О согласовании светодиодов и аккумуляторов (других источников питания)

РЕКЛАМА НА ФОРУМХАУС

Тоже занимался когда-то своим фонариком. На радиолюбительском форуме Казус тему создал в свое время. Моя тема называется "Доработка фонаря КОСМОС 1500LED_RUB". С фотографиями, схемами. Посмотрите. Может будет полезной. ИМХО линейный стабилизатор тока пригоден только при питании светодиода от источника питания со стабилизацией. Только тогда можно получить более-менее хороший КПД.

 

С этого и я начинал. Но...
На базаре до сих пор нет фонарей с приемлемой регулировкой яркости. Есть дискретные режимы, обычно один-два сниженной яркости, и то они часто выполняются 100% шимом на низкой частоте и в полной темноте при движении эффект стробоскопа напрягает, а о том чтобы подобрать яркость комфортную или экономную разговора нет, если это не "топ" модель.
А именно снижение яркости и приводит к конечной экономии энергии и увеличивает время пользования.
Худший КПД линейника в данном случае около 75% не хуже и полное отсутствие модуляции и помех. При снижении напряжения на аккуме КПД растет.,
Эсли нет регулировки - боритесь за КПД - увеличите время на ... 3-5%
Разрядить LION ниже допустимого можно только если фонарь не выключить при снижении яркости до почти незаметной - это и будет около 3В.
В данном случае яркость почти не меняется (не заметно) на всем диапазоне работы акка.
Если нужна горизонтальная характеристика добавьте один резистор, как в описании каскада выше, можно даже получить отрицательный наклон - на большем напряжении будет меньшая яркость
-, но в борьбе за миллиамперы (прибавляет 0,5ма) его не ставил. Схема стабилизирует ток с размахом примерно 300/320 миллиампер (то есть 10%) на всем питающем диапазоне литийиона. С резистором линейность до 30 В и выше, но кпд там никакой и теплоотвод сковородкой. До 600 ма на лионе транзистор почти не греется, а больше света от личного источника света не нужно (мне лично).
Уменьшение яркости при регулировании не приводит в этом случае к существенной потере КПД, т. к. напряжения на диодах и акке стабильны.

 

Потому что напряжение на светодиоде около 3,3 В, а на литиевой батарейке в максимуме 4,2В.
Разрядится батарея до 3.3 В и закончилась работа линейной схемы. Несмотря на то, что литиевые батареи можно разряжать до 2,9В, а некоторые даже немного ниже.

В схеме с нормальным импульсным драйвером ток через светодиод имеет незначительную амплитуду пульсаций, не воспринимаемую зрением.

Стоит отдельно отметить не убиваемое дополнительное свойство схемы: полное выключение светодиода экономит энергию с недостижимой для других способов потребления эффективностью. Само собой при этом время потенциального пользования выключенным фонарем гипотетически увеличивается до бесконечности, если не учитывать саморазряд и срок службы аккумулятора.

Но ваша схем не стабилизирует ток. Вы же знаете, что в вашей схеме нет датчика тока в цепи светодиода. Соответственно ток в схеме плавает по мере разогрева светодиода или изменений температуры среды.

Почему вы так думаете?

 

Тоже так думал. Но...

Реально - напряжение на лионе ниже 4 В. На них и написано 3,7 В как среднее значение при разряде.
Чтобы разрядить лион до 2,9 В нужно взять 3-5 ВТный диод, это из тех что на рынке и дать ему ток 200-300 ма и как раз к концу будет около 3 В. По свету это будет как 1 ВТный.
По поводу разряда до 2,9 В. В фонаре нижнее напряжение около того. Но в https://www.forumhouse.ru/threads/247384/ меня наоборот критиковали, что разряжать ниже 3,7 нельзя. Пришлось ссылатся на ТУ PANASONIC - 3.0 V, было тогда. При режиме от 4.2 до 3.0 и токе 200- 270 ма и жесткой эксплуатации за 6лет израсходовал 1 и сейчас гоняю 2 акк samsung около 900ма/ч, но полностью отработавшие на телефонах. Еще, небольшой ток заряда 200-300ма благотворно влияет на срок службы. У второго выкинул плату защиты - увеличилось внутреннее сопротивление полевиков.

 

Не спорю. На линейной вообще пульсации идут с аккумулятора и не более. Но...
Реальный фонарь с рынка имеет "эконом" режим- импульсы со 100% модуляцией на частоте не более 40-50Гц заполненных хорошим шимом - очень неприятно при быстрых движениях - стробоскоп. Глаза не экономит, а напрягает.

Слегка неуважение, но...
Реально, то что эксплуатирую. Максимальный ток 270ма - езда на велосипеде, свет вдаль, большая площадь. Ток около 100 ма - ближний свет на вел-е, расстояния 2-5 м. Ток 45 ма для дороги - меня хорошо видно, спокойно ручная работа перед собой - не бьет по глазам.

270 разделить на 45 равно 6. Во столько раз может быть увеличено время разряда.

Вопрос - Во сколько раз увеличится время разряда если КПД увеличить с 75 до 95 при стабильной яркости, предлагаемой большинством фонарей. Всего-то 1.26 раза - на четверть.

За что стоит бороться ?

 

Не люблю перепалки. Но...
Схема - классический генератор тока, только вместо стабилитрона использован сам светодиод, а на выходе стоит " умножитель тока".
Характеристику светодиода по току и напряжению смотрим в любом даташите.
Реально во всем диапазоне изменяется не более 0.4 В. Чем не стабилитрон?
Ток через резистор в эмиттере стабилизирован?
А дальше вступает мощный транзистор. Учим матчасть !
Коэффициент усиления тр-ра стабильная величина. Незначительно зависит от температуры.
При 300 ма транзистор не греется при 600 посадите на небольшой радиатор и то для спокойствия.
Диод греется, но ток для него задан жестко.

Страшно без датчика тока?

А он сжирает свои милливатты, но он здесь не нужен - сэкономлен.
А про резистор для корректировки наклона характеристики наверное пропустили.

Ну может и плавает - проверьте!
А вот реальный красивый фонарик дает 120ма при 4.1в до 70ма при 3в - где стабильность? сначала полный ток, потом экономный, когда экономить уже нечего.

 

Это следует из характеристик этих элементов. Если бы в конце разряда акка. напряжение было бы 0 в, то это однозначно бы указывало на полную нестабилизированность его характеристики, но его диапазон 25% от макс. напряжения, а у свдиода 10%. Конечно - все относительно. Жизнь сплошной компромисс.

 

Уважение только тем кто думает как вы? И неуважение за возражение?
И выражение своего отношения, как аргумент в обсуждении?
Не буду комментировать такое ваше поведение.

Время разряда увеличивается, но КПД при этом снижается, потому что на последовательном транзисторе напряжение увеличивается. Относительно большего тока потребление конечно снижается, но кпд схемы падает.
И речь об экономии как таковой здесь неуместна. Об экономии говорят когда нужный уровень освещенности достигается за счет меньшей мощности, а не от отказа от нужного уровня света. Просто такой подход для сравнения энергозатрат.
Анекдот о том, как можно сэкономить на проезде на маршрутном автобусе, пробежав за ним по маршруту, как раз напоминает ваш подход. По моему был вариант анекдота с еще большей экономией, когда предлагалось бегать за такси.

По сравнению с вашей схемой, с сохранением постоянной светоотдачи время разряда будет больше чем вы пишите. Дополнительное время даст использование батареи до 3 В, при котором ваша схема уже не будет работать как положено, т. е. с сохранением освещенности.

Это очевидно. За лучшее использование батарей, за увеличение ее срока службы, за счет циклов заряда-разряда, которые зависят именно от кпд.
Вы конечно имеете право пользоваться своим решением. Мне это не интересно. Больше не нравится то, что вы пытаетесь преподнести его здесь как нечто экстраординарное. Это не так. На радиолюбительском форуме вас сразу же бы раскритиковали. Тем более на специализированном форуме типа "светлый угол".

 

Вы мне покажите такой источник тока. Весьма интересно понаблюдать за вашим ходом мысли.

Вам как то неуместно отправлять меня искать ваши фантазии в учебниках. Я в отличии от вас имею диплом по профильной специальности. Расскажите как вы представляете работу вашей "удивительной" схемы. Например с того момента, как напряжение на самом нижнем светодиоде например уменьшилось на какую то дельту (или как вариант увеличилось, без разницы). И о стабилизации тока напишите.

Классически любой регулятор имеет как минимум обратную связь с некоего датчика, задатчик опорного уровня, сравнивающий элемент и регулирующий элемент.
Начнем с того, что сигнал обратной связи (если можно так назвать) у вас берется со светодиода. Светодиод между прочим нелинейный элемент. Напряжение на нем не прямо пропорционально току. А вы, уважаемый голосите, что у вас стабилизируется ток "жестко". Поподробнее "пжлста, я заппписываю!"

"Кому и кобыла невеста" как говорится. И если кач питающего напряжения в 28% от максимума 4.2В (3.0-4,2) можно считать стабильностью, то тут как говорится "без комментариев".

 

Еще раз повторюсь - ничего нового в радиотехнике не сказал.
Регулировка света - необходимость. Полная яркость при работе руками на близком расстоянии особенно в полной тьме излишня и режет глаза. Это требование от жизни. Регулировать резистором - очень оперативно, по сравнению с переключением между режимами одной кнопкой или даже двумя.
Эффективность импульсных преобразователей не подвергаю сомнению. А вот датчик тока не обязателен - нужен ток, а не его датчик. Датчик только мешает. На нем тоже падает напряжение.
Изначально ставилась задача сделать из "мусора" простое устройство. Все детали можно найти в хламе. А драйвер только купить.
Ну еще попаять в удовольствие. Для сборки 5 деталей даже плата не нужна. В любой источник света спокойно войдет. Особенно в фонарики где вместо драйвера стоит РЕЗИСТОР. А таких на базаре много. Благодарю за разговор, Надеюсь без обид. Лучше с юмором.
А как на счет эффективности в описанном выше источнике света с питанием от бп ноутбука?


Классика

 

Его характеристика совсем чуть-чуть не дотягивает до стабилитрона и во многих случаях его используют как источник опорного напряжения при стабилизации тока да еще с индикацией.

 

На прошлой неделе на работе коллега приносил фонарь с алиэкспрес. Платка круглая, примерно 2 см в диаметре. На плате только 3 резистора 0805 по 1 Ом параллельно, линейный драйвер в sot-23 и керамический конденсатор. Сгорел драйвер. Не смогли его определить и найти. Схема видимо действительно стабилизировала ток. Управление с одной кнопки последовательно: максимальный уровень, промежуточный уровень, мигающий, отключение. Просто и функционально. Насчет защиты от разряда только непонятно, есть или нет. С такими решениями рассыпухой из неликвидов трудно соревноваться.

Я выше уже писал, что это вполне рабочее решение. Питание стабильное. Уровень потерь на регулирующем транзисторе практически постоянный. Можно добиться относительно небольших потерь.

Видите на вашей схеме стабилитрон у баз транзисторов -опорное напряжение, а резистор в эмиттерах датчик тока. Ток задается простым соотношением (Uст - Uбэ)/Rэ.
Вот с какого то форума картиночка:

 

Ну вот видите и у вас проблемы с драйверами. Попробуйте собрать на той же плате вашему другу эту схему, даже без регулировки, например на малыше 2SC5707 и протестируйте.

Моя картиночка только для FORUMHOUS.

При переключении кнопкой наголовного фонаря, а тем более частая смена режимов с перескоком через режим мигания будет очень раздражать. А удовольствие от плавной регулировки в любом направлении просто не передать и свет точненько по потребности. А цена рассыпухи и доступность?

Этот каскад правильнее будет назвать САМОЗАДАТЧИК тока светодиода.

Источник тока это другое -
https://gyrator.ru/current-stabilizer-two-pole
Там описаны источники тока, в том числе и приведенный мною КЛАССИЧЕСКИЙ вариант обратите внимание на R 3, очень хорошо описано.

 

Картиночке минимум лет 20. Это не классическая схема.
Первый раз по моему увидел в одной публикации про двухвыводные стабилизаторы тока в виде готовых полупроводниковых приборов то ли в журнале Радио, то ли что-то подобное. По моему это откуда то из телефонии.
Но ваша схема на эту непохожа.
Простейший ограничитель тока (без усилителя) требует для биполярного транзистора 0,6 В. Но эти 0,6 В - потери. Можно было бы использовать более низкоомный шунт тока с усилителем, но это усложнение.
Вместо этого вы придумали некую схему, где ток плавает в "стабильных пределах". И шунта нет и все просто.

 

Вы спрашивали о ходе мысли...
Между коллектором и эмиттером может быть мене 0,1 В и Акк реально разряжать до 3,2 В при полной яркости и до 3 при некотором снижении.

Если мы разговорились, макет из двух транзисторов и диода с радиатором дело 10 мин. Снять характеристики еще 10, если все под рукой. Покритикуйте практически, порегулируйте. КТ818 вообще шикарно. Ну может не сейчас.