Wenn Sie jemals eine LED mit einer einzigen Batterie betreiben möchten, werden Sie früher oder später auf eine Schaltung namens stoßen Joule-Dieb – Joule-Dieb. Diese Schaltung ist für viele Dinge gut: Sie besteht aus wenigen Teilen, Sie können eine leere Batterie verwenden, die zusammengebaute Struktur ist kompakt und wird mit einer Batterie mit einer Spannung von nur 0,6 V betrieben. Das klassische Diagramm dieses Geräts finden Sie auf Wikipedia. Es gibt viele Varianten dieses Schemas und Versuche, es zu optimieren. Ich zeige Ihnen eine der Varianten dieses Designs, mit der Sie zwei in Reihe geschaltete 3-Watt-LEDs zum Leuchten bringen können. Alles wurde schnell abgeholt. Unter Berücksichtigung des Zurückdrehens des Gashebels dauerte es 20 Minuten.

Was Sie für die Montage benötigen:

Lötkolben, nicht viel Lot und Drähte. Batterie 1,5 V oder weniger, ruhige Zeiger.
Transistor. Ich habe KT630 ​​verwendet,

seine maximale Betriebsfrequenz ist hoch und der Kollektorstrom ist höher als der in Standardschaltungen empfohlene. Im Prinzip können Sie jeden NPN-Transistor mit einer Verstärkung von mindestens 150 verwenden, zum Beispiel 2SC1815. Ein variabler 10-kOhm-Widerstand.

Ein Elektrolytkondensator 47 uF bei 25 V. Das Aufladen eines größeren Kondensators dauert länger und verringert die Helligkeit des Lichts. Jede Diode mit einer Sperrspannung von mindestens 100 V, weil Ohne Last lädt sich der Kondensator auf 30-45V auf.

Ein Kondensator 0,01 µF. Zwei 3-Watt-LEDs in Reihe geschaltet. Wird an einem Kühlkörper eines Computerprozessors befestigt.

Eine Gruppenstabilisierungsdrossel aus einem Computernetzteil.

Sie können jeden Ferritring verwenden, den Sie zur Hand haben. Ich habe die Drossel vom Netzteil verwendet, einfach weil sie da war. Ich habe die Anzahl der Windungen nicht gezählt, sondern einfach den gesamten Draht aus dem Ring gewickelt (es gibt zwei Drähte mit unterschiedlichen Querschnitten) und ihn noch einmal bifilar gewickelt.

Die mit einem Draht kleineren Querschnitts umwickelte Wicklung wurde in den Basiskreis des Transistors eingebunden. Dementsprechend wurde die zweite Wicklung in den Kollektorkreis einbezogen. Es ist wichtig, dass der Anfang einer Wicklung mit dem Ende der anderen verbunden wird, wie in der Abbildung gezeigt. Sie können eine Wicklung auf einen Ferritstab mit einem Abgriff der erforderlichen Windungszahl wickeln oder sogar eine Spule ohne Kern herstellen.

Im Gegensatz zur Standardschaltung wird hier die Last zwischen Sockel und Kollektor geschaltet. Der Wirkungsgrad der Schaltung hängt von dem Kondensator ab, der parallel zur Last geschaltet ist. Mit diesem Lastschaltkreis wurde versucht, die in der L2-Spule entstehende elektromotorische Kraft zu nutzen.

Das Video zeigt, dass die Helligkeit des Glühens zunimmt, wenn der Widerstand R1 geschlossen ist.

Im Prinzip ist es überhaupt nicht nötig, weil Im Diagramm begrenzt es den Strom durch die Basis. Der KT 630-Transistor fühlt sich ohne diesen Widerstand großartig an.

Und zum Schluss noch eine Schaltung mit einstellbarer Ausgangsspannung

Ich wollte mir schon lange eine kleine und helle Taschenlampe bauen, die mit einem AA- oder AAA-Element betrieben wird. Für solche Zwecke gibt es sogar ein spezielles. Mikroschaltungen, aber wir haben einen Mangel daran + die Kröte ließ mich zweimal nachdenken. Als Ergebnis geschah dieses Wunder:

Es leuchtet sehr hell. Die Helligkeit des Leuchtens nimmt nahezu nicht ab, wenn man eine weitere LED parallel anschließt. Die Fülle an Teilen sowie die einfache Montage und Konfiguration ermöglichen es Ihnen, dieses Design problemlos zu wiederholen.

Der Transformator ist auf einen Ferritring gewickelt. Ich habe einen Ring von einem alten Motherboard genommen. Es lässt sich sehr leicht aufziehen. Wir nehmen zwei gleich lange Drähte (ich habe zwei verschiedenfarbige Drähte vom Netzwerkkabel verwendet). Wir setzen sie zusammen und beginnen mit dem gefalteten Draht, den Ring Windung für Windung aufzuwickeln. Als Ergebnis erhalten wir 4 Drähte, zwei auf jeder Seite des Rings. Wir nehmen auf jeder Seite einen Draht unterschiedlicher Farbe und binden ihn zusammen. Es sollte ungefähr so ​​aussehen:

Seitenansicht:

Anstelle des BC547C-Transistors können Sie auch unseren heimischen KT315 verwenden. Mit dem Widerstand R1 können Sie die Helligkeit des Lichts leicht anpassen. Eine Platine für diese Schaltung wurde nicht entwickelt, sie nützt meiner Meinung nach hier nichts.

Bei einer Batterie mit einer Spannung von 1,5 Volt oder weniger ist das einfach nicht realistisch. Dies liegt daran, dass die meisten LEDs einen Spannungsabfall aufweisen, der diesen Wert überschreitet.

So zünden Sie eine LED mit einer 1,5-Volt-Batterie an

Ein Ausweg aus dieser Situation könnte darin bestehen, einen einfachen Transistor und eine Induktivität zu verwenden. Im Wesentlichen ist es eigenartig. Bei der Schaltung handelt es sich um einen einfachen Blockiergenerator, der von einer 1,5-Volt-Batterie gespeist wird und durch das Pumpen von Energie in den Induktor ziemlich starke Impulse erzeugt. Die Schaltung ist einfach und kann in buchstäblich 10 Minuten aufgebaut werden.

Der T1-Induktor besteht aus einem Ferritring mit einem Durchmesser von 7 Millimetern (seine Abmessungen sind K7x4x3). Die Wicklung enthält 21 Windungen, bestehend aus doppelt gefaltetem PEV-Kupferlackdraht mit einem Durchmesser von 0,35 Millimetern.

Nachdem das Wickeln abgeschlossen ist, muss das Ende eines der Drähte mit dem Anfang des anderen Drahts verbunden werden. Das Ergebnis ist ein Abgriff aus der Mitte der Wicklung. Durch die Wahl des Widerstandes erreichen Sie eine bessere Lichtausbeute.

Viele haben Miniaturtaschenlampen gesehen, die mit einer einzigen 1,5-Volt-Batterie betrieben werden. Theoretisch reicht diese Spannung nicht aus, um eine weiße LED zum Leuchten zu bringen. Das bedeutet, dass sich unter dem Gehäuse eine Art Gerät verbirgt, das die Spannung auf das erforderliche Niveau erhöht. Dieses Gerät kann aus kostengünstigen und zugänglichen Teilen innerhalb einer halben Stunde mit eigenen Händen hergestellt werden. In diesem Artikel erfahren Sie ausführlich, wie Sie eine LED an eine 1,5-V-Batterie anschließen.

Schema und Funktionsprinzip

Der LED-Stromversorgungskreis aus einer 1,5-V-Batterie ist in der Abbildung dargestellt. Die Hauptfunktionselemente sind ein einstufiger Transistorverstärker und ein Impulstransformator, wodurch eine tiefe positive Rückkopplung erreicht wird. Der Basisstrom des Transistors wird durch den Widerstand R1 begrenzt und zur Optimierung der Ausgangsparameter sind eine Diode VD1 und ein Kondensator C1 eingebaut, auf die etwas später eingegangen wird.

Der LED-Stromversorgungskreis aus einer Batterie arbeitet nach dem Prinzip eines Blockiergenerators. Die Impulsbildung erfolgt durch Entsperren des Transistors und Überführen in den Sättigungsmodus mittels positiver Rückkopplung. Der Austritt aus der Sättigung erfolgt aufgrund einer Abnahme des Basisstroms. Der Transistor schaltet ab und die Transformatorenergie wird an die Last abgegeben. Dadurch blinkt die LED für kurze Zeit.

Schauen wir uns nun die Funktionsweise der in der Abbildung gezeigten Schaltung genauer an. Es ist bekannt, dass sich der Strom in einem Induktor nicht sofort ändern kann. Erstens befindet sich der Transistor im geschlossenen Zustand, wenn Spannung von der Batterie angelegt wird. Ein allmählicher Anstieg des Stroms im Kollektor und dann in der Basiswicklung führt zu einem sanften Entsperren des Transistors. Dies führt zu einer Erhöhung des Kollektorstroms, der auch durch die Kollektorwicklung fließt. Dieser Stromanstieg wird in die Basiswicklung umgewandelt und erhöht den Basisstrom weiter.

Als Folge eines solchen lawinenartigen Prozesses tritt Sättigung im Transistor ein. Im Sättigungsmodus steigt der Kollektorstrom nicht mehr an, was bedeutet, dass die Spannung an der Basiswicklung Null wird. Dies führt zu einer Verringerung des Basisstroms und der Transistor verlässt die Sättigung. Die Spannung an der Basiswicklung ändert die Polarität, was zu einer fast augenblicklichen Sperrung des Transistors beiträgt. Dadurch fließt die gesamte angesammelte Energie in die Last. Die LED blinkt und leitet einen Strom durch sich selbst, der vom Kollektorstromwert auf Null abnimmt. In diesem Zeitintervall findet im Transformator ein umgekehrter Sperrvorgang statt, der zur nächsten Entsperrung des Transistors führt. Dann wiederholt sich der Zyklus.

Die Schaltung arbeitet mit einer Frequenz von mehreren zehn Kilohertz. Daher werden Tausende von Blitzen pro Sekunde vom menschlichen Auge als konstantes Leuchten wahrgenommen. Die Schaltung kann jedoch leicht modifiziert werden, indem man Stromeinbrüche durch die LED auf Null eliminiert und einen Glättungskondensator und eine Diode hinzufügt. Der Kondensator C1 ist unter Beachtung der Polarität parallel zur LED geschaltet und die Diode VD1 ist in Reihe in den Laststromflusskreis geschaltet. VD1 verhindert, dass sich der Kondensator zu einem offenen Transistor entlädt.

Das Anschließen einer LED an eine Batterie gemäß diesem Diagramm erfordert die Einhaltung einer Regel: Sie können das zusammengebaute Gerät nicht ohne Last einschalten (der Transistor kann durchbrennen).

Berechnungs- und Montagedetails

Alle für die praktische Umsetzung notwendigen Funkkomponenten sind kostengünstig oder im Vorrat von Funkamateuren vorhanden. Die Ausnahme bildet der Transformator, der ein wenig Arbeit erfordert.

Der Transformator wird von Hand aus einem Ferritring hergestellt, der von einer defekten Kompaktleuchtstofflampe oder einem defekten Schaltnetzteil abmontiert wurde. Der Außendurchmesser des Rings beträgt ca. 10 mm mit möglicher Toleranz in beide Richtungen. Zum Wickeln werden zwei einadrige Drähte gleicher Länge mit einem Querschnitt von 0,5 mm 2 verwendet. Ideal ist ein Twisted-Pair-Kabel für eine LAN-Netzwerkverbindung.

Beide Drähte (vorzugsweise unterschiedliche Farben) werden zueinander gefaltet und um den Ring gewickelt, wobei die Windungen über den Umfang gelegt werden. Insgesamt sollten es 20 Runden sein. In diesem Fall kommen die Anfänge der Drähte auf der einen Seite heraus und die Enden auf der anderen. Danach wird der Anfang eines Kabels einer Farbe mit dem Ende eines Kabels einer anderen Farbe verbunden und mit dem Pluspol der Batterie verbunden. Die beiden verbleibenden Enden sind mit dem Kollektor und dem Widerstand des Transistors verbunden.

Der Transistor wird auf der Grundlage des höchsten Kollektorstroms mit doppeltem Spielraum ausgewählt, um eine Überhitzung zu vermeiden. In diesem Fall ist KT315V oder KT3102A geeignet. Stattdessen können Sie den importierten BC547A mit den folgenden Parametern installieren:

• maximaler Kollektorstrom – 100 mA;
• maximale Kollektor-Emitter-Spannung – 45 V;
• Zunahme h 21E – 100-220.

Es empfiehlt sich, einen Transistor mit einem h21E-Wert nahe 100 zu wählen.

Nachdem Sie den maximalen Betriebskollektorstrom von 25 mA eingestellt haben, können Sie den Basisstrom berechnen: I B = I K / h 21E = 25/100 = 0,25 mA.

Theoretisch kann der Widerstandswert des Widerstands R1 mit der Formel berechnet werden: R1=(U BAT -U BE)/I B =(1,5-0,6)/0,00025=3600 Ohm.

In der Praxis reicht jedoch ein Widerstand mit einem Nennwert von 1 kOhm aus, da bei der Berechnung der Eingangswiderstand der Stromquelle und die Hochfrequenzbetriebsart sowie der Magnetisierungsstrom, der den Ballastanteil darstellt, nicht berücksichtigt werden der Kollektorstrom. Es sollte auch berücksichtigt werden, dass mit abnehmender EMK der Batterie ein Widerstand mit niedrigerem Widerstand effektiver ist. Bei einem Widerstand von 1 kOhm-0,125 W ±5 % überschreitet der Amplitudenwert des LED-Stroms 26 mA nicht.

Die Schaltung kann nicht nur mit einer 1,5-V-Batterie, sondern auch mit einer 1,2-V-AA-Batterie betrieben werden.

Die Diode VD1 muss in diesem Fall im offenen Zustand einen geringen Spannungsabfall aufweisen. Hierfür eignen sich Schottky-Dioden vom Typ 1N5817-1N5819, bei denen der Spannungsabfall bei kleinen Strömen 0,2-0,4V beträgt. Kondensator C1 ist elektrolytisch bei 10 uF-6,3 V. Diese Kapazität reicht aus, um die Stromwellen auf der LED zu glätten.

Während des Betriebs verliert die Batterie an Kapazität und die Spannung an ihren Anschlüssen sinkt. In diesem Fall leuchtet die LED weiter, solange die Bedingung erfüllt ist: U BAT >U BE (im Mittel 0,6V). Somit ermöglicht Ihnen die LED-Stromversorgungsschaltung aus einer Batterie die Verwendung einer AA-Batterie mit maximaler Effizienz.

Leiterplatte

Die Leiterplatte des einfachsten Sperrgenerators kann heruntergeladen werden. Hierbei handelt es sich um eine einseitige Platine mit den Maßen 10 x 20 mm, die problemlos in das Taschenlampengehäuse passt. Es empfiehlt sich, die fertige Platine mit Teilen und Verkabelung zur LED in eine Thermoröhre zu legen und neben der Batterie zu platzieren. Wenn Sie einen SMD-Transistor und einen Widerstand verwenden, mit Ausnahme der Diode mit Kondensator, können Sie eine noch kleinere Platine für die kleinste Taschenlampe herstellen.

Nachwort

Die betrachtete Schaltungslösung ist wirksam beim Einschalten von 1-3 LEDs beliebiger Farbe mit einem maximalen Strom von bis zu 30 mA. Um eine leistungsstärkere LED mit einer einzigen Batterie zu betreiben, müssen einige Anpassungen vorgenommen werden. In der obigen Schaltung können Sie den Widerstandswert des Widerstands verringern und dadurch die Amplitude des Kollektorstroms erhöhen (jedoch nicht mehr als den maximalen Nennwert).

Um eine 1-W-LED anzuschließen, müssen Sie alle Teile der Schaltung durch leistungsstärkere ersetzen: einen Transformator mit einem größeren Kern und einen Transistor mit einem Kollektorstrom von mindestens 500 mA. Wenn Sie einen Stromkreis für eine Taschenlampe mit einer Batterie aufbauen, müssen Sie ein Oszilloskop verwenden, um den LED-Strom zu überwachen.

Im Internet finden Sie viele Diagramme zum Anschluss einer LED an eine Batterie. Gleichzeitig zögern die Autoren nicht, Fotos ihrer Messungen zu zeigen, bei denen der Strom in der Last den zulässigen Wert für eine Low-Power-LED (30 mA) überschreitet. Warum brennt die LED nicht durch? Tatsache ist, dass die meisten Multimeter Wechselspannung und -strom nur im Bereich von 40-400 Hz messen, und dies ist in der Anleitung angegeben. Doch viele Funkamateure kennen diese Nuance nicht. Natürlich kann das Multimeter den LED-Strom nicht messen, der mit einer Frequenz von mehreren zehn kHz pulsiert, und zeigt eine Zufallszahl auf dem Bildschirm an.

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