Светодиоды от батареек своими руками

Как запитать светодиодную ленту от батареек — 2 способа.

Чаще всего светодиодная лента подключается через специальные блоки питания. Они понижают и выпрямляют сетевое переменное напряжение 220В до необходимых 12В или 24В, в зависимости от вида и марки изделия.

Однако можно все это дело подключить и от простой батарейки или их связки из нескольких штук.

У традиционного блока питания есть несколько не очевидных на первый взгляд недостатков:

    во-первых, его нужно правильно подобрать и рассчитать соответствующую мощность

Ошибка может привести к тому, что он либо сгорит, либо лента будет тускло светить, так и не выйдя на полную яркость.

    сложная схема подключения

Особенно это относится к подсветке с дополнительными усилителями, контроллерами и т.п.

    куча проводов, которые нужно тянуть от блока питания через всю комнату до места подключения к ленте

Плюс не забывайте про провода 220В – от распредкоробки или выключателя, которыми необходимо подключить сам источник питания.

    необходимость наличия поблизости переменного напряжения 220В
    габариты и размеры

Если это подсветка потолка, то постоянной головной болью становится вопрос – куда же спрятать эту совсем не миниатюрных размеров коробочку. Зачастую приходится мастерить специальную нишу.

Именно исходя из этих недостатков, многие и задумываются о подключении светодиодной подсветки через батарейки. Сразу вырисовываются преимущества такого решения:

    такой led лентой можно осветить даже те помещения, где полностью отсутствует напряжение 220В (гараж, сарай, дача без света)
    получается удобная и безопасная подсветка на кухне (в особенности рабочей поверхности столешницы)
    сразу же отпадает необходимость прокладки десятков метров не нужной проводки
    ну и больше не нужно ломать голову, куда же спрятать этот большой, тяжелый блок

Однако такое подключение светодиодной ленты имеет свои ограничения. И применять его можно не везде и не всегда.

При большой длине Led ленты, например освещение по всему периметру дома или комнаты не малых размеров, все таки придется использовать обычный блок питания с традиционным сетевым напряжением 220V.

Так где же можно применять светодиодные ленты от батареек?

Это могут быть как шкафчики в спальне (с одеждой и обувью), так и на кухне (с посудой и различными кухонными принадлежностями).

    книжные полки или картины

Такая подсветка уже не будет портить внешний вид полотна уродливыми проводами, а только подчеркивать его красоту.

    гаражные помещения небольшой площади
    погреб в гараже или сарае

Здесь на полную сказывается главное преимущество подсветки от батареек – автономность и независимость от переменного сетевого напряжения.

    временная подсветка помещений при аварийных ситуациях и полном отсутствии электроснабжения в доме или квартире
    подсветка рабочей поверхности на кухне, подсветка ванной комнаты или балкона

Только не забывайте в этом случае использовать светодиодную ленту влагозащищенного и герметичного исполнения с защитой IP 55,65.

    сценическая одежда для выступлений
    спортивные тренажеры, велосипеды
    салоны автомобилей

Дополнить варианты применения вы можете самостоятельно, в зависимости от ваших фантазий и потребности.

Самым главным условием запуска и продолжительной работоспособности светодиодной ленты от батареек, будет мощность и уровень заряда (емкость) источника питания.

При этом использовать можно любые типы и виды батареек, в том числе и аккумуляторные. Причем данный вариант даже более предпочтителен.

    во-первых такой источник будет многоразовым

Заканчивается заряд, батарейку отсоединяете, подзаряжаете и пользуетесь подсветкой дальше. В большинстве своем, именно аккумуляторные модели и рекомендуется использовать на кухне и в ванной.

То есть там, где помимо светодиодного освещения, есть еще и традиционное.

    во-вторых это экономически выгоднее

Отпадает необходимость хранить залежи запасных батареек и своевременно докупать новые.

Применять можно любые типы:

    пальчиковые
    мизинчиковые
    и даже таблетки

Главное, собрав их необходимое количество, получить требуемые 10-12 вольт.

Для подключения вам понадобятся следующие материалы:

    сами батарейки

Их суммарное напряжение при последовательном подключении должно быть от 8 до 12В. Есть модели А23, они сразу идут на 12В.

Правда хватит такой емкости на очень короткие, маломощные кусочки ленты до 0,5м. При непрерывной работе не более 30-60 минут.

    многожильные медные провода сечением 0,5-0,75мм2
    переключатель-тумблер
    ну и естественно сама светодиодная лента

Самым проблематичным моментом сборки и подключения будет пайка проводов к батарейке.

Порядок пайки следующий:

    сперва нужно хорошо зачистить контакты

Берете кусочек наждачной бумаги или маленький напильник и аккуратно зачищаете верхний слой напыления с плюса и минуса на батарейке.

    залуживаете кончики медных проводов
    наносите флюс и припаиваете провода к батарейке – красный к плюсу, черный – к минусу

Если это временная и очень маломощная подсветка, то некоторые не парятся с паяльником, а просто обеспечивают контакт на батарейке за счет магнитиков.

На некоторых моделях батареек даже есть отверстие, куда можно предварительно вставить проводок.

    то же самое проделываете с кнопкой или тумблером

Только через него пропускаете всего один провод (плюсовой) и припаиваете его на вход тумблера. Выход пускаете на ленту.

    пайку проводов на светодиодной ленте нужно выполнять с обязательным соблюдением полярности

Плюс на светодиодной ленте обычно подписывается +12V или просто ”+”. Минус – ”GND”. На RGB подсветке все цвета являются минусовыми контактами.

Чтобы сделать более универсальное устройство, вместо скрученных между собой изолентой батареек, лучше использовать, так называемую кассету или контейнер.

Это уже фактически готовый сменный корпус. Иногда даже с проводами.

Все что вам остается, это припаять тумблер к плюсовому выходу.

Просто меняете их, вытаскивая из своих посадочных мест и устанавливаете другие. Причем собрать такую схему можно на несколько уровней напряжения.

Если проводков на кассете нет, то прикупите специальные контакты.

Таким образом вам уже не придется иметь дело с пайкой проводов к самим батарейкам. Кстати, для подключения проводов к светодиодной ленте, также не обязательно иметь паяльник.

Воспользуйтесь коннекторами.

Их существует разнообразное количество. Причем не только для подключения ленты с лентой, но и для подачи на нее питания.

Как примерно высчитать, сколько времени будет работать та или иная светодиодная лента на батарейках и какие батарейки под нее лучше подобрать?

Для начала вам нужно узнать название самой ленты и какие светодиоды в ней используются. Вбиваете эту марку в гугл и ищите параметры.

Допустим, потребляемый ток одного светодиода RGB ленты, при работе одного канала (свечение красным цветом) будет 18мА. Если работают все 3 цвета, то ток уже достигает 54мА.

Далее подсчитываете, сколько таких светодиодов будет в вашей подсветке. И умножаете этот ток на их количество.

Например, при 50 диодах и свечении ленты на максимальной мощности, общий потребляемый ток будет составлять – 2700мА.

Довольно существенная величина. Такой ток могут выдать аккумуляторные батарейки 18650. Для 12 вольтовой подсветки вам понадобится собрать их в магазине минимум 3 штуки.

Емкость аккумулятора 18650 в самых популярных моделях составляет 2600мА/ч. Есть больше и меньше. Эти цифры означают – данная подсветка на батарейках 18650 при токе потребления 2600мА, будет непрерывно светиться около 1 часа.

Если потребляемый ток превышает номинальный ток разряда аккумулятора, соответственно и лента будет гореть значительно меньший временной промежуток, и наоборот.

Иначе батарейки быстро испортятся.

Питание светодиода от одной батарейки

Благодаря развитию науки и техники, экономные и компактные светодиоды вытеснили громоздкие и прожорливые «лампочки Ильича» из электрических осветительных приборов, бытовой техники и дорогих современных автомобилей. Потому, что светодиоды по яркости и экономичности в несколько раз превосходят обычные лампы накаливания и люминесцентные экономки.

В карманных фонариках применяются светодиоды с напряжением питания 2,5 — 3,3В, напряжение батареи состоящей из трех элементов питания 4,5В, ограничительный резистор снижает напряжение питания до безопасного для светодиода 3,3В. А возможно ли за питать светодиод от одной батарейки ААА с напряжением 1 — 1,5В ? Благодаря современным технологиям, возможно все! На этом рисунке представлена простая схема блокинг генератора позволяющая питать один 3,3 вольтовый светодиод низким напряжением от одной батарейки или аккумулятора напряжением 1 – 1,5 вольта.

Для этой самоделки вам понадобится:

  • Светодиод с напряжением питания 2,5 — 3,3В
  • Одна батарейка или аккумулятор 1 — 1,5В
  • Выключатель
  • Ферритовое кольцо диаметром 10 — 20 мм.
  • Провод диаметром 0,3 — 0,5 мм.
  • Диод IN4007
  • Конденсатор 10 мкф 16 В
  • Резистор 50 — 100 ом или переменный до 500 ом
  • Транзистор структуры NPN КТ315, BC547, КТ815, BD135, BD139 или PNP КТ361, BC557, КТ814, BD136, BD140. После установки транзисторов структуры PNP изменяется полярность питания.

Важным элементом блокинг генератора (или как его называют импульсный повышающий преобразователь напряжения) является трансформатор, от правильного изготовления которого зависит работоспособность устройства. Мотать трансформатор лучше всего на 10 миллиметровом ферритовом кольце от лампы экономки или зарядного устройства для мобильного телефона. На крайний случай подойдет любое другое ферритовое кольцо большего диаметра. В принципе размер кольца особого значения не имеет. Даже возможно использовать миниатюрный квадратный трансформатор с ферритовым сердечником.

Трансформатор мотаем в два провода диаметром 0.3 — 0.5 мм. Желательно использовать провод в лаковой изоляции, он более плотно ложиться в кольцо. Так же пойдет сетевой компьютерный провод в пластиковой изоляции «витая пара» диаметр жилы 0.5 мм. Складываем два отрезка провода вместе, продеваем в ферритовое кольцо и плотно затягиваем. Таким образом наматываем 10 витков в две жилы.

У вас должно получиться две обмотки и четыре вывода.

Согласно схеме соединяем начало первой обмотки с концом второй. Я специально намотал провода разного цвета зеленый и белый с зеленой полосой, чтобы вам было понятно.

Собирать устройство лучше всего навесным монтажом, так получается более компактно и есть возможность разместить компоненты в корпусе от небольшого фонарика. Транзисторы подойдут практически любые структуры NPN КТ315, BC547, КТ815, BD135, BD139 или структуры PNP КТ361, BC557, КТ814, BD136, BD140. Обратите внимание, после установки транзисторов структуры PNP надо изменить полярность питания, а также перевернуть светодиод, конденсатор C1 и диод D1 согласно схеме. После правильной сборки девайс начинает работать с первого раза.

Читайте также  Токопроводящие перемычки на фланцевых соединениях газопровода

Яркость светодиода регулируется подбором резистора R1. В своей самоделке я установил подстроечный резистор на 500 ом, максимальной яркости светодиода добился при сопротивлении подстроечного резистора в 63 ома. Максимальное напряжение на светодиоде после точной настройки резистора 3 вольта. Если ваш генератор не работает, проверьте правильно ли намотали трансформатор, а также исправность всех компонентов, правильность сборки, качество пайки. Никогда не подключайте светодиод к работающему генератору потому, что на холостом ходу генератор вырабатывает десятки вольт и кристалл светодиода сгорит как пушинка. Включайте генератор, только с припаянным на свое место светодиодом.

Рабочая частота блокинг генератора 19 кГц. По мере разряда батарейки частота будет постепенно снижаться. Свою работоспособность данная схема сохраняет до 0,6 вольт.

В заключение хочу сказать, это устройство может собрать любой начинающий радиолюбитель с минимальными познаниями в радиоэлектронике. Так, что если у вас есть пол часа свободного времени, попробуйте собрать очень простой и неприхотливый к деталям девайс. Пусть эта самоделка станет проектом вашего выходного дня.

Друзья, желаю вам хорошего настроения! До встречи в новых статьях!

Рекомендую посмотреть видеоролик о том, как работает светодиод от одной батарейки.

Подключение светодиодов от батареек

Доступность и относительно невысокие цены на сверхъяркие светодиоды (LED) позволяют использовать их в различных любительских устройствах. Начинающие радиолюбители, впервые применяющие LED в своих конструкциях, часто задаются вопросом, как подключить светодиод к батарейке? Прочтя этот материал, читатель узнает, как зажечь светодиод практически от любой батарейки, какие схемы подключения LED можно использовать в том или ином случае, как выполнить расчет элементов схемы.

  1. К каким батарейкам можно подключать светодиод?
  2. Как подключить от пальчиковой батарейки АА 1,5В
  3. Как подключить от 3В батарейки
  4. Как подключить от 9В батарейки Крона

К каким батарейкам можно подключать светодиод?

В принципе, просто зажечь светодиод, можно от любой батарейки. Разработанные радиолюбителями и профессионалами электронные схемы позволяют успешно справиться с этой задачей. Другое дело, сколько времени будет непрерывно работать схема с конкретным светодиодом (светодиодами) и конкретной батарейкой или батарейками.

Для оценки этого времени следует знать, что одной из основных характеристик любых батарей, будь то химический элемент или аккумулятор, является емкость. Емкость батареи – С выражается в ампер-часах. Например, емкость распространенных пальчиковых батареек формата ААА, в зависимости от типа и производителя, может составлять от 0.5 до 2.5 ампер-часов. В свою очередь светоизлучающие диоды характеризуются рабочим током, который может составлять десятки и сотни миллиампер. Таким образом, приблизительно рассчитать, на сколько хватит батареи, можно по формуле:

В данной формуле в числителе стоит работа, которую может совершить батарея, а в знаменателе мощность, которую потребляет светоизлучающий диод. Формула не учитывает КПД конкретно схемы и того факта, что полностью использовать всю емкость батареи крайне проблематично.

При конструировании приборов с батарейным питанием обычно стараются, чтобы их ток потребления не превышал 10 – 30% емкости батареи. Руководствуясь этим соображением и приведенной выше формулой можно оценить сколько нужно батареек данной емкости для питания того или иного светодиода.

Как подключить от пальчиковой батарейки АА 1,5В

К сожалению, не существует простого способа запитать светодиод от одной пальчиковой батарейки. Дело в том, что рабочее напряжение светоизлучающих диодов обычно превышает 1.5 В. Для сверхьярких светодиодов эта величина лежит в диапазоне 3.2 – 3.4В. Поэтому для питания светодиода от одной батарейки потребуется собрать преобразователь напряжения. Ниже приведена схема простого преобразователя напряжения на двух транзисторах с помощью которого можно питать 1 – 2 сверхъярких LED с рабочим током 20 миллиампер.

Данный преобразователь представляет собой блокинг-генератор, собранный на транзисторе VT2, трансформаторе Т1 и резисторе R1. Блокинг-генератор вырабатывает импульсы напряжения, которые в несколько раз превышают напряжение источника питания. Диод VD1 выпрямляет эти импульсы. Дроссель L1, конденсаторы C2 и С3 являются элементами сглаживающего фильтра.

Транзистор VT1, резистор R2 и стабилитрон VD2 являются элементами стабилизатора напряжения. Когда напряжение на конденсаторе С2 превысит 3.3 В, стабилитрон открывается и на резисторе R2 создается падение напряжения. Одновременно откроется первый транзистор и запирет VT2, блокинг-генератор прекратит работу. Тем самым достигается стабилизация выходного напряжения преобразователя на уровне 3.3 В.

В качестве VD1 лучше использовать диоды Шоттки, которые имеют малое падение напряжения в открытом состоянии.

Трансформатор Т1 можно намотать на кольце из феррита марки 2000НН. Диаметр кольца может быть 7 – 15 мм. В качестве сердечника можно использовать кольца от преобразователей энергосберегающих лампочек, катушек фильтров компьютерных блоков питания и т. д. Обмотки выполняют эмалированным проводом диаметром 0.3 мм по 25 витков каждая.

Данную схему можно безболезненно упростить, исключив элементы стабилизации. В принципе схема может обойтись и без дросселя и одного из конденсаторов С2 или С3 . Упрощенную схему может собрать своими руками даже начинающий радиолюбитель.

Cхема хороша еще тем, что будет непрерывно работать, пока напряжение источника питания не снизится до 0.8 В.

Как подключить от 3В батарейки

Подключить сверхъяркий светодиод к батарее 3 В можно не используя никаких дополнительных деталей. Так как рабочее напряжение светодиода несколько больше 3 В, то светодиод будет светить не в полную силу. Иногда это может быть даже полезным. Например, используя светодиод с выключателем и дисковый аккумулятор на 3 В (в народе называемая таблеткой), применяемый в материнских платах компьютера, можно сделать небольшой брелок-фонарик. Такой миниатюрный фонарик может пригодиться в разных ситуациях.

От такой батарейки — таблетки на 3 Вольта можно запитать светодиод

Используя пару батареек 1.5 В и покупной или самодельный преобразователь для питания одного или нескольких LED, можно изготовить более серьезную конструкцию. Схема одного из подобных преобразователей (бустеров) изображена на рисунке.

Бустер на основе микросхемы LM3410 и нескольких навесных элементов имеет следующие характеристики:

  • входное напряжение 2.7 – 5.5 В.
  • максимальный выходной ток до 2.4 А.
  • количество подключаемых LED от 1 до 5.
  • частота преобразования от 0.8 до 1.6 МГц.

Выходной ток преобразователя можно регулировать, изменяя сопротивление измерительного резистора R1. Несмотря на то, что из технической документации следует, что микросхема рассчитана на подключение 5-ти светодиодов, на самом деле к ней можно подключать и 6. Это обусловлено тем, что максимальное выходное напряжение чипа 24 В. Еще LM3410 позволяет регулировать яркость свечения светодиодов (диммирование). Для этих целей служит четвертый вывод микросхемы (DIMM). Диммирование можно осуществлять, изменяя входной ток этого вывода.

Как подключить от 9В батарейки Крона

«Крона» имеет относительно небольшую емкость и не очень подходит для питания мощных светодиодов. Максимальный ток такой батареи не должен превышать 30 – 40 мА. Поэтому к ней лучше подключить 3 последовательно соединенных светоизлучающих диода с рабочим током 20 мА. Они, как и в случае подключения к батарейке 3 вольта не будут светить в полную силу, но зато, батарея прослужит дольше.

Схема питания от батарейки крона

В одном материале трудно осветить все многообразие способов подключения светодиодов к батареям с различным напряжением и емкостью. Мы постарались рассказать о самых надежных и простых конструкциях. Надеемся, что этот материал будет полезен как начинающим, так и более опытным радиолюбителям.

Подключаем светодиод от одной батарейки на 1,5В

Многие видели миниатюрные карманные фонарики, работающие от одной батарейки 1,5 вольта. Теоретически этого напряжения не хватит для того, чтобы засветить белый светодиод. Значит под корпусом скрыто какое-то устройство, повышающее напряжение до нужного уровня. Это устройство можно сделать своими руками в течение получаса, используя недорогие и доступные детали. О том, как светодиод подключить к батарейке 1,5В во всех деталях расскажет эта статья.

Схема и принцип её работы

Схема питания светодиода от батарейки на 1,5В представлена на рисунке. Основные функциональные элементы – однокаскадный транзисторный усилитель и импульсный трансформатор, за счет которого достигается глубокая положительная обратная связь. Ток базы транзистора ограничивается резистором R1, а для оптимизации выходных параметров установлен диод VD1 и конденсатор С1, о которых будет сказано немного позже.

Схема питания светодиода от одной батарейки работает по принципу блокинг-генератора. Формирование импульсов осуществляется за счет отпирания транзистора и перехода его в режим насыщения при помощи положительной обратной связи. Выход из насыщения происходит за счет уменьшения тока базы. Транзистор закрывается, и энергия трансформатора сбрасывается в нагрузку. В результате светодиод вспыхивает на короткий промежуток времени.

Теперь более детально рассмотрим работу схемы, представленной на рисунке. Известно, что ток в катушке индуктивности не может измениться мгновенно. Сначала, в момент подачи напряжения от батарейки транзистор находится в закрытом состоянии. Постепенное нарастание тока в коллекторной, а затем и в базовой обмотке, приводит к плавному отпиранию транзистора. Это приводит к росту тока коллектора, который протекает и через коллекторную обмотку. Данное увеличение тока трансформируется в базовую обмотку и ещё больше увеличивает ток базы.

В результате такого лавинообразного процесса в транзистор входит насыщение. В режиме насыщения коллекторный ток перестаёт нарастать, а значит, напряжение на базовой обмотке станет равным нулю. Это приведёт к снижению тока базы и выходу транзистора из насыщения. Напряжение на базовой обмотке меняет полярность, что способствует практически мгновенному запиранию транзистора. В результате вся накопленная энергия устремляется в нагрузку. Светодиод вспыхивает и пропускает через себя ток, который уменьшается от значения тока коллектора до нуля. На этом временном интервале в трансформаторе происходит обратный блокинг-процесс, который приводит к очередному отпиранию транзистора. Далее цикл повторяется.

Схема работает на частоте в несколько десятков килогерц. Поэтому тысячи вспышек в секунду воспринимаются человеческим глазом как постоянное свечение. Но схему можно немного доработать, исключив провалы тока через светодиод до нуля, и добавив в неё сглаживающий конденсатор и диод. Конденсатор С1 соединяют параллельно светодиоду, соблюдая полярность, а диод VD1 – последовательно, в цепь протекания тока нагрузки. VD1 предотвращает разряд конденсатора на открытый транзистор.

Читайте также  Соединение углового профиля для светодиодной ленты

Подключение светодиода к батарейке, согласно данной схеме, требует соблюдения одного правила: нельзя включать собранное устройство без нагрузки (может сгореть транзистор).

Расчет и детали сборки

Все радиодетали, необходимые для практической реализации, стоят недорого или имеются в запасах радиолюбителей. Исключение составляет трансформатор, над которым придётся немного поработать.

Трансформатор изготавливается своими руками из ферритового кольца, демонтированного из неисправной компактной люминесцентной лампы или импульсного блока питания. Внешний диаметр кольца составляет около 10 мм с возможным допуском в обе стороны. Для намотки используются два одножильных провода одинаковой длины сечением 0,5 мм 2 . Идеально подходит витая пара, применяемая в сетевом LAN подключении.

Оба провода (желательно разных цветов) складывают друг к другу и наматывают на кольцо, укладывая витки по окружности. Всего должно получиться 20 витков. При этом начала проводов выходят с одной стороны, а концы – с другой. После этого начало провода одного цвета соединяют с концом провода другого цвета и подключают их к плюсу батарейки. Два оставшихся конца соединяют с коллектором транзистора и резистором.

Транзистор выбирают исходя из наибольшего тока коллектора с двойным запасом, чтобы избежать перегрева. В данном случае подойдёт КТ315В или КТ3102А. Вместо них можно установить импортный BC547А с параметрами:

  • максимальный ток коллектора – 100 мА;
  • максимальное напряжение коллектор-эмиттер – 45В;
  • коэффициент усиления h21Э – 100-220.

Желательно выбрать транзистор со значением h21Э близким к 100.

Задавшись наибольшим рабочим током коллектора 25 мА, можно рассчитать ток базы: IБ =IK/ h21Э=25/100=0,25 мА.

Теоретически сопротивление резистора R1 можно рассчитать по формуле: R1=(UБАТ-UБЭ)/IБ =(1,5-0,6)/0,00025=3600 Ом.

Однако на практике достаточно резистора номиналом 1кОм, так как в расчете не учитывается входное сопротивление источника питания и высокочастотный режим работы и ток намагничивания, который является балластной составляющей тока коллектора. Также следует учесть, что по мере снижения ЭДС батарейки резистор с меньшим сопротивлением окажется более эффективным. С резистором 1кОм-0,125Вт±5% амплитудное значение тока светодиода не превышает 26 мА.

Схему можно питать не только от батарейки 1,5В, но и от пальчикового аккумулятора 1,2В.

Диод VD1 в данном случае должен обладать малым падением напряжения в открытом состоянии. Для этой цели подойдут диоды Шоттки типа 1N5817-1N5819, у которых падение напряжения на малых токах составляет 0,2-0,4В. Конденсатор C1 – электролитический на 10 мкФ-6,3В. Этой ёмкости достаточно, чтобы сгладить пульсации тока на светодиоде.

Во время работы батарейка теряет ёмкость, и напряжение на её выводах снижается. При этом светодиод будет продолжать светиться, пока соблюдается условие: UБАТ>UБЭ (в среднем 0,6В). Таким образом, схема питания светодиода от одной батарейки позволяет с максимальной эффективностью использовать пальчиковую батарейку.

Печатная плата

Печатную плату простейшего блокинг-генератора можно скачать здесь. Это односторонняя плата размером 10 на 20 мм, которая легко помещается в корпусе фонарика. Готовую плату с деталями и проводками к светодиоду желательно поместить в термотрубку и разместить рядом с батарейкой. Если применить smd транзистор и резистор, исключив диод с конденсатором, то можно сделать плату ещё меньшего размера для самого маленького фонарика.

Послесловие

Рассмотренное схемотехническое решение эффективно в случае включения 1-3 светодиодов любого цвета с максимальным током до 30 мА. Чтобы запитать более мощный светодиод от одной батарейки, потребуется внести некоторые коррективы. В приведенной схеме можно снизить сопротивление резистора, тем самым увеличив амплитуду тока коллектора (но не более максимального паспортного значения).

Для подключения светодиода 1W придётся все детали схемы заменить на более мощные: трансформатор с сердечником большего размера и транзистор с током коллектора не менее 500 мА. Во время наладки схемы для фонаря на одной батарейке нужно пользоваться осциллографом, чтобы проконтролировать ток светодиода.

В интернете можно найти много схем подключения светодиода к батарейке. При этом авторы не стесняются демонстрировать фото своих измерений, где ток в нагрузке превышает допустимое значение для маломощного светодиода (30 мА). Почему же светодиод не перегорает? Дело в том, что большая часть мультиметров измеряет переменное напряжение и ток только в диапазоне 40-400 Гц и об этом сказано в инструкции. Но многие радиолюбители не знают этого нюанса. Естественно мультиметр не может измерить ток светодиода, пульсирующий с частотой десятки кГц, и отображает на экране случайное число.

Питание от батарейки: как выбрать источник и правильно подключить светодиод

Использование светодиодов становится обычным явлением. Их применяют для создания основного или сигнального освещения, декоративной подсветки. Возможности светильников еще не достаточно раскрыты, и многие любители постоянно экспериментируют, открывая новые стороны этих устройств. Одной из самых полезных особенностей является низковольтное питание, делающее исследования безопасными, доступными для детей и подростков. Рассмотрим один из вопросов, часто возникающих у начинающих пользователей — как подключить светодиод к батарейке, насколько это возможно и эффективно.

К каким батарейкам можно подключать светодиод

Согласно теории, источником питания для LED могут быть любые батареи или аккумуляторы. Просто, одни нуждаются в дополнительных схемах, а другие способны почти без посторонней помощи давать энергию для работы элемента. Главная задача — определить, на сколько хватит энергии аккумулятора.

Для того, чтобы грамотно подключить LED элемент, надо предварительно выполнить кое-какие расчеты. Время работы источника можно определить по формуле:

T = (C * Uбат)/(Uled * Iled)

  • T — время работы батарейки;
  • C — емкость источника (А/час);
  • Uбат — напряжение батарейки;
  • ULED — напряжение питания светодиода;
  • ILED — ток рассеивания светодиода.

Проще говоря, время работы можно найти, разделив работу батарейки на мощность светодиода. Однако, эта формула показывает состояние на данный момент времени. По мере расходования заряда ситуация будет меняться, что данной формулой не учитывается. Поэтому при разработке схем принято рассчитывать на емкость батареи, составляющую 10-30 % от номинала. Используя формулу и учитывая запас емкости источника, можно определить, сколько батареек того или иного типа надо для подключения LED компонентов.

Как подключить от пальчиковой батарейки на 1.5 В

Необходимо сразу учесть, что от одной пальчиковой батарейки запитать LED элемент не удастся. Полтора вольта для его питания слишком мало, поэтому придется либо использовать несколько источников, либо собирать преобразователь. Простейшие схемы блокинг-генераторов можно увидеть на рисунке:

Есть и другие схемы, более сложные или упрощенные. Они позволяют подключить компоненты к 1,5 вольтам, но требуют сложной настройки. Собирать их могут только люди, обладающие некоторыми познаниями и навыками работы с паяльником.

Интересно! В карманных фонарях установлены светодиоды, нуждающиеся в питании 2,5-3,5 В. Источником служат три пальчиковых батарейки (ААА 1,5 В), суммарное напряжение которых составляет 4,5 вольт. Это слишком много и опасно для светодиода, поэтому приходится подключать его через токоограничивающий резистор. Номинал рассчитывается для каждого случая отдельно, поскольку потребляемый ток у всех светодиодов разный.

Подключение от 3 В батарейки

Батарейка напряжением 3 вольта может служить источником питания светодиода без дополнительных элементов. Его можно подключить напрямую, главным условием будет соблюдение полярности. Поскольку для LED чаще всего требуется больше 3 В, свечение будет слегка приглушенным. Удобнее всего подключить элемент к дисковому аккумулятору напряжением 3 В (такие установлены в компьютерах). Светодиод подключают через выключатель и упаковывают в небольшой корпус. Подобным образом часто изготавливают миниатюрные фонарики для подсветки замков и прочих объектов.

Можно изготовить небольшой преобразователь, к которому одновременно можно подключить 5 или 6 LED элементов. Для этого понадобится регулятор тока светодиодных ламп LM3410, вход которого присоединяют к аккумулятору 3 вольта, а на выходе появляется 24 В. Микросхема позволяет плавно регулировать яркость свечения LED элементов.

Как подключить от 9 В батарейки

Напряжение, которое способен выдать этот источник, составляет 9 В. Особенность батареек Крона состоит в том, что их емкость сравнительно невелика. Необходимо использовать нагрузку, не превышающую 30-40 мА. Опытные пользователи рекомендуют делать последовательное соединение из 3 LED компонентов с одинаковыми параметрами. Яркость их свечения будет немного уменьшена, но это для светодиодов не представляет опасности.

Основные выводы

Светодиод можно подключить к любой батарейке, но методика будет отличаться в зависимости от параметров источника:

  • для элементов АА или ААА (1,5 В) потребуется сборка усилителя, что для неподготовленного человека представляет определенную сложность;
  • батарейки на 3 В можно подключать к светодиодам напрямую, без промежуточных элементов;
  • элементы «Крона» лучше всего подключать к сборке 3 или 4 LED.

Для пользователей с небольшим опытом проще всего выбирать аккумуляторы на 3 В. Это не потребует изготовления дополнительных устройств или схем. Можно обойтись без паяльника, применяя сигнальные элементы-скрепки. Свои варианты, как можно подключить светодиоды к батарейке, излагайте в комментариях.

Несколько простых схем питания светодиодов

Несмотря на богатый выбор в магазинах светодиодных фонариков различных конструкций, радиолюбители разрабатывают свои варианты схем для питания белых суперярких светодиодов. В основном задача сводится к тому, как запитать светодиод всего от одной батарейки или аккумулятора, провести практические исследования.

После того, как получен положительный результат, схема разбирается, детали складываются в коробочку, опыт завершен, наступает моральное удовлетворение. Часто исследования на этом останавливаются, но иногда опыт сборки конкретного узла на макетной плате переходит в реальную конструкцию, выполненную по всем правилам искусства. Далее рассмотрены несколько простых схем, разработанных радиолюбителями.

В ряде случаев установить, кто является автором схемы очень трудно, поскольку одна и та же схема появляется на разных сайтах и в разных статьях. Часто авторы статей честно пишут, что эту статью нашли в интернете, но кто опубликовал эту схему впервые, неизвестно. Многие схемы просто срисовываются с плат тех же китайских фонариков.

Читайте также  Соединение звездой симметричные и несимметричные режимы

Автор статьи, которую Вы сейчас читаете, на авторство схем тоже не претендует, это просто небольшая подборка схем на «светодиодную» тему.

Зачем нужны преобразователи

Все дело в том, что прямое падение напряжения на светодиоде, как правило, не менее 2,4…3,4В, поэтому от одной батарейки с напряжением 1,5В, а тем более аккумулятора с напряжением 1,2В зажечь светодиод просто невозможно. Тут есть два выхода. Либо применять батарею из трех или более гальванических элементов, либо строить хотя бы самый простой DC-DC преобразователь.

Именно преобразователь позволит питать фонарик всего от одной батарейки. Такое решение уменьшает расходы на источники питания, а кроме того позволяет полнее использовать заряд гальванического элемента: многие преобразователи работоспособны при глубоком разряде батареи до 0,7В! Использование преобразователя также позволяет уменьшить габариты фонарика.

Простейшая схема для питания светодиода

Схема представляет собой блокинг-генератор. Это одна из классических схем электроники, поэтому при правильной сборке и исправных деталях начинает работать сразу. Главное в этой схеме правильно намотать трансформатор Tr1, не перепутать фазировку обмоток.

В качестве сердечника для трансформатора можно использовать ферритовое кольцо с платы от негодной энергосберегающей люминесцентной лампы. Достаточно намотать несколько витков изолированного провода и соединить обмотки, как показано на рисунке ниже.

Трансформатор можно намотать обмоточным проводом типа ПЭВ или ПЭЛ диаметром не более 0,3мм, что позволит уложить на кольцо чуть большее количество витков, хотя бы 10…15, что несколько улучшит работу схемы.

Обмотки следует мотать в два провода, после чего соединить концы обмоток, как показано на рисунке. Начало обмоток на схеме показано точкой. В качестве транзистора можно использовать любой маломощный транзистор n-p-n проводимости: КТ315, КТ503 и подобные. В настоящее время проще найти импортный транзистор, например BC547.

Если под рукой не окажется транзистора структуры n-p-n, то можно применить транзистор проводимости p-n-p, например КТ361 или КТ502. Однако, в этом случае придется поменять полярность включения батарейки.

Резистор R1 подбирается по наилучшему свечению светодиода, хотя схема работает, даже если его заменить просто перемычкой. Вышеприведенная схема предназначена просто «для души», для проведения экспериментов. Так после восьми часов беспрерывной работы на один светодиод батарейка с 1,5В «садится» до 1,42В. Можно сказать, что почти не разряжается.

Для исследования нагрузочных способностей схемы можно попробовать подключить параллельно еще несколько светодиодов. Например, при четырех светодиодах схема продолжает работать достаточно стабильно, при шести светодиодах начинает греться транзистор, при восьми светодиодах яркость заметно падает, транзистор греется весьма сильно. А схема, все-таки, продолжает работать. Но это только в порядке научных изысканий, поскольку транзистор в таком режиме долго не проработает.

Преобразователь с выпрямителем

Если на базе этой схемы планируется создать простенький фонарик, то придется добавить еще пару деталей, что обеспечит более яркое свечение светодиода.

Нетрудно видеть, что в этой схеме светодиод питается не пульсирующим, а постоянным током. Естественно, что в этом случае яркость свечения будет несколько выше, а уровень пульсаций излучаемого света будет намного меньше. В качестве диода подойдет любой высокочастотный, например, КД521 (принцип действия полупроводникового диода).

Преобразователи с дросселем

Еще одна простейшая схема показана на рисунке ниже. Она несколько сложнее, чем схема на рисунке 1 , содержит 2 транзистора, но при этом вместо трансформатора с двумя обмотками имеет только дроссель L1. Такой дроссель можно намотать на кольце все от той же энергосберегающей лампы, для чего понадобится намотать всего 15 витков обмоточного провода диаметром 0,3…0,5мм.

При указанном параметре дросселя на светодиоде можно получить напряжение до 3,8В (прямое падение напряжения на светодиоде 5730 3,4В), что достаточно для питания светодиода мощностью 1Вт. Наладка схемы заключается в подборе емкости конденсатора C1 в диапазоне ±50% по максимальной яркости светодиода. Схема работоспособна при снижении напряжения питания до 0,7В, что обеспечивает максимальное использование емкости батареи.

Если рассмотренную схему дополнить выпрямителем на диоде D1, фильтром на конденсаторе C1, и стабилитроном D2, получится маломощный блок питания, который можно применить для питания схем на ОУ или других электронных узлов. При этом индуктивность дросселя выбирается в пределах 200…350 мкГн, диод D1 с барьером Шоттки, стабилитрон D2 выбирается по напряжению питаемой схемы.

При удачном стечении обстоятельств с помощью такого преобразователя можно получить на выходе напряжение 7…12В. Если предполагается использовать преобразователь для питания только светодиодов, стабилитрон D2 можно из схемы исключить.

Все рассмотренные схемы являются простейшими источниками напряжения: ограничение тока через светодиод осуществляется примерно так же, как это делается в различных брелоках или в зажигалках со светодиодами.

Светодиод через кнопку включения, без всякого ограничительного резистора, питается от 3…4-х маленьких дисковых батареек, внутреннее сопротивление которых ограничивает ток через светодиод на безопасном уровне.

Схемы с обратной связью по току

А светодиод является, все-таки, токовым прибором. Неспроста в документации на светодиоды указывается именно прямой ток. Поэтому настоящие схемы для питания светодиодов содержат обратную связь по току: как только ток через светодиод достигает определенного значения, выходной каскад отключается от источника питания.

В точности также работают и стабилизаторы напряжения, только там обратная связь по напряжению. Ниже показана схема для питания светодиодов с токовой обратной связью.

При внимательном рассмотрении можно увидеть, что основой схемы является все тот же блокинг-генератор, собранный на транзисторе VT2. Транзистор VT1 является управляющим в цепи обратной связи. Обратная связь в данной схеме работает следующим образом.

Светодиоды питаются напряжением, которое накапливается на электролитическом конденсаторе. Заряд конденсатора производится через диод импульсным напряжением с коллектора транзистора VT2. Выпрямленное напряжение используется для питания светодиодов.

Ток через светодиоды проходит по следующему пути: плюсовая обкладка конденсатора, светодиоды с ограничительными резисторами, резистор токовой обратной связи (сенсор) Roc, минусовая обкладка электролитического конденсатора.

При этом на резисторе обратной связи создается падение напряжения Uoc=I*Roc, где I ток через светодиоды. При возрастании напряжения на электролитическом конденсаторе (генаратор, все-таки, работает и заряжает конденсатор), ток через светодиоды увеличивается, а, следовательно, увеличивается и напряжение на резисторе обратной связи Roc.

Когда Uoc достигает 0,6В транзистор VT1 открывается, замыкая переход база-эмиттер транзистора VT2. Транзистор VT2 закрывается, блокинг-генератор останавливается, и перестает заряжать электролитический конденсатор. Под воздействием нагрузки конденсатор разряжается, напряжение на конденсаторе падает.

Уменьшение напряжения на конденсаторе приводит к снижению тока через светодиоды, и, как следствие, уменьшению напряжения обратной связи Uoc. Поэтому транзистор VT1 закрывается и не препятствует работе блокинг-генератора. Генератор запускается, и весь цикл повторяется снова и снова.

Изменяя сопротивление резистора обратной связи можно в широких пределах изменять ток через светодиоды. Подобные схемы называются импульсными стабилизаторами тока.

Интегральные стабилизаторы тока

В настоящее время стабилизаторы тока для светодиодов выпускаются в интегральном исполнении. В качестве примеров можно привести специализированные микросхемы ZXLD381, ZXSC300. Схемы, показанные далее, взяты из даташитов (DataSheet) этих микросхем.

На рисунке показано устройство микросхемы ZXLD381. В ней содержится генератор ШИМ (Pulse Control), датчик тока (Rsense) и выходной транзистор. Навесных деталей всего две штуки. Это светодиод LED и дроссель L1. Типовая схема включения показана на следующем рисунке. Микросхема выпускается в корпусе SOT23. Частота генерации 350КГц задается внутренними конденсаторами, изменить ее невозможно. КПД устройства 85%, запуск под нагрузкой возможен уже при напряжении питания 0,8В.

Прямое напряжение светодиода должно быть не более 3,5В, как указано в нижней строчке под рисунком. Ток через светодиод регулируется изменением индуктивности дросселя, как показано в таблице в правой части рисунка. В средней колонке указан пиковый ток, в последней колонке средний ток через светодиод. Для снижения уровня пульсаций и повышения яркости свечения возможно применение выпрямителя с фильтром.

Здесь применяется светодиод с прямым напряжением 3,5В, диод D1 высокочастотный с барьером Шоттки, конденсатор C1 желательно с низким значением эквивалентного последовательного сопротивления (low ESR). Эти требования необходимы для того, чтобы повысить общий КПД устройства, по возможности меньше греть диод и конденсатор. Выходной ток подбирается при помощи подбора индуктивности дросселя в зависимости от мощности светодиода.

Микросхема ZXSC300

Отличается от ZXLD381 тем, что не имеет внутреннего выходного транзистора и резистора-датчика тока. Такое решение позволяет значительно увеличить выходной ток устройства, а следовательно применить светодиод большей мощности.

В качестве датчика тока используется внешний резистор R1, изменением величины которого можно устанавливать требуемый ток в зависимости от типа светодиода. Расчет этого резистора производится по формулам, приведенным в даташите на микросхему ZXSC300. Здесь эти формулы приводить не будем, при необходимости несложно найти даташит и подсмотреть формулы оттуда. Выходной ток ограничивается лишь параметрами выходного транзистора.

При первом включении всех описанных схем желательно батарейку подключать через резистор сопротивлением 10Ом. Это поможет избежать гибели транзистора, если, например, неправильно подключены обмотки трансформатора. Если с этим резистором светодиод засветился, то резистор можно убирать и проводить дальнейшие настройки.

Любите умные гаджеты и DIY? Станьте специалистом в сфере Internet of Things и создайте сеть умных гаджетов!

Записывайтесь в онлайн-университет от GeekBrains:

Изучить C, механизмы отладки и программирования микроконтроллеров;

Получить опыт работы с реальными проектами, в команде и самостоятельно;

Получить удостоверение и сертификат, подтверждающие полученные знания.

Starter box для первых экспериментов в подарок!

После прохождения курса в вашем портфолио будет: метостанция с функцией часов и встроенной игрой, распределенная сеть устройств, устройства регулирования температуры (ПИД-регулятор), устройство контроля влажности воздуха, система умного полива растений, устройство контроля протечки воды.

Вы получите диплом о профессиональной переподготовке и электронный сертификат, которые можно добавить в портфолио и показать работодателю.