Светодиодные драйверы (LED driver) в быту.

Светодиодные драйверы (LED driver) в быту.

Как известно, в Стране, начиная ещё с известных горбачёвско-ельцинских событий, бытовой электроники как таковой больше не существует. От слова «напрочь». А между тем есть много простых девайсов, где бы она ой как пригодилась. Даже в наипростейшем ширпотребовском варианте её реализации, в виде «фитюлька за доллар». Знаете, очень бывает обидно, когда платка из десяти деталюшек и площадью 1 см. кв. поднимает потребительские свойства девайса на порядок, но Страна с имперскими амбициями тупо не способна такую платку изготовить.

ОК, раз Стране подобное не по силам, суровые сибирские мужики всё равно найдут, кто таки осилит столь неподъёмную задачу. На АлиЭкспрессе всяческих поделок - на любой вкус и цвет. И сегодня мы будем постигать, чего же любимая Страна нас лишает, на примере простейшего светодиодного драйвера. Потому как суровые сибирские мужики большие затейники, и, даже не видя в глаза светодиода, найдут много применений драйверу от него.

Когда-то давно, у местного автора материализовался пакетик с несколькими изделиями, гуглящимися по запросу «LED driver 3x1W MR-16» Это вот чего такое:

По сути дела, это блок питания светодиодной лампочки на 12 Вольт, из цоколя которой торчат лужёные ноги, прекрасно видимые на фото (это так называемый цоколь G4), а разноцветные проводки припаяны к панельке со светодиодами, которых может быть от одного до трёх штук, каждый мощностью в один Ватт. Включение светодиодов последовательное.

По факту это не что иное, как dc-dc step down преобразователь, с датчиком тока на низкоомном сопротивлении, поддерживающий ток в нагрузке порядка 330 mA. Напряжение на входе 12 Вольт, на выходе - от 3 до 10. Причём на входе замечен диодный мост, а значит, полярность питающего напряжения безразлична. Как и то, постоянка там или переменка.

Если поизучать схемотехнику и даташит на чип, а также номиналы деталей, то окажется, что входное напряжение легко можно поднять до примерно 18-20 Вольт без каких-либо последствий. То есть автомобильные напряжения оно потянет.

Резюмируя, в лице данного LED-драйвера мы имеем стабилизатор тока на треть ампера, который много где можно применить. В Стране, истосковавшейся по потребительской электронике, этим сходу и надлежит заняться. Ну так и давайте начнём втетенивать эти драйверы во что попало.

Фонарь ЭРА FA19M

В каждом доме (гараже, автомобиле) такой обязательно имеется, в одной из многочисленных вариаций (а если не имеется, то 23 февраля любого года как раз и призвано устранить столь досадное недоразумение). Местный автор не исключение - вот его питомец:

Собственно фонарь хороший - в глаз светит знатно, оснащён удобной рукояткой и всякими там кольцами под ремень для переноски, позиционируется на местности как угодно посредством подставки, и имеет массу, достаточную для не целевого использования по дуге в темечко, так что ходить с ним в темноте весьма сподручно. Несказанно напрягает лишь одно - никогда не знаешь, заряжен ли он, насколько добросовестно, и вообще, как долго его на самом деле надо заряжать. Вот в этом вопросе непонятка полная.

Учитывая, что к фонарю придаётся инструкция и блок питания на 9 Вольт, силами которых фонарь надо заряжать 6 часов (согласно инструкции), вроде бы всё понятно. Но на деле после таких манипуляций фонарь работает хорошо если час-полтора, то есть в разы меньше ожидаемого. Что как бы подстава.

Ну а когда у следствия возникают вопросы по телу, обычно назначается диагностическое вскрытие.

Открутив у фонаря голову с 19 светодиодами в рефлекторе, и робко заглянув внутрь одним глазком, мы видим вот такую начинку:

Из всей электроники внутри один китайский резистор на 10 Ом мощностью 3 Ватта, китайский кнопочный выключатель с довольно большим сопротивлением в замкнутом состоянии (такие вещи любопытства ради проверяются, а потому мы сразу понимаем, что выключатель дерьмовый, и по-хорошему, нуждается в замене), и китайский же разъём. Происхождение проводков выяснить не удалось - они не сознались.

И вот тут уже надо начинать медитировать.

Сразу становится понятно, почему фонарь, поставленный на зарядку, невозможно включить (эта функция блокируется силами разъёма с переключением контактов). По закону Ома от девятивольтового источника в шестивольтовый аккумулятор через десятиомный резистор потечёт ток в 300 mA. Плюс ещё порядка 600 mA кушает стадо светодиодов, итого 900 mA. Китайский трёхваттный резистор уже будет на грани. Но это пока не страшно.

На оффсайте производителя фонарей также указано, что его поделия можно заряжать от бортовой сети автомобиля. Добро, отнимаем от 14 Вольт (столько по факту в автомобильчике обычно и есть) 6 Вольт (падение напряжения на аккумуляторе фонаря), делим остаток на 10 Ом, и получаем ток в цепи 800 mA. При падении напряжения на резисторе 8 Вольт и сквозном токе через него 0.8 A рассеиваться на том резисторе будет мощность в 6.4 Ватта. Резистор с номинальной мощностью 3 Ватта гарантированно раскалится, потрескается, и разрушится. Фейл, господа.

Ну и вообще, в системе с токоограничивающим резистором нужно иметь номограмму, чтобы понять, как долго следует заряжать аккумулятор, напряжение на котором меняется от вольт 4 (аккумулятор разряжен) до примерно 8. Ток при этом варьируется от 500 mA до 100 mA, причём никакого «среднего» тока тут нет и быть не может - система нелинейна. То есть хрен вы этот фонарь зарядите правильным образом. И уж никак не за 6 часов.

В 21 веке такие вещи несказанно удручают.

Посему берём пресловутый LED driver MR-16 стоимостью в 70 центов штучка, вместо штырей паяем ему провода, а выход через диод цепляем на аккумулятор. Диод требуется, чтобы заряд с аккумулятора не стекал обратно в драйвер. Диод совершенно любой, не обязательно шоттковский - запас по напряжению у нас есть, и он достаточный.

Засовываем это всё в крышечку от пластиковой бутылки из-под православного кваса, и втетениваем её в место, как будто как раз для крышечки и предназначенное:

Ну и поскольку отныне никакого раскаляющегося резистора у нас в схеме нет, даруем фонарю возможность светить и при воткнутой в него зарядке (раньше это было невозможно).

Теперь мы доподлинно знаем, что аккумулятор при любом внешнем напряжении (от 9 до 16 Вольт) заряжается стабилизированным током 330 mA, и осталось лишь вычислить, как долго этим следует заниматься. Однако, требуется знать ёмкость аккумулятора.

Фото аккумулятора:

Аккумулятор оказался также китайский, ёмкостью 4.5 Ah, а потому заряжать его через LED driver следует не менее 15 часов. Вот так вот, ежели по науке.

Хочется быстрее?
Ставьте или более мощный драйвер, или пару в параллель (места внутри фонаря навалом).

LED driver MR-16 в баттарей-паке радиостанции Baofeng UV-5R

Местный автор не то чтобы любит, а прямо обожает проводить время на природе, в специальной ритуальной пятнистой жилетке с карманами повсюду, причём в одном из карманов обязательно бормочет рацейка Baofeng, ежели местный автор не в полном одиночестве.

Ну и как повидавший всякого на своём веку, местный автор твёрдо уверен в том, что питать подобные девайсы следует от надёжного и проверенного источника. Каковым штатный аккумулятор можно считать с некоторой натяжкой.

Автор не станет акцентировать внимание на том, что китайские 1800 mAh штатного аккумулятора рацейки на деле ближе к 1200 mAh, да и деградацию никто не отменял. Плюс имеются особенности эксплуатации аккумуляторов на основе лития, которые пользователю следует выгуглить и навсегда запомнить. Они не так-то легко соблюдаются на практике (это вообще тема для отдельного разговора), так что местный автор склонен пользовать батарей-паки вот такого типа с энэлупами внутри.

Ну и поскольку мы только что весело стебались над контроллером заряда на резисторе, пришла пора в авторском варианте батарей-пака его высверлить, и заменить более уместным драйвером.

Но тут есть одна тонкость, от которой ранее мы абстрагировались.

Все мы знаем, что в процессе зарядки напряжение на металл-гидридном аккумуляторе доходит до 1.5 Вольта. А напряжение на выходе блока питания стандартного зарядного стакана указанной рацейки 10 Вольт, либо самую малость больше. И у нас нет никакого запаса по напряжению, которое можно было бы потерять на драйвере. А самому драйверу оно нужно.

Поэтому придётся прищуриться, и выпаять диодный мост на входе драйвера (деталюшки довольно мелкие). Так мы сэкономим примерно 0.7 Вольта (мост собран на диодах Шоттки, на котором падение напряжения составляет по 0.35 Вольта на плечо). И один из этих диодов придётся впаять на выход драйвера, дабы заряд с аккумуляторов не стекал в драйвер. На чём мы потеряем 0.35 Вольта. А чтоб не было так мучительно больно, на входе и на выходе драйвера припаяем по электролитическому конденсатору максимально доступной ёмкости (есть ограничение по габаритам), на напряжение 25-50 Вольт. Пара таких конденсаторов совершенно точно не помешает, и придаст конструкции кошерность.

Вот что получилось после переделки:

Драйвер лишился входного диодного моста, заместо моста получил конденсатор 200 мкФ 25 Вольт, и развязывающий диод на выход. Всё это залито эпоксидкой, что в данном случае вполне допустимо - в рабочем режиме чип драйвера еле заметно греется, градусов до 40, и заливка эпоксидкой ему не повредит.

Как показала практика, драйвер функционирует штатно при входном напряжении от 10 до 16 Вольт. То есть батарей-пак можно заряжать как блоком питания зарядного стакана рацейки, так и от любого случайного 12-вольтового блока питания. А так же в машине напрямую, без всякого адаптера - 14 Вольт тоже хорошо и вкусно.

Всё это при условии, что LED driver имеет маркировку 1W*3, то есть по выходу совместим с нагрузкой вольтажом от 3 до 9 (примерно) Вольт. У нас как раз такой случай. Потребление драйвером при 9-вольтовой нагрузке порядка 430 mA от источника 10 Вольт, и около 240 mA от 15 Вольт. Хотя выходной ток порядка 330 mA, входной может быть больше или меньше выходного, и это не чудо - как уже отмечалось, наш драйвер не последовательный стабилизатор, а dc-dc преобразователь.

Время зарядки вычисляется просто - при зарядном токе 300-350 mA (у драйверов есть разброс, так что этот параметр требуется замерить) энелупам ёмкостью грубо говоря 2 Ah, потребуется 7 часов для зарядки «с нуля» и с учётом КПД, либо меньше (зарядка прекращается, как только батарей-пак начнёт греться).

У местного автора осталась ещё горстка LED-драйверов, но, поозиравшись вокруг себя, он пока не нашёл, куда их ещё можно впендюрить. Однако, без всякого сомнения, это крайне полезная вещь, пригодная к употреблению широкими народными массами даже без особых познаний в радиотехнике и электронике. Суровые сибирские мужики одобряют.

Бонусом идёт возможность для всех переделанных девайсов использовать один и тот же блок питания. Ведь больше нет нужды в специальном зарядном стакане для рацейки на 10 Вольт, или 9-вольтовой зарядке для фонаря. Стандартный блок питания на 12 Вольт теперь с успехом справится с любым девайсом. Как, собственно говоря, и штатная зарядка от стакана.

Про спутниковый интернет Starlink от SpaceX.

В данной публикации местный автор порассуждает о проекте Starlink. К сожалению, так называемые журналисты - существа абсолютно технически безграмотные, и уже понаписали много всяческой ереси, дезориентирующей интересующихся. А тема-то любопытная. Так что по пунктам. Что это вообще такое? Желание изложить информацию в доступной читателю форме сыграло с «технически безграмотными журналистами» злую шутку - проект Starlink совершенно точно не основывается на стандартных технологиях типа LTE или Wi-Fi…

Публичное харакири России на КВ диапазонах.

У современного человека, по всей видимости, чуть подвинулись мозги. Всё-то ему надо знать. Многие так вообще начинают свой день с Гугловых Новостей - этот агрегатор как-то умудряется вычленить из потока событий наиболее значимое. Как правило, всё, что там написано, в течение суток будет озвучено по новостийному радиовещанию, а на вторые сутки пройдёт сюжетами в телевизионных передачах.

Про отключение станций DGPS, и что из этого получится.

Наш великий китайский сосед является неоспоримым лидером по поставке в Ютуб видеозаписей всевозможных драк. Китайцы исторически очень не толерантны друг к другу, и склонны решать мелкие бытовые разногласия традиционным русским мордобоем. Но если китайские мужики проводят боевые действия по понятиям и технично, то самки китайцев во гневе — это нечто.

№ 2Ожидаю железки...

Заказал десяток драйверов, как приедут, выложу процесс установки в батарей-пак. Туда же пойдёт DC-DC преобразователь на 5 Вольт с USB разъёмом на конце - для всяких телефонов для подзарядки сгодится, когда рация не нужна.

Сейчас тестирую мобильную солнечную батарею на предмет заряда такого "наборного аккумулятора" через различные китайские приблуды, да мучаю свинцовые семиамперные двенадцативольтовые тушки от бесперебойников.

Ожидаются также одноваттные красные и синие светодиоды для светильника улучшения роста растений в пасмурные дни и ночью - там четыре драйвера (12 светодиодов по 1 Вт) будет использовано по своему назначению.

airsound

№ 3Прошу уточнить для личного воплощения.

Все о фонаре Эра написано соблазнительно. Но не могли бы вы для простых людей схему подключения драйвера указать? Под крышечкой что откуда и куда из проводочков не видать. И не понятно ещё - вы пишете, что этот драйвер на 3 светодиода, а мы имеем 19. Как так? И ещё - в простом быту откуда можно извлечь подходящий драйвер (например, можно ли драйвер взять из лампочки Эра А55-8w)? Если возможно, прошу ответить и по указанной мною почте.

«Драйвер на столько-то светодиодов мощностью 1 W» подразумевает нагрузку из указанного числа светодиодов, включённых последовательно. Разделив 1 Ватт на ток стабилизации в 330 мА, мы получим напряжение в 3 Вольта на светодиод. Это означает, что на нагрузке развивается до 9 Вольт при запитывании от 12

Драйверу всё равно, что питать - хоть эти самые светодиоды, хоть аккумуляторы заряжать. Главное, чтобы напряжение было близко к штатному. В случае батарей-пака Баофенга это условие соблюдается точно, для зарядки аккумуляторов фонаря приблизительно. Но никакого криминала в этом нет.

Количество светодиодов в фонаре никак не связано с параметрами драйвера - мы драйвером не светодиоды зажигаем, а аккумулятор заряжаем стабильным и понятным током.

Из-за форменного дурдома с «персональными данными» ваш емайл не виден даже администратору, так что просьбу уважить возможности нет.

R2D2

№ 4Дополнение

Спасибо за Частичный ответ. А вот про схему подключения и про драйвер лампы бы...

Про лампу без понятия, а схема подключения - четырёхполюсник же, два входа, два выхода. Что может быть непонятного?

R2d2