Светодиод горит от одной батарейки

Питание светодиодов от одной батарейки AA в закладки 6

Одним скучным осенним вечером пришла очередная, интересная идея — собрать схемку питание светодиодов от одной пальчиковой батарейки типа AA. На запрос гугл выдал сотни ссылок на статьи и схемы подобного назначения. Несколько вариантов я решил испытать, собственноручно собрав всё из недорогих и доступных деталей. Самый распространенный и доступный вариант выполнен на блокинг-генераторе.

Схема выглядит следующим образом:

Транзистор — любой кремниевый(у меня КТ315), диод D1 — любой, конденсатор С1 — электролит на 47uF 16V, резистор 1K и любой яркий светодиод.

Шаг 1. Трансформатор я делал на небольшом ферритовом кольце — выпаянном из нерабочей материнки. Обмотки содержат по 20 витков эмалированной медной проволоки. Проволока складывается вдвое и мотается по кольцу. Если вдруг схема не заработает — необходимо выводы поменять местами. Схема работает при напряжении от 0,7 до 1,7 вольт. То есть, пальчиковую батарейку «высасывает» практически полностью.

Провозившись 15 минут в поисках нужный деталей и паяльником вышло примерно такое творение:

Шаг 2. Ограничительный резистор 100 Ом на светодиоде поставил на всякий случай Потом, в ходе проведения опытов, оказалось, что он совсем не нужен. Итак, подключаю к обычной пальчиковой батарейке — все замечательно работает.

Шаг 3. Убрав ограничительный резистор — яркость стала несколько большей. Видимо, это отразится на сроке службы светодиода. Дальше беру тестер для проверки потребляемого тока — в среднем 55 mA. Светодиод от двух пальчиковых батареек без ограничительного резистора потребляет примерно 25 mA. На холостом ходу без подключения светодиода на выходе примерно 60 вольт! Поэтому, подключать светодиод после подачи питания нельзя — он моментально выгорает. Экспериментируя подбором резисторов, спалил около трех штук светиков

Шаг 4. Измерил частоту блокинг генератора — в среднем от 400 до 500 кГц, в зависимости от напряжения питание светодиодов. Схема стабильно работает даже при напряжении меньше одного вольта. Ниже 0,7 вольт яркость свечения постепенно уменьшается. Возможно, при использовании германиевого транзистора, минимальное напряжение стабильной работы схемы будет порядка 0,5 вольт, так как они более «чувствительны», и могут работать при более низком напряжении, чем кремниевые. К сожалению, для проведения опытов, германиевых транзисторов под рукой не оказалось…

Так как время близилось к ночи, подсоединил батарейку и оставил все это дело на столе до утра. Проснувшись утром, измерил насколько села батарейка. Тестер показывал напряжение 1,3 вольта. Вечером батарейка была свежая и выдавала 1,55 вольта. В принципе, схема достаточно экономичная.

Шаг 5. Экспериментируя с подбором деталей — выяснилось что яркость и, соответственно, потребление тока можно регулировать подбором сопротивления резистора R1, а конденсатор C1 и диод D1 можно совсем убрать — с одним светодиодом схема и без них работает замечательно. Для большего количества светодиодов — убирать C1 и D1 нежелательно.

В дальнейшем, на основе данной схемы соберу светодиодный фонарик на одной батарейке. Посмотрим, что из этого выйдет.

Для большего числа светодиодов схема немного меняется:

Лично проверил — все работает. Резисторы 5.1 Ом можно не ставить. Если использовать светиков больше 6 штук — начинает сильно греться транзистор, яркость свечения падает. Пытался заменить транзистор более мощным — срыв генерации, схема перестает работать. Из всех что я проверил, идеально работают именно КТ315(чем больше буква — тем лучше). К сожалению, сейчас в наличии нет фотика, поэтому фотку готового рабочего экземпляра выложить не могу.

Как подключить светодиод к батарейке на 1, 3 и 9 вольт

Как подключить светодиод к батарейке на 1, 3 и 9 вольт

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 потрeбляемый 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.

Читайте также  Елочная игрушка из фетра

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.

Как сделать экономичный светодиодный фонарик на одной батарейке

Принцип работы
Нижеприведенная схема («Joule thief«) позволяет питать светодиод белого или синего свечения, требующий напряжения питания 3 — 3,5 В, от одного гальванического элемента или аккумулятора NiCD,NiMH, даже разряженных до напряжения 0,8 В под нагрузкой.
Joule Thief
Для красных и желтых светодиодов напряжение питания при токе 20 мА составляет 1,8 — 2,4 В, а для синих, белых и зеленых — 3 — 3,5 В, поэтому запитать синий или белый светодиод от пальчиковой батарейки напрямую невозможно.
Схема представляет вариант блокинг-генератора и была описана Z. Kaparnik из города Swindon в Великобритании в журнале «Everyday Practical Electronics» за ноябрь 1999 года. Ниже можно ознакомится с этой статьей:
(щелкните по рисунку мышкой для просмотра в крупном масштабе)
Kaparnik
Kaparnik
Питание схемы осуществляется от элемента LR6/AA/AAA напряжением 1,5 В — схема может непрерывно работать неделю от одной батарейки до ее разряда до 0,8 В. Примечание: AA или AAA (R6) — солевые батарейки, LR6 — щелочные (alkaline) батарейки.

Приведенная схема работает как управляемый током генератор. Всякий раз при выключении транзистора VT спадающее магнитное поле в обмотке трансформатора T вызывает возникновение положительного импульса напряжения (до 30 В) на коллекторе транзистора. Это напряжение вместе с напряжением источника питания (батарейки) прикладывается к светодиоду. Переключение происходит с очень высокой частотой и низким коэффициентом заполнения. Уменьшение сопротивления резистора R приводит к увеличению тока через светодиод и, соответственно, увеличивает яркость его свечения.
Z. Kaparnik приводит вначале значение сопротивления 10 кОм (средний ток через светодиод 18 мА) и затем указывает, что уменьшение сопротивления до 2 кОм приводит к увеличению среднего тока до 30 мА. Также Z. Kaparnik указывает, что коэффициент полезного действия зависит от использованного транзистора VT — к лучшим результатам приводит применение транзистора с низким напряжением насыщения между коллектором и эмиттером VCE (SAT). Он указывает, что для транзистора ZTX450 (VCE (SAT) = 0,25 В) КПД равен 73 %, при использовании ZTX650 (VCE (SAT) < 0,12 В) возрастает до 79 %, а при применении BC550 падает до 57 %.

Упоминание подобной конструкции в статье М. Шустова «Низковольтное питание светодиодов» в журнале «Радиомир» №8 за 2003 год:

ELM

А вот конструкция японского радиолюбителя: http://elm-chan.org/works/led1/report_e.html

LTspice

Моделирование
Для моделирования такого устройства можно использовать свободно распространяемый симулятор электрических цепей LTSpice. Вот модель этого генератора:

При напряжении питания 1,5 В и индуктивности каждой из обмоток трансформатора 200 мкГн потребление мощности от батареи составляет 197 мВт, а на светодиоде выделяется 139 мВт. Потери мощности составили 58 мВт, из них в транзисторе 55 мВт, а в резисторе 3 мВт. Таким образом, КПД оказался равен 71%.

моделирование Joule Thief

При напряжении питания 1,5 В и транзисторе BC547C (VCE (SAT) = 0,2 В) зависимость среднего тока светодиода от индуктивности обмотки трансформатора (с идентичными обмотками) представлена ниже:

При индуктивности обмотки меньше 17 мкГн преобразователь не запускается.

моделирование Joule Thief

Зависимость среднего тока светодиода от напряжения питания приведена ниже:

Трансформатор
Также вместо самостоятельно намотанного трансформатора на ферритовом колечке можно использовать промышленный импульсный трансформатор, например,
МИТ-4В: М — малогабаритный, И — импульсный, Т — трансформатор, В — высота с выводами 55 мм.

МИТ-4В

МИТ-4В выпускается в корпусе коричневого или черного цвета.

Этот трансформатор имеет три обмотки (одну первичную и две вторичные) с единичным коэффициентом трансформации. Омическое сопротивление каждой обмотки составляет около 5 Ом, индуктивность около 16 мГн.
Обмотки содержат по 100 витков, намотанных проводом ПЭЛШО 0,1 на колечке К17,5х8х5 из феррита марки М2000НМ1-Б.
Обозначение ферритового колечка расшифровывается так: К — кольцо; 17,5 — внешний диаметр кольца, мм; 8 — внутренний диаметр кольца, мм; 5 — высота кольца, мм.
Марка феррита М2000НМ-1Б расшировывается так: 2000 — начальная магнитная проницаемость феррита; Н — низкочастотный феррит; М — марганец-цинковый феррит (до 100 кГц).
Первый вывод отмечен цифрой «1» на корпусе трансформатора, а нарисованная стрелка указывает направление отсчета оставшихся выводов. Я использовал обмотки с выводами 1-4 и 2-3.

ТОТ

Также можно использовать трансформатор согласующий низкой частоты ТОТ:

Этот трансформатор рассчитаны на работу на частоте до 10 кГц.
Обозначение «ТОТ» расшифровывается как: Т — трансформатор; О — оконечный; Т — транзисторный.
Броневой сердечник трансформатора ТОТ изготавливается из холоднокатаной ленты с высокой магнитной проницаемостью и повышенной индукцией технического насыщения марки 50H.
Расположение выводов трансформаторов ТОТ напоминает цоколевку электровакуумных ламп — имеется ключ и дополнительная маркировка первого вывода на боковой поверхности трансформатора (красная точка). При этом отсчет выводов производится по часовой стрелке со стороны монтажа, а первый вывод расположен в левом верхнем углу.

Цоколевка трансформаторов типов: а — ТОТ1 — ТОТ35; б — ТОТ36 — ТОТ189, ТОЛ1 -ТОЛ54; в — ТОТ202 — ТОТ219, ТОЛ55 — ТОЛ72

Германиевые транзисторы
Для снижения порогового напряжения батарейки, при котором светодиод еще светится, можно использовать германиевые транзисторы, например, советский n-p-n транзистор МП38А:

JT

У этого транзистора прямое падение напряжения на p-n переходах составляет около 200 мВ.
Для проверки я собрал макетную конструкцию на транзисторе МП38А и трансформаторе МИТ-4В:

Довольно сильно разряженная литиевая батарейка CR2032 в этой схеме питает цепочку из пяти светодиодов. При этом напряжение батареи под нагрузкой составляет около 1,5 вольт.

моделирование Joule Thief

Варианты улучшения схемы
1) Можно добавить конденсатор, включенный параллельно резистору.

Я оценил влияние конденсатора на КПД преобразователя, выполнив моделирование в LTSpice:

Как видно из графика, после некоторого подъема КПД при дальнейшем увеличении емкости конденсатора КПД преобразователя начинает снижаться.
2) Также можно добавить последовательно со светодиодом диод Шоттки и включить параллельно светодиоду конденсаторы.

3) Для ограничения верхнего предела напряжения на нагрузке можно дополнительно включить стабилитрон (диод Зенера) параллельно светодиоду.

p-n-p транзисторы
Наряду с Joule Thief на n-p-n транзисторах, можно применять и транзисторы p-n-p структуры. Я собрал такой преобразователь на базе германиевого pnp-транзистора ГТ308В (VT) и импульсного трансформатора МИТ-4В (катушка L1 — выводы 2-3, L2 — выводы 5-6) :
Joule Thief (pnp)
Значение сопротивления резистора R подбирается экспериментально (в зависимости от типа транзистора) — целесообразно использовать переменный резистор на 4,7 кОм и постепенно уменьшать его сопротивление, добиваясь стабильной работы преобразователя.
Joule Thief
мой преобразователь Joule Thief на p-n-p транзисторе

Читайте также  Новая жизнь старого компьютерного диска

Я исследовал работу этого преобразователя с помощью цифрового осциллографа. При этом преобразователь питался от полуразряженного никель-кадмиевого аккумулятора, а в качесте нагрузки использовались два зеленых светодиода, подключенных через германиевый диод.

напряжение на нагрузке Joule Thief

напряжение на нагрузке

Пиковое напряжение на нагрузке превышает 5 вольт, чего вполне хватает для свечения двух зеленых светодиодов даже с учетом падения напряжения на германиевом диоде.
Такая же форма кривой напряжения на нагрузке получается и при моделировании преобразователя в симуляторе LTspice:

напряжение на резисторе Joule Thief

напряжение на резисторе

напряжение трансформатора Joule Thief

напряжение между выводами 6-5 МИТ

Напряжение на нагрузке складывается из напряжения на обмотке 6-5 трансформатора и напряжения аккумулятора.

напряжение трансформатора Joule Thief

напряжение между выводами 3-2 МИТ

Как можно заметить, напряжения на обмотках трансформатора практически идентичны (с учетом расположения одноименных зажимов).

определение периода

Период следования импульсов составил 1,344 мс, т.е. частота генерации составила 744 Гц.

Для питания такого преобразователя можно использовать не только батарейку, но и ионистор (суперконденсатор):
Joule thief с ионистором

О том почему сгорают СВЕТОДИОДЫ и как их правильно подключать

И так друзья всем привет. Все началось с того что я как и многие автомобилисты решил заменить по возможности все лампочки на светодиодные, потому как у них огромное количество плюсов. Потребляют меньше, светят ярче и т.д. Но вот проблема я как и многие столкнулся с тем что светодиоды в машине горят через некоторое время. Встал вопрос ПОЧЕМУ и как с этим бороться?
Для начала я приведу цитату, которая неоспоримо верна:
"Светодиод питается ТОКОМ. Нет у него параметра НАПРЯЖЕНИЕ. Есть параметр — падение напряжения! То есть сколько на нем теряется.
Если написано на светодиоде 20мА 3.4В, то это значить что ему надо не больше 20 миллиампер. И при этом на нем потеряется 3.4 вольта.
Не для питания нужно 3.4 вольта, а просто на нем «потеряется»!
То есть вы можете питать его хоть от 1000 вольт, только если подадите ему не больше 20мА. Он не сгорит, не перегреется и будет светить как надо, но после него останется уже на 3.4 вольта меньше. Вот и вся наука.
Ограничьте ему ток — и он будет сыт и будет светить долго и счастливо."

Вроде бы все ясно. Но в то же время непонятно. Почему светодиод должен брать больше тока чем ему положено? ведь обычная лампочка на 220 горит и не увеличивает свое потребление тока и нам не нужно думать над тем что бы ограничивать ей напряжение или ток. Что же происходит со светодиодом что он начинает потреблять больше чем ему нужно?
Ответ достаточно простой:
Светодиод это нелинейный прибор у которого в зависимости от его температуры изменяется сопротивление.
А это означает что чем сильнее нагревается светодиод тем больше тока он начинает потреблять что в свою очередь ведет к еще большему нагреву и т.д. Как вы уже поняли до тех пор пока он не сгорит

Здесь я приведу видео которое наглядно показывает что происходит с потреблением тока светодиодом в зависимости от его нагрева:

в продолжении ролика скажу что в дальнейшем ленточка попросила еще больше тока для себя по мере нагрева.

Встает вопрос что же делать? как с этим бороться? Ответов целых 3))
1. Обеспечить светодиоду должное охлаждение (Этот вариант во многих случаях не подходит, из за отсутствия места. В штатных местах расположения лампочек.
2. Обеспечить светодиоду кратковременную работу (дабы он не успевал нагреваться) Я поставил себе в плафоны дверей светодиоды которые прожили уже 2 года и все пучком.
3. Ограничить светодиоду потребление тока
На 3 пункте остановимся по подробнее. Ограничить ток светодиоду можно несколькими способами. Все наверное слышали что можно поставить сопротивление в цепь со светодиодом и все будет хорошо. Но лично я против такого метода. По некоторым причинам. подробно расписывать почему я не буду.
Лучше и правильнее всего применять ДРАЙВЕР для ограничения тока. Драйверов и схем оных в сети полно. Но главное помнить что нам нужно ограничить именно ТОК.
Лично я выбрал для этих целей вот такие драйвера:
Это именно он на первой фотке. Данный драйвер может ограничивать как напряжение так и ток. Для настройки этих параметров на нем есть два переменных резистора (синенькие такие)) в итоге мы стабилизируем как ток так и напряжение. Что приведет к долгой и счастливой жизни наших с вами пересвеченных приборок и всего остального светодиодного в автомобиле. Настраивать данные параметры лучше в машине с заведенным двигателем (!)
Производитель заявляет о том что этот конкретно драйвер может отдавать АЖ до 5 Ампер (для сравнения вы видели в видео как полоска светодиодов в 25 см потребляет лишь 210 МИЛИампер. Для справки 1000 милиампер = 1 амперу) Но как правило китайцы пишут максимальные ПИКОВЫЕ значения (то есть значения которые драйвер может выдать КРАТКОВРЕМЕННО перед тем как отдать концы) Но я лично предполагаю что 3 ампера он сможет отдавать спокойно и не сильно при этом нагреваясь. Так что от одного такого драйвера можно запитать Некислое такое количество светодиодов)
Сразу же приведу ссылочку из всеми нами любимого китайского супермаркета на эти драйвера:ВОТ ОНИ К стати стоят всего 80 рублей.

вот собственно и все. Надеюсь что эта информация стала вам полезной. Питайте светодиоды в ваших авто правильно и вам не придется их менять)
Всем спасибо!

Повышающий преобразователь или как зажечь светодиодную лампу от 2 батареек

Повышающий преобразователь

Всем привет, в этой статье хочу вам рассказать, как можно сделать, простой, повышающий преобразователь, который может зажечь светодиодную лампу всего от двух пальчиковых батареек.

Для этого надо взять какую-нибудь старую, ненужную зарядку для телефонов, разобрать её и выпаять импульсный, маленький трансформатор.Повышающий преобразователь или как зажечь светодиодную лампу от 2 батареек Повышающий преобразователь

 как зажечь светодиодную лампуЭтот трансформатор содержит в себе три обмотки, которые нам нужно измерить и узнать их сопротивление. Повышающий преобразователь или как зажечь светодиодную лампу от 2 батареек

Вторая обмотка 0.5 ом и третья 0.3 ома

Вот я измерил и у меня они вышли такого сопротивления, первая обмотка, она же была первичная, получилось у неё сопротивление около 7 Ом.
Вторая обмотка 0.5 ом и третья 0.3 ома. Вот я нарисовал на бумаге схему моего трансформатора.В зарядном устройстве этот трансформатор служил понижающим трансформатором до требуемого значения, но в нашем случае он будет повышающим трансформатором, значит и первичная, входная обмотка у нас будет выходной.

Резистор можно взять с сопротивлением от 47 ом

Другие обмотки этого трансформатора подключаем как нарисовано ниже.

Схема является простым генератором на одном транзисторе.

Транзистор можно взять практически любой биполярный структуры n-p-n, типа кт805, MJE13003, D882 и т.д.
Резистор можно взять с сопротивлением от 47 ом до100 ом, по мощности лучше взять больше 2 ватт.

Ну и теперь осталось лишь всё это спаять, паять я буду навесным монтажом, так как тут всего 3 детали. и померяем напряжение, на выходе.После того как спаяли, теперь протестируем наше устройство сперва подключим одну пальчиковую батарейку и померяем напряжение, на выходе.

Читайте также  Как сделать отпечаток ладони ребенка на память

 и подсоединил светодиодную лампочку.

А на выходе у нас получилось около 70 Вольт.

Но, чтобы подключить светодиодную лампу я припаял на вход три пальчиковые батарейки и подсоединил светодиодную лампочку.

Как видим она загорелась, не очень ярко конечно, но горит.

Ток потребления составил 0,5 ампера.

Вот такой получился простой преобразователь, который может кому-нибудь пригодится для каких-нибудь поделок или самоделок, ведь при подаче от 1,5 до 5 Вольт мы получаем на выходе около 220 вольт.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: