Obr. 1. Jednoduchý měnič pro bílou LED
Figure 1. Simple and cheap voltage converter
V článku je popsán jednoduchý a velmi levný měnič pro bílou, modrou nebo UV LED, použitelný např. v malých svítilnách a testerech. Náklady na součástky nepřesáhnou 10 Kč.
Měničů pro bílé LED již bylo na stránkách odborných časopisů popsáno poměrně dost. Když jsem nedávno podobný měnič potřeboval, chtěl jsem použít měnič s tranzistory. Tento měnič však nebyl pro požadovaný rozsah napájecích napětí (2 běžné články) příliš vhodný. Řešením by bylo použít nějaký specializovaný integrovaný obvod, měnič však měl být co nejlevnější. Vyzkoušel jsem proto některá u nás publikovaná zapojení jednoduchých měničů plus několik dalších. Se žádným jsem však nebyl příliš spokojen. Některé měniče měly výkon vhodný spíše jen pro demonstrační účely, jiné zase příliš malou účinnost. U několika autoři slibovali stabilizaci nebo omezení výstupního proudu. Takový měnič sice opravdu od určitého napětí nezvětšoval proud LED, tato „stabilizace“ byla způsobena nasycením kolektorového proudu tranzistoru nebo přesycením tlumivky. Pro větší napětí se účinnost měniče rychle zmenšovala.
Obr. 1. Jednoduchý měnič pro bílou LED
Figure 1. Simple and cheap voltage
converter
Navrhl jsem proto jednoduché zapojení ve dvou variantách, které je na obr. 1. V původním zapojení jsem nahradil jeden rezistor kondenzátorem a optimalizoval hodnoty součástek. Měnič nemá žádnou stabilizaci proudu, což však při napájení dvěma akumulátory NiCd nebo NiMH nevadí, protože jejich napětí se po většinu vybíjecí doby příliš nemění. Měnič je ve dvou variantách – s usměrňovačem a bez něj. Při experimentování s klasickými součástkami byla výhodnější varianta s usměrňovačem. Měnič měl větší účinnost. Při finální realizaci se součástkami SMD se však negativně projevil poměrně značný odpor malé Schottkyho diody (BAS85) a naopak účinnost měniče bez usměrňovače byla větší, patrně díky menším parazitním kapacitám.
Obr. 2. Ekvivalentní proud LED a účinnost měniče bez
usměrňovače (použity tranzistory BC558B a BC639)
Figure 2. Efficiency & equivalent LED
current - circuit without rectifier
Obr. 3. Ekvivalentní proud LED a účinnost měniče s
usměrňovačem (použity tranzistory BC558B, BC639 a dioda
1N5818)
Figure 3. Efficiency & equivalent LED
current - circuit with rectifier
Účinnost měniče lze v obou variantách zvětšit asi o 10 % použitím kvalitnější cívky s menším odporem vinutí. Ve vzorcích byla použita levná miniaturní axiální tlumivka TLEC (v GM electronic za 3 Kč). Proud LED lze upravit změnou odporu R1 (větší odpor, menší proud) nebo kapacitou C1 (větší kapacita, menší proud) Pro napájecí napětí 1,5 V zmenšete odpor R1 na 18 až 22 kiloohmů.
Obr. 4. Deska s plošnými spoji regulátoru. Použijete-li
pravé tlačítko myši a zvolíte-li "Uložit obrázek
jako", získáte předlohu spojů v rozlišení 600 dpi
Figure. 4. PCB layout. Click right mouse
button and choose "Save image as" to get 600 dpi
resolution image
Obr. 5. Rozmístění součástek na desce
Figure 5. Locations of components on the
board
Měřit účinnost podobných měničů je vždy trochu problém. Napájecí napětí je impulsní nebo zvlněné. Zapojení měřidla do série s LED velmi zkreslí výsledky, protože na měřidle je úbytek napětí až několik set milivoltů. Účinnost jsem proto měřil nepřímo. LED jsem zasunul do krátké černé plastové trubky, proti LED jsem umístil fotodiodu (BPW43) zatíženou odporem 10 kiloohmů. U měniče jsem pro každé napájecí napětí změřil odběr a napětí na fotodiodě. V dalším „kole“ jsem nastavil na téže LED takové stejnosměrné napětí a proud, při kterém bylo na fotodiodě stejné napětí. Z příkonu měniče a příkonu LED (tj. výkonu měniče) jsem spočítal účinnost.
Jsem si vědom, že ani tato metoda nemůže být přesná. LED napájená stejnosměrným proudem 20 mA nebude svítit stejně jako tatáž LED napájená např. impulsy se střídou 1:1 proudem 40 mA. Měření na obr. 2 a 3 jsou navíc zatížena nepřesností měřicích přístrojů - bylo třeba měřit současně tři veličiny a tolik digitálních multimetrů nemám. Ke slovu přišel starý ručkový přístroj, který byl ke konci rozsahu dosti nepřesný.
Obr. 6. Fotografie vzorků měniče
Figure 6. Converters photo
Jaroslav Belza
Zapojení měniče bylo otištěno v PE 1/03
A ještě se podívejte sem,
teda pokud umíte maďarsky
4. 8. 2003 upd.
4. 12. 2002
