обеспечивают высокоэффективную работу светодиода или цепочки светодиодов с повышением или понижением напряжения на выходе.

Питание светодиодов напрямую от батарейки

Большое количество простейших фонариков питаются напрямую от батарейки. Например, белый светодиод с напряжением 3,5 Вольта работает от двух литиевых батареек, каждая из которых имеет напряжение на холостом ходу 3 Вольта. Ток через светодиод в такой схеме включения ограничивается внутренним сопротивлением элементов питания. Для батарейки CR2032 он составляет 50 - 100 мА и три светодиода, включенных в параллель, вполне приемлемо светят. Современные более эффективные белые светодиоды имеют меньшее напряжение - 3,2 или даже 3,0 Вольта. Такие светодиоды зачастую работают от одной батарейки.

Такая схема имеет значительные недостатки.
Во-первых, ток через светодиоды определяется качеством и свежестью батарейки. Если элемент питания "слишком" хороший, ток может превысить допустимые значения и светодиоды прослужат недолго. Не зря говорят, что для "китайских" фонариков лучше использовать "китайские" батарейки.
Во-вторых, параллельное включение светодиодов вообще недопустимо. Естественный разброс параметров приводит к тому, что ток через светодиоды может отличаться в 2 или более раз. Следовательно, светодиоды не будут работать долго.
В третьих, яркость свечения фонарика будет снижаться по мере разряда батареек и только первую, незначительную часть времени работы, яркость фонарика будет хорошей.

Такая схема питания светодиодов напрямую от батарейки используется в дешевых фонариках невысокой мощности. Питание в них осуществляется с помощью дисковых (литиевых, марганцево-цинковых или цинк-серебряных) элементов с высоким внутренним сопротивлением (более 50 Ом).

Питание светодиодов с понижением напряжения

Более дорогие изделия имеют в своем составе простейшие драйверы светодиодов в виде резистора или стабилизатора тока.

Наиболее просто сделать качественный фонарик - поставить хороший элемент питания и защитить светодиоды с помощью резистора (балласта). Такая схема питания позволяет сохранить светодиоды и обеспечить долгий срок службы фонарика, конечно надо использовать и качественный светодиод. Однако, сохраняется недостаток - яркость фонарика падает по мере разряда батареи. Особенно заметно снижение яркости при использовании щелочных батарей, которые имеют падающую характеристику разряда. Серебряно-цинковые батареи и многие аккумуляторы обладают лучшей разрядной кривой и дают хороший результат.

Использовать батарею до предела возможностей, позволяет схема с нелинейным балластом - стабилизацией тока. Яркость светодиодов будет постоянной до полной разрядки батареи.

Схемы с линейным или нелинейным балластом позволяют сделать качественный источник света, но неэффективно используют мощность батареи. Большая часть энергии элемента питания рассеивается в виде тепла на балласте. Снизить такие ненужные потери позволяют схемы с импульсными преобразователями. Для питания светодиодов применяются схемные решения, которые позволяют с высокой эффективностью преобразовать энергию батареи в необходимый для работы светодиода ток.

Питание светодиодов с повышением напряжения

С развитием элементной базы, становятся доступны удобные драйверы светодиодов, которые с высокой эффективностью питают светодиоды от элементов питания с меньшим напряжением, чем это необходимо. Повышающие преобразователи в основном работают на двух принципах преобразования - индуктивных и конденсаторных. С учетом дешевизны и малых габаритов современных конденсаторов, второй способ находит большее применение в излучателях малой мощности. Индуктивные преобразователи используются в мощных источниках питания светодиодов.

Преобразователи питания с понижением и повышением напряжения сохраняют установленный выходной ток как при превышающем необходимое светодиоду напряжении, так и при снижении его до практически нуля. Такие схемы позволяют использовать емкость батареи питания полностью. Следует, однако отметить, что такие схемы недешевы и остаточная емкость батареи в конце разрядной характеристики незначительна, чтобы за ней гоняться.

<<< В начало