Żarówka LED na biurko

Nowoczesne diody LED umożliwiają budowę energooszczędnych, wydajnych źródeł światła. Do ich zasilania niezbędne są obwody o stabilizowanym prądzie wyjściowym. Można je wykonać jako liniowe, jednak to układy impulsowe umożliwiają uzyskanie najwyższej sprawności. Przykładami takich zasilaczy LED są układy scalone produkowane przez niemiecką firmę Prema Samiconductor. Użyty przeze mnie w „żarówce” PR4101A jest zaawansowanym funkcjonalnie, impulsowym zasilaczem diod LED i umożliwia ich zasilanie stabilizowanem prądem o natężeniu 0,1...1 A. W opisanym dalej projekcie użyto czterech bardzo jasnych, białych diod LED o poborze prądu 80 mA każda. Układ był opisywany w Elektronice Praktycznej nr 8/2010. Płytki do niego można kupić poprzez sklep.avt.pl.

Na rysunku 1 pokazano schemat ideowy „żarówki” LED. Układ scalony przetwornicy pracuje prawidłowo w zakresie napięcia zasilania 9...40 V, jednak ze względu na zastosowane kondensatory, wymaga 9...16 VDC lub 9...12 VAC. Pobiera przy tym prąd o natężeniu ok. 0,2 A. Przy zasilaniu prądem stałym można zrezygnować z montażu diod D1...D4, zastępując D1 i D2 zworkami SMD lub kawałkiem srebrzanki. W takiej sytuacji – uwaga na polaryzację doprowadzonego napięcia zasilającego!

Rysunek 1. Schemat ideowy „żarówki” LED

Sposób połączenia diod LED o prądzie zasilania 80 mA każda stawia wymaganie, aby układ zasilacza LED dostarczał do obciązenia (LED) prąd o wartości 160 mA. Wartość prądu płynącego przez diody jest ustalana przez rezystor R1, zgodnie z zależnością I_LED = 0,2 V/R1. W projekcie R1 = 1,2 Ohm, więc I_{LED MAKS.} ≈ 0,17 mA. Przez rezystor pomiarowy przepływa cały prąd zasilania LED, więc moc strat na nim będzie równa I²×R ≈ 35 mW. To niewiele, jednak stawiając na uniwersalność rozwiązania zdecydowano się na użycie R1 w wersji przewlekanej.
PR4101A oferuje szereg funkcji, których nie użyto w tym projekcie. Producent wyposażył go np. w wejścia umożliwiające regulację jasności (PWM), opóźnione załączenie (DELAY), włączenie/wyłączenie układu (PWR_DWN), wyjście układu pomiaru temperatury struktury układu (TEMP), wejście softstart oraz kompensacji temperatury (RTK). Prostota aplikacji PR4101A przy jednocześnie bardzo zaawansowanych funkcjach, naprawdę robią wrażenie. Sprawność układu jest zależna od warunków pracy i waha się w granicach 70...95%.
Na rysunku 2 pokazano schemat montażowy „żarówki” LED. Wykonano ją na dwustronnej płytce drukowanej z metalizacją otworów. Dławik, diody LED oraz rezystor R1 to elementy przewlekane, pozostałe to SMD. Montaż należy rozpocząć od układu scalonego i elementów SMD (dobrze jest najpierw zamontować elementy na warstwie górnej, a później na dolnej), a zakończyć na przewlekanych. Ze względu na niewielką liczbę komponentów montaż nie jest trudny.

Rysunek 2. Schemat montażowy „żarówki” LED

„Żarówka” nie wymaga żadnych regulacji – zmontowana prawidłowo ze sprawdzonych elementów działa natychmiast po włączeniu zasilania. Doskonale nadaje się np. do zastąpienia halogenowych żarówek 20 W w lampkach stołowych (fotografia 3) . Do doprowadzeń zasilania wystarczy przylutować kątowe goldpiny, które trzeba wetknąć w gniazdo oryginalnej żarówki. Czasami trzeba je lekko rozgiąć na boki. Po zastąpieniu żarówki halogenowej LED-ową pobór mocy zmaleje z 20 W do niespełna... 2 W przy jasności świecenia wystarczającej np. do czytania książki.

Fotografia 3. Oświetlenie książki przez lampkę

Diody można łączyć w różne zestawy, uzyskując różne barwy oświetlanej powierzchni. Można również zmieniać prąd ich zasilania dobierając R1 o odpowiedniej wartości. Można wreszcie użyć diod o większej mocy, niż zastosowane przeze mnie Flux'y.

Jacek Bogusz
j.bogusz@easy-soft.net.pl

Wykaz elementów:
R1: 1,2 Ohm (przewl. 0,25 W)
R2: 1 kOhm (SMD, 1206)
C1: 100 uF/16 V (SMD, C)
C2: 100 nF (SMD, 1206)
C3: 22 uF/16 V (SMD, C)
C4, C5: 220 nF (SMD, 1206)
D1...D4: LL4007 lub podobne (MINIMELF)
D5: 10BQ040PBF (SMD, Schottky)
D6...D9: LED Super Flux biała, ciepła SFWW4
LED1...LED3: PSA11-08GWA
T1: IRLL014 lub 024
U1: PR4101 lub PR4101A
L1: 2,2 mH (przewlekany)