Illuminazione di 100 LED con batteria da 6 Volt

L'articolo spiega un modo innovativo di pilotare più di cento LED bianchi da una batteria da 6 volt. Il circuito utilizza l'IC 555 per pilotare un trasformatore elevatore, la cui uscita viene infine utilizzata per l'illuminazione dei LED. Una speciale configurazione PWM rende il circuito molto efficiente dal punto di vista energetico.

Fasi principali della progettazione

Gli stadi principali di questo driver pwm 6V 100 LED che utilizza IC 555 sono uno stadio multivibratore astabile configurato con funzione di controllo PWM e uno stadio step-up trasformatore di uscita.

Gli impulsi generati dallo stadio pwm vengono utilizzati per scaricare e saturare l'avvolgimento di ingresso del trasformatore, che vengono amplificati ai livelli specificati sull'avvolgimento di uscita del trasformatore che pilota il gruppo di LED ivi collegati.

Utilizzo di IC 555 per il controllo PWM

L'IC 555 è cablato nella sua configurazione più comune, come un multivibratore astabile. Tutto ciò che riguarda il circuito sembra piuttosto comune poiché i pin out dell'IC sono configurati con il suo formato abituale, ad eccezione dei due diodi e un paio di preset che rendono il circuito un po 'diverso dalle tipiche configurazioni astabili 555.

L'inclusione dei due diodi e delle preimpostazioni consente il controllo discreto delle formazioni di impulsi.

Questo controllo degli impulsi è denominato PWM o modulazione di larghezza di impulso.

L'implementazione PWM nel circuito può essere compresa facendo riferimento allo schema e con i seguenti punti:

Inizialmente quando il circuito è alimentato, il pin # 2 che è il pin trigger dell'IC, si abbassa, con il condensatore in modalità di scarica, mantenendo l'uscita bassa.

Una volta che C2 è completamente scarico, capovolge l'uscita che era inizialmente bassa in alta. A questo punto il condensatore C2 inizia a caricarsi attraverso D1 e P1, fino a quando la tensione su C2 raggiunge i 2/3 della tensione di alimentazione, quando il pin # 6 dell'IC viene commutato, facendo sì che l'uscita e il pin # 7 si abbassino ancora.

Schema elettrico

La procedura di cui sopra si ripete, provocando oscillazioni sostenute in uscita.

Tuttavia, poiché i periodi di carica e scarica di C2 corrispondono direttamente ai periodi di uscita degli impulsi, significa semplicemente che variando o controllando separatamente la carica e la scarica di C2, dovremmo essere in grado di dimensionare corrispondentemente gli impulsi di uscita.

I potenziometri oi preset P1 e P2 sono posizionati esattamente per queste regolazioni e quindi costituiscono la funzione PWM.

L'applicazione PWM contribuisce a un'altra funzione importante per la presente applicazione. Ottimizzando opportunamente gli impulsi, possiamo impostare il circuito in una posizione più economica per ottenere una luminosità ottimale dai LED con un consumo di batteria relativamente inferiore.

L'uscita dall'IC viene presa dal suo pin numero tre e utilizzata per il pilotaggio come transistor di potenza.

Poiché il collettore del transistor di potenza è unito all'avvolgimento secondario (a bassa tensione) di un normale trasformatore AC-DC, l'intera tensione di alimentazione viene periodicamente scaricata in questa sezione dell'induttore del trasformatore.

Come anticipato, questa tensione pulsata che viene forzata nell'avvolgimento secondario induce una grandezza proporzionale di tensione nell'avvolgimento primario del trasformatore.

Il processo è completamente invertito rispetto alla situazione in cui il trasformatore viene utilizzato con le sue normali applicazioni di adattatori CA-CC.

La tensione viene aumentata invece di scendere a circa 230 volt, che è la sua normale specifica dell'avvolgimento primario.

Questa tensione aumentata disponibile alle estremità dell'avvolgimento libero del trasformatore viene effettivamente utilizzata per pilotare un gran numero di LED che sono cablati attraverso lunghe serie e pochi collegamenti paralleli.

Come viene alimentato il circuito

Il circuito del driver LED da 6V 100 proposto è alimentato da una batteria SMF da 6 volt e circa 4 Ah di capacità. La potenza della batteria può sembrare piuttosto elevata ma i parametri non sono adatti per pilotare un numero molto elevato di LED.

Ho già discusso di questo problema in molti dei miei post precedenti. Fondamentalmente i LED sono dispositivi pilotati in tensione e non in corrente, cioè se la tensione applicata soddisfa la tensione diretta, i LED si illuminano con livelli di corrente nominali e al contrario se la tensione non corrisponde alle specifiche di tensione diretta dei LED, allora il LED si rifiuta di accendersi anche se la corrente applicata è 100 volte il valore di saturazione.

Un altro fattore associato ai LED è che questi dispositivi possono essere eseguiti in serie con i livelli di corrente minimi specificati.

Ciò significa che se la tensione della serie corrisponde alla tensione diretta totale della serie, la corrente richiesta sarebbe di circa l'ampiezza che sarebbe necessaria per accendere un singolo LED.

Questo parametro, piuttosto caratteristico del cablaggio dei LED, diventa indispensabile quando la tensione della sorgente è piuttosto bassa.

Così per pilotare molti numeri di LED come discusso per il circuito proposto da una sorgente a 6 volt, la regola di cui sopra diventa necessaria ed è stata efficacemente impiegata.

Elenco delle parti

Le seguenti parti saranno necessarie per realizzare il circuito del driver LED PWM sopra:

Tutti i resistori sono da ¼ di watt se non diversamente specificato.

• R1, R2 = 1K,
• R3 = 10 K,
• R4, R5, R6 = 100 Ohm,
• P1, P2 = 100 K.
• C1 = 10 uF / 25 V, C2 = 0,001 uF, disco ceramico,
• IC = LM 555,
• T1 = TIPO 127,
• TR1 = sec. - 0-6 V, prim. - 0-230 V, 500 mA
• Batteria - 6 volt, 4 AH, tipo SUNCA,
• PCB - Veroboard, tagliato secondo la dimensione richiesta.
• LED - 5 mm, bianchi, ad alta luminosità, ad alta efficienza.ATTENZIONE - IL CIRCUITO SI BASA SULLE ASSUNZIONI FATTE DALL'AUTORE E NON È STATO PRATICAMENTE VERIFICATO, SI CONSIGLIA LA DISCREZIONE DEI VISITATORI.