Доступность и относительно низкие цены на сверхъяркие светодиоды (LED) позволяют использовать их в различных любительских устройствах. Начинающие радиолюбители, впервые использующие светодиоды в своих конструкциях, часто задаются вопросом, как подключить светодиод к аккумулятору? Прочитав этот материал, читатель узнает, как зажечь светодиод практически от любой батарейки, какие схемы подключения светодиодов можно использовать в конкретном случае, как рассчитать элементы схемы.
К каким батарейкам можно подключать светодиод?
В принципе можно легко зажечь светодиод от любой батарейки. Электронные схемы, разработанные радиолюбителями и профессионалами, позволяют добиться успеха в решении этой задачи. Другое дело, как долго схема будет работать непрерывно с конкретным светодиодом (LED) и конкретной батарейкой или батарейками.
Чтобы оценить это время, следует знать, что одной из основных характеристик любого аккумулятора, будь то химический элемент или батарея, является его емкость. Емкость батареи — C выражается в ампер-часах. Например, емкость обычных пальчиковых батареек ААА в зависимости от типа и производителя может быть от 0,5 до 2,5 ампер-часов. В свою очередь светодиоды характеризуются рабочим током, который может составлять десятки и сотни миллиампер. Таким образом, можно примерно рассчитать, сколько прослужит аккумулятор по формуле:
T= (C*Ubat)/(Uwork.led*Iwork.led)
В этой формуле числитель — это работа, которую может совершить батарея, а знаменатель — ток, потребляемый светодиодом. В формуле не учитывается КПД той или иной схемы и то, что полностью использовать всю емкость аккумулятора крайне проблематично.
При проектировании устройств с батарейным питанием обычно стараются, чтобы их потребляемая мощность не превышала 10 — 30 % от емкости батареи. Руководствуясь этим рейтингом и приведенной выше формулой, можно прикинуть, сколько аккумуляторов данной емкости необходимо для питания того или иного светодиода.
Как подключить от пальчиковой батарейки АА 1,5В
К сожалению, нет простого способа запитать светодиод от одной батарейки АА. Дело в том, что рабочее напряжение светодиодов обычно превышает 1,5 В. У сверхъярких светодиодов это значение находится в пределах 3,2 — 3,4 В. Поэтому для питания светодиода от одной батарейки нужно собрать преобразователь напряжения. Ниже приведена схема простого преобразователя напряжения на двух транзисторах, с помощью которого можно управлять 1 — 2 суперяркими светодиодами с рабочим током 20 миллиампер.
Этот преобразователь представляет собой блок-генератор, собранный на транзисторе VT2, трансформаторе Т1 и резисторе R1. Блокирующий генератор формирует импульсы напряжения, в несколько раз превышающие напряжение источника тока. Диод VD1 выпрямляет эти импульсы. Дроссель L1, конденсаторы С2 и С3 — элементы выравнивающего фильтра.
Транзистор VT1, резистор R2 и стабилитрон VD2 являются элементами стабилизатора напряжения. Когда напряжение на конденсаторе С2 превышает 3,3 В, стабилитрон открывается и создается падение напряжения на резисторе R2. При этом первый транзистор откроется и закроет VT2, генератор блокировки перестанет работать. Таким образом, выходное напряжение преобразователя стабилизируется на уровне 3,3 В.
Как и VD1, лучше использовать диоды Шоттки, у которых малое падение напряжения в открытом состоянии.
Трансформатор Т1 можно намотать на ферритовом кольце 2000НН. Диаметр кольца может быть от 7 до 15 мм. В качестве сердечника можно использовать кольца от преобразователей энергосберегающих лампочек, катушек фильтров компьютерных блоков питания и т д. Обмотки выполнены из эмалированного провода диаметром 0,3 мм по 25 витков в каждой.
Эту компоновку можно безболезненно упростить, исключив элементы стабилизации. В принципе схема может обойтись без дросселя и одного из конденсаторов С2 или С3. Собрать упрощенную схему своими руками сможет даже начинающий радиолюбитель.
Схема хороша еще и тем, что будет работать непрерывно, пока напряжение питания не упадет до 0,8В.
Как подключить от 3В батарейки
Вы можете подключить сверхъяркий светодиод к 3-вольтовой батарее без использования каких-либо дополнительных деталей. Так как рабочее напряжение светодиода чуть больше 3 В, светодиод не будет гореть на полную мощность. Иногда это может быть даже полезно. Например, из светодиода с выключателем и дисковой батарейки на 3 В (в народе называемой таблеткой), используемой в материнской плате компьютера, можно сделать небольшой брелок-фонарик. Такой миниатюрный фонарик может пригодиться в разных ситуациях.
Можно погонять светодиод от такой батарейки — таблетка на 3 Вольта
Используя пару аккумуляторов на 1,5 В и коммерческий или самодельный инвертор для управления одним или несколькими светодиодами, можно создать более серьезную конструкцию. Схема одного из таких преобразователей (бустеров) показана на рисунке.
Бустер на базе микросхемы LM3410 и нескольких насадок имеет следующие характеристики:
- входное напряжение 2,7 — 5,5 В.
- максимальный выходной ток до 2,4 А.
- количество подключаемых светодиодов от 1 до 5.
- частота преобразования от 0,8 до 1,6 МГц.
Выходной ток преобразователя можно регулировать изменением сопротивления измерительного резистора R1. Несмотря на то, что из технической документации следует, что микросхема рассчитана на подключение 5 светодиодов, реально ее можно подключить до 6. Это связано с тем, что максимальное выходное напряжение микросхемы составляет 24 В. LM3410 также позволяет для регулировки яркости светодиода -ene (затемнение). Для этих целей используется четвертый вывод микросхемы (DIMM). Диммирование можно выполнить, изменив входной ток на этот контакт.
Как подключить от 9В батарейки Крона
«Крона» имеет сравнительно небольшую мощность и не подходит для управления мощными светодиодами. Максимальный ток такой батареи не должен превышать 30 — 40 мА. Поэтому к нему лучше подключить последовательно 3 светодиода с рабочим током 20 мА. Они, как и при подключении к аккумулятору на 3 вольта, светить в полную силу не будут, но зато батарея прослужит дольше.
Схема питания батареи Крона
В одном материале сложно охватить все разные способы подключения светодиодов к аккумуляторам с разным напряжением и емкостью. Мы постарались рассказать о самых надежных и простых конструкциях. Надеемся, что данный материал будет полезен как начинающим, так и более опытным радиолюбителям.