Lampe de poche LED sur un seul circuit à transistor. Comment fabriquer une lampe de poche LED économique avec une seule batterie

Un générateur de blocage est un générateur de signaux avec un retour de transformateur profond qui génère des impulsions électriques à court terme (généralement environ 1 µs) qui se répètent à des intervalles relativement longs. Ils sont utilisés dans l'ingénierie radio et dans les appareils de technologie à impulsions. Ils sont réalisés à l'aide d'un transistor ou d'une lampe. (Wikipédia)

J'ai décidé d'assembler une lampe de poche LED qui brillerait très longtemps et serait économique. Le générateur de blocage vous permet de vous alimenter à partir de basse tension. LED, par exemple LED 5 mm avec un courant de 20-50 mA.
Il était prévu d'utiliser des transistors au germanium de faible puissance de la marque "MP37", une bande LED, des piles pour petits doigts de type "AAA" et un boîtier miniature.
Comme étui, j'ai pris un marqueur de peinture, il était également prévu d'y intégrer des piles, un générateur de blocage, de coller une bande LED et de mettre le tout dans un flacon en plastique pour écouteurs.

Tout d'abord, j'ai nettoyé le marqueur de peinture avec un solvant, je l'ai essuyé avec une serviette. Ensuite, j'ai découpé un compartiment pour 3 piles AAA dans le fond, découpé les contacts de la boîte et les ai fixés par le bas, à l'intérieur du marqueur avec de la colle thermofusible afin qu'ils soient isolés du métal du marqueur. Pour les contacts supérieurs, j'ai découpé une rondelle dans un fin textolite et collé les contacts dessus sur un ruban adhésif 2 faces. Batteries connectées en série.

Le flacon en aluminium était déchiré, j'ai donc dû le souder avec du flux F64.

P.S. J'ai d'autres lampes de poche et si vous le souhaitez, je peux vous montrer mon travail.

Attention : les LED blanches sont relativement chères, je suggère donc de mettre une petite résistance (1 à 10 ohms) en série avec la cathode de la LED pour limiter et mesurer le courant de crête. Lors du test du circuit, vous pouvez mesurer la chute de tension aux bornes de cette résistance à l'aide d'un oscilloscope ou d'un détecteur de crête pour vous assurer que le courant de crête ne dépasse pas la valeur recommandée par le fabricant de LED. Sur la base de ces recommandations, pour une plus grande fiabilité, nous essaierons d'obtenir un courant de crête ne dépassant pas la moitié du maximum.

Revoir

Un convertisseur de commutation compact capable de fournir suffisamment de tension pour alimenter des LED blanches est constitué d'un nombre minimum de pièces. La lumière que nous obtenons est bien plus efficace en termes de lumens-heures par livre de poids de batterie qu'une ampoule à incandescence. De plus, la couleur de la lueur est déterminée par l'émission du phosphore de la LED, de sorte que la couleur de la lueur ne change pratiquement pas, même lorsque la batterie est complètement déchargée. En conséquence, la batterie dure longtemps. Celui-ci est bon marché et convient aux lampes de poche, à l’éclairage de secours et à d’autres applications nécessitant d’alimenter des LED blanches à partir d’une ou deux piles primaires.

Schème

Il ne peut y avoir de schéma plus simple que celui-ci. L'oscillateur de blocage se compose d'un transistor, d'une résistance de 1 kΩ et d'une inductance. Lorsque le bouton d'alimentation est enfoncé, le transistor s'allume avec un courant circulant à travers la résistance de 1 kΩ. La tension qui apparaît aux bornes de l'inductance depuis le point médian jusqu'au collecteur du transistor induit une tension aux bornes de la résistance de 1 kΩ qui peut être encore supérieure à la tension de la batterie, fournissant ainsi une rétroaction positive. Lorsqu'il y a une tension entre la prise de la bobine et le collecteur du transistor, le courant du collecteur augmente constamment. En raison d'une rétroaction positive, le transistor reste saturé jusqu'à ce que quelque chose arrive à son courant de base.

À un moment donné, la chute de tension aux bornes de l'inductance depuis son point médian jusqu'au collecteur du transistor se rapproche de la valeur de la tension de la batterie (en fait, la tension de la batterie moins la tension de saturation collecteur-émetteur du transistor). À partir de ce moment, plus aucune tension n'est induite dans la bobine entre la prise et la résistance de 1 kΩ, et la tension à la base commence à chuter et devient négative, accélérant ainsi la désactivation du transistor. Bien que le transistor soit désormais bloqué, l'inductance reste une source de courant et la tension du collecteur augmente.

La tension du collecteur devient rapidement suffisamment élevée pour induire un courant dans la LED, et elle circule jusqu'à ce que l'inductance soit déchargée. La tension du collecteur commence alors à sonner, passant de la masse à l'alimentation, allumant le transistor et démarrant un autre cycle.

Inductance

Si vous concevez ce circuit pour une application non commerciale, vous disposez d'un large éventail de modèles d'inductances parmi lesquelles choisir. La taille du noyau, sa perméabilité et ses caractéristiques de saturation (dimensions physiques, µ et Bs) déterminent le nombre d'ampères-tours qu'il peut délivrer avant saturation. Si le noyau sature plus rapidement que la chute de tension aux bornes de l'inductance depuis la prise jusqu'au collecteur du transistor n'atteint la tension de la batterie, le circuit commutera immédiatement de toute façon, car la saturation du noyau fait de la bobine une sorte de résistance et le couplage inductif entre le collecteur et la base (le côté avec la résistance de 1 kΩ) de la bobine tombe très fortement. Cela a le même effet que de rapprocher la chute de tension de la bobine de la tension de la batterie. Le calibre du fil détermine le nombre d'ampères que le circuit produira avant la commutation en raison de chutes de tension croissantes. Les paramètres du noyau d'un inducteur (principalement les dimensions physiques et la perméabilité magnétique) déterminent combien de microsecondes la bobine est chargée par le courant du collecteur, qui augmentera jusqu'à ce que le transistor se désactive. Ces paramètres déterminent également la durée pendant laquelle le courant traversera la LED lorsque le transistor est bloqué. Presque toutes les caractéristiques de l'inducteur affectent le fonctionnement de ce circuit.

J'ai réalisé ce circuit sur des anneaux de ferrite de quelques millimètres de diamètre et sur des noyaux toroïdaux jusqu'à quelques centimètres de section (notez l'inductance du clou rouillé décrite ci-dessous).

Voici, en général, la relation entre les dimensions du noyau et les caractéristiques de l'inducteur :

• Grand noyau : facile à enrouler, faible fréquence de commutation, haute puissance.
• Petit noyau : difficile à enrouler, fréquence de commutation plus élevée, puissance inférieure.

Comment commencer. Prenez un noyau de bobine, de préférence en ferrite, et enroulez 20 tours autour. Décollez sous la forme d'une courte boucle de fil, puis continuez à enrouler encore 20 tours. Une augmentation du nombre de tours entraîne une diminution de la fréquence de fonctionnement, une diminution - une augmentation de la fréquence. J'ai enroulé seulement 10 tours avec un tap du milieu (5 + 5) et cette bobine fonctionnait à une fréquence de 200 kHz. Regardez le circuit décrit ci-dessous, assemblé dans le culot d'une ampoule, fonctionnant à une fréquence d'environ 200 kHz.

Circuit amélioré

Ce schéma est attractif car il contient un nombre minimum d'éléments. La LED est alimentée par un courant pulsé. L'impulsion démarre lorsque la tension de la LED atteint sa tension de fonctionnement directe, qui est supérieure à la tension de la batterie, ce qui n'affecte pas la commutation du transistor. L'inconvénient est que le rapport entre le courant de crête et le courant moyen des LED est assez élevé, il peut être de 3 : 1 ou 5 : 1, en fonction des paramètres du circuit (principalement l'inductance de la bobine et la tension de la batterie). Si vous souhaitez que la LED brille plus fort pour un courant de crête donné, vous pouvez ajouter une diode et un condensateur comme indiqué dans le schéma ci-dessous.

Un critique a suggéré une bonne idée : si l'espace est disponible, ajoutez un condensateur de découplage entre la borne négative de la batterie et le point médian de l'inductance. Certaines batteries ont une impédance de sortie élevée et ce condensateur peut augmenter le courant de sortie du circuit. Un condensateur de 10 µF devrait suffire, mais si vous utilisez une très grosse inductance, il est préférable d'augmenter la capacité.

Où placerez-vous l’alimentation électrique ?

Comme ce circuit contient peu d'éléments, je les ai tous gérés, y compris une inductance, une résistance de 1 kΩ, un transistor 2N4401 (en boîtier TO-92, d'ailleurs), une diode de redressement, un condensateur chip et une LED Nichia NSPW315BS. , avec une petite goutte de colle à placer à la base de la lampe stylo.

L'utilisation d'une LED au lieu d'une ampoule permet de développer une lampe de poche compacte. Il donne suffisamment de lumière pour marcher dans la rue par une nuit sans lune. J'ai estimé l'autonomie d'une lampe de poche consommant environ 35 mA à partir d'une batterie de 1,5 V. Il s'est avéré qu'elle fonctionnerait en continu pendant au moins 30 heures. Cela fait assez longtemps. Les paramètres de plusieurs piles alcalines Duracell peuvent être consultés.

La couleur de la lueur reste la même blanc bleuté, même lorsque la tension de la batterie baisse. Si un tel appareil est bien traité, il durera très longtemps. J'ai eu une de ces lampes de poche, assemblée selon le dernier schéma, pendant 18 mois et je l'ai utilisée tous les soirs. Je n'ai remplacé la batterie que deux fois. Si les contacts de la batterie ne s'étaient pas détériorés à cause de la corrosion, je n'aurais pas su qu'il était temps de la remplacer, car la lampe torche fonctionnait parfaitement.

Veilleuse d'un clou rouillé

Ces circuits oscillateurs bloquants fonctionnent mieux avec des noyaux de ferrite, mais sont parfois difficiles à trouver. Certains lecteurs ont exprimé leurs inquiétudes concernant la fabrication des inducteurs, et cela est compréhensible, puisque les inducteurs ont une aura de mystère pour beaucoup.

Je m'engage à prouver qu'il n'y a rien de compliqué dans les inducteurs, et qu'ils sont très importants. Un jour, alors que j'attendais une dépanneuse suite à une panne de voiture, j'ai remarqué un clou rouillé près de la route. Il mesurait 6,5 cm de long et j'ai décidé de l'utiliser pour le noyau de l'inducteur.

J'ai tiré une paire torsadée de fil de cuivre massif de ø0,5 mm d'un long câble CAT-5 (Ethernet). Ce fil est similaire à celui utilisé pour faire passer les lignes téléphoniques à l’intérieur des bâtiments. J'ai enroulé 60 tours de paire torsadée en trois couches environ sur un clou, puis j'ai connecté le début d'un conducteur à l'extrémité d'un autre conducteur, et le résultat était un inducteur de 120 tours avec une prise depuis le milieu.

J'y ai connecté un transistor 2N2222, une résistance de 1 kΩ, une pile AA de 1,5 V et une LED blanche. Rien ne s'est passé. Ensuite, j'ai attaché un condensateur de 0,0027 uF à une résistance de 1 kΩ (il s'est retrouvé sur le bureau) et la LED a pris vie. Vous aurez peut-être besoin d'un condensateur d'environ 0,001 uF. La LED brille magnifiquement et le circuit tire 20 mA de courant de la pile AA. Le signal sur l'écran de l'oscilloscope a l'air terrible, mais l'essentiel est que le circuit s'est déclenché même sur ce clou rouillé et a augmenté le 1,5 V initial de la pile AA à plus de 3 V, suffisamment pour allumer la LED.

Ceux qui connaissent certains aspects de la sélection des noyaux de bobines remarqueront immédiatement que les courants de Foucault seront énormes, car le fer a une faible résistance par rapport à la ferrite, ou à l'air par exemple, et qu'il y aura probablement d'autres pertes. Et ce n'est pas qu'il faut courir et acheter des clous pour fabriquer une lampe LED, mais que ce schéma s'est avéré très réalisable. Si un clou rouillé et du fil téléphonique suffisent à allumer une LED blanche, alors un starter ne pose aucun problème. Alors, faites une pause, allez acheter un noyau de ferrite et commencez à travailler sur le projet.

Où se procurer des noyaux de ferrite

Wolfgang Driehaus, d'Allemagne, a écrit que les noyaux de ferrite sont utilisés dans les lampes fluorescentes compactes et qu'il les a appliqués avec succès aux circuits d'alimentation LED. Le lendemain, j'ai levé les yeux et j'ai vu que certaines ampoules devaient être remplacées.

Certaines ampoules fluocompactes de ma maison sont grillées. Après avoir acheté de nouvelles ampoules et remplacé celles grillées, je suis allé au garage pour démonter une des ampoules. Le premier problème concernait l’électronique située dans le pied de la lampe. Dans une lettre de suivi, Wolfgang m'a dit que l'ampoule de la lampe pouvait être ouverte et le circuit imprimé retiré sans casser le verre. Faites attention à ne pas casser les tubes de verre de la lampe car ils contiennent du mercure toxique.

Je voulais m'assurer que ces noyaux me seraient utiles et j'ai retiré les enroulements de "l'haltère" et de la bobine toroïdale. Lors du démontage de la bobine sur le noyau EE, la ferrite s'est fissurée à plusieurs endroits, je n'ai donc pas pu l'essayer dans mon circuit.

Sur le noyau de l'haltère, j'ai enroulé 50 tours de fil émaillé de ø0,2 mm, j'ai fait un taraud central, puis j'ai enroulé 50 tours supplémentaires. J'ai assemblé un dispositif à partir de cette bobine, un transistor 2N4401, une résistance de 330 ohms connectée à la base du transistor, et une LED blanche conformément au schéma donné en début d'article. Lorsque j'ai connecté l'alimentation 1,5 V, la LED a clignoté vivement. Cela a confirmé qu'une bobine avec un tel noyau peut être utilisée dans ce circuit.

J'ai enroulé 10 tours de fil de ø0,4 mm sur le noyau toroïdal, j'ai fait un taraud et j'ai enroulé encore 10 tours. En connectant la bobine au même circuit (2N4401, 330 ohms, LED blanche) avec une alimentation de 1,5 volts, j'ai vu que la LED était allumée, mais pas aussi brillante qu'avec la bobine précédente, mais il n'y avait que 20 tours sur le tore .

Nous savons maintenant où trouver des noyaux de ferrite. Les lampes fluorescentes compactes sont très abordables et finissent par s'user et doivent être remplacées.

Un autre lecteur a souligné que les câbles de périphériques informatiques constituent une autre source de noyaux de ferrite. Les câbles de moniteur, les câbles de clavier et certains câbles USB ont des boutons en plastique qui contiennent en fait des noyaux de ferrite. Si vous envisagez de jeter votre ancien clavier à la poubelle, pourquoi ne pas d'abord couper la ferrite ?

Lire la fin

Je suis tombé sur un schéma intéressant sur Internet du pilote micropower le plus simple sur un périphérique de champ de déchets de la carte mère, il s'est avéré assez efficace. Une version plus simple du circuit, avec un transistor bipolaire -. Voici le schéma légèrement corrigé pour une compréhension plus détaillée pour les débutants de quoi, où et comment souder :

J'ai trouvé un tas de transistors à effet de champ APM2014 provenant d'anciennes cartes mères et je les ai rapidement soudés pour un test, au lieu d'un haltère, j'ai pris une ferrite d'un papillon, lorsqu'elle est alimentée par une batterie déchargée de 1,1 V, une LED de 1 W brille assez fort , à 1,4 V, il brille toujours plus fort, mais il chauffe déjà. Je vérifierai plus tard avec différents étranglements, mais je m'arrêterai probablement aux haltères, car ils sont plus pratiques à placer dans des étuis. Lors d'une tentative de test de connexion d'une LED 0,5 W 60 mA, celle-ci a rapidement grillé.

La LED a pris 1 W, sa lumière est suffisante pour éclairer dans l'obscurité, puisqu'il s'agit d'une lampe de poche décorative et qu'il n'est pas nécessaire de trop de lumière. Au lieu d'un réflecteur, un collimateur a été utilisé, il suffisait de l'affûter un peu le long du bord.

Pendant le fonctionnement, la LED ne chauffe sensiblement qu'à partir d'une batterie neuve avec un starter avec les données indiquées dans le schéma, dans ce cas j'ai utilisé un starter CD75 et je l'ai rembobiné. Comme il n'y a pas assez d'espace ici, seuls 14 tours de fil de 0,43 y rentrent, mais le chauffage de la LED à partir de l'élément frais a également diminué, bien que la luminosité ait légèrement diminué.

La deuxième face du circuit imprimé sert de support de LED et de refroidissement, les contacts sont indiqués en rouge sur le signet, ils peuvent être usinés avec n'importe quel outil à portée de main. J'ai mis quelques morceaux de textolite sur le transistor à effet de champ pour aligner le substrat sous le disque de contact positif, en biais.

La lampe de poche résultante brille avec une diminution du flux lumineux jusqu'à une tension de cellule de 0,5 V, et si elle commence à clignoter, la batterie est maintenant complètement morte, bien que les mêmes piles au sel puissent être restaurées avec une solution saline et utilisées davantage dans la lampe de poche. L'auteur du matériel - Igoran.

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