Питание от батарейки: как выбрать источник и правильно подключить светодиод

Благодаря развитию науки и техники, экономные и компактные светодиоды вытеснили громоздкие и прожорливые «лампочки Ильича» из электрических осветительных приборов, бытовой техники и дорогих современных автомобилей. Потому, что светодиоды по яркости и экономичности в несколько раз превосходят обычные лампы накаливания и люминесцентные экономки.

В карманных фонариках применяются светодиоды с напряжением питания 2,5 — 3,3В, напряжение батареи состоящей из трех элементов питания 4,5В, ограничительный резистор снижает напряжение питания до безопасного для светодиода 3,3В. А возможно ли за питать светодиод от одной батарейки ААА с напряжением 1 — 1,5В ? Благодаря современным технологиям, возможно все! На этом рисунке представлена  простая схема блокинг генератора позволяющая питать один 3,3 вольтовый светодиод низким напряжением от одной батарейки или аккумулятора напряжением 1 – 1,5 вольта.

Скачать схему питания светодиода от одной батарейки 

Для этой самоделки вам понадобится:

• Светодиод с напряжением питания 2,5 — 3,3В
• Одна батарейка или аккумулятор 1 — 1,5В
• Выключатель
• Ферритовое кольцо диаметром 10 — 20 мм.
• Провод диаметром 0,3 — 0,5 мм.
• Диод IN4007
• Конденсатор 10 мкф 16 В
• Резистор 50 — 100 ом или переменный до 500 ом
• Транзистор структуры NPN КТ315, BC547, КТ815, BD135, BD139 или PNP КТ361, BC557, КТ814, BD136, BD140. После установки транзисторов структуры PNP изменяется полярность питания.

Важным элементом блокинг генератора (или как его называют импульсный повышающий преобразователь напряжения) является трансформатор, от правильного изготовления которого зависит работоспособность устройства. Мотать трансформатор лучше всего на 10 миллиметровом ферритовом кольце от лампы экономки или зарядного устройства для мобильного телефона. На крайний случай подойдет любое другое ферритовое кольцо большего диаметра. В принципе размер кольца особого значения не имеет. Даже возможно использовать миниатюрный квадратный трансформатор с ферритовым сердечником.

Трансформатор мотаем в два провода диаметром 0.3 — 0.5 мм. Желательно использовать провод в лаковой изоляции, он более плотно ложиться в кольцо. Так же пойдет сетевой компьютерный провод в пластиковой изоляции «витая пара» диаметр жилы 0.5 мм. Складываем два отрезка провода вместе, продеваем в ферритовое кольцо и плотно затягиваем. Таким образом наматываем 10 витков в две жилы.

У вас должно получиться две обмотки и четыре вывода.

Согласно схеме соединяем начало первой обмотки с концом второй. Я специально намотал провода разного цвета зеленый и белый с зеленой полосой, чтобы вам было понятно.

Собирать устройство лучше всего навесным монтажом, так получается более компактно и есть возможность разместить компоненты в корпусе от небольшого фонарика. Транзисторы подойдут практически любые структуры NPN КТ315, BC547, КТ815, BD135, BD139 или структуры PNP КТ361, BC557, КТ814, BD136, BD140. Обратите внимание, после установки транзисторов структуры PNP надо изменить полярность питания, а также перевернуть светодиод, конденсатор C1 и диод D1 согласно схеме. После правильной сборки девайс начинает работать с первого раза.

Яркость светодиода регулируется подбором резистора R1. В своей самоделке я установил подстроечный резистор на 500 ом, максимальной яркости светодиода добился при сопротивлении подстроечного резистора в 63 ома. Максимальное напряжение на светодиоде после точной настройки резистора 3 вольта. Если ваш генератор не работает, проверьте правильно ли намотали трансформатор, а также исправность всех компонентов, правильность сборки, качество пайки. Никогда не подключайте светодиод к работающему генератору потому, что на холостом ходу генератор вырабатывает десятки вольт и кристалл светодиода сгорит как пушинка. Включайте генератор, только с припаянным на свое место светодиодом.

Рабочая частота блокинг генератора 19 кГц. По мере разряда батарейки частота будет постепенно снижаться. Свою работоспособность данная схема сохраняет до 0,6 вольт.

В заключение хочу сказать, это устройство может собрать любой начинающий радиолюбитель с минимальными познаниями в радиоэлектронике. Так, что если у вас есть пол часа свободного времени, попробуйте собрать очень простой и неприхотливый к деталям девайс. Пусть эта самоделка станет проектом вашего выходного дня.

Друзья, желаю вам хорошего настроения! До встречи в новых статьях!

Рекомендую посмотреть видеоролик о том, как работает светодиод от одной батарейки.

Доступность и относительно невысокие цены на сверхъяркие светодиоды (LED) позволяют использовать их в различных любительских устройствах. Начинающие радиолюбители, впервые применяющие LED в своих конструкциях, часто задаются вопросом, как подключить светодиод к батарейке? Прочтя этот материал, читатель узнает, как зажечь светодиод практически от любой батарейки, какие схемы подключения LED можно использовать в том или ином случае, как выполнить расчет элементов схемы.

К каким батарейкам можно подключать светодиод?

В принципе, просто зажечь светодиод, можно от любой батарейки. Разработанные радиолюбителями и профессионалами электронные схемы позволяют успешно справиться с этой задачей. Другое дело, сколько времени будет непрерывно работать схема с конкретным светодиодом (светодиодами) и конкретной батарейкой или батарейками.

Для оценки этого времени следует знать, что одной из основных характеристик любых батарей, будь то химический элемент или аккумулятор, является емкость. Емкость батареи – С выражается в ампер-часах. Например, емкость распространенных пальчиковых батареек формата ААА, в зависимости от типа и производителя, может составлять от 0.5 до 2.5 ампер-часов. В свою очередь светоизлучающие диоды характеризуются рабочим током, который может составлять десятки и сотни миллиампер. Таким образом, приблизительно рассчитать, на сколько хватит батареи, можно по формуле:

T= (C*U_бат)/(U_раб.led*I_раб.led)

В данной формуле в числителе стоит работа, которую может совершить батарея, а в знаменателе мощность, которую потребляет светоизлучающий диод. Формула не учитывает КПД конкретно схемы и того факта, что полностью использовать всю емкость батареи крайне проблематично.

При конструировании приборов с батарейным питанием обычно стараются, чтобы их ток потребления не превышал 10 – 30% емкости батареи. Руководствуясь этим соображением и приведенной выше формулой можно оценить сколько нужно батареек данной емкости для питания того или иного светодиода.

Как подключить от пальчиковой батарейки АА 1,5В

К сожалению, не существует простого способа запитать светодиод от одной пальчиковой батарейки. Дело в том, что рабочее напряжение светоизлучающих диодов обычно превышает 1.5 В. Для сверхьярких светодиодов эта величина лежит в диапазоне 3.2 – 3.4В. Поэтому для питания светодиода от одной батарейки потребуется собрать преобразователь напряжения. Ниже приведена схема простого преобразователя напряжения на двух транзисторах с помощью которого можно питать 1 – 2 сверхъярких LED с рабочим током 20 миллиампер.

Данный преобразователь представляет собой блокинг-генератор, собранный на транзисторе VT2, трансформаторе Т1 и резисторе R1. Блокинг-генератор вырабатывает импульсы напряжения, которые в несколько раз превышают напряжение источника питания. Диод VD1 выпрямляет эти импульсы. Дроссель L1, конденсаторы C2 и С3 являются элементами сглаживающего фильтра.

Транзистор VT1, резистор R2 и стабилитрон VD2 являются элементами стабилизатора напряжения. Когда напряжение на конденсаторе С2 превысит 3.3 В, стабилитрон открывается и на резисторе R2 создается падение напряжения. Одновременно откроется первый транзистор и запирет VT2, блокинг-генератор прекратит работу. Тем самым достигается стабилизация выходного напряжения преобразователя на уровне 3.3 В.

В качестве VD1 лучше использовать диоды Шоттки, которые имеют малое падение напряжения в открытом состоянии.

Трансформатор Т1 можно намотать на кольце из феррита марки 2000НН. Диаметр кольца может быть 7 – 15 мм. В качестве сердечника можно использовать кольца от преобразователей энергосберегающих лампочек, катушек фильтров компьютерных блоков питания и т. д. Обмотки выполняют эмалированным проводом диаметром 0.3 мм по 25 витков каждая.

Данную схему можно безболезненно упростить, исключив элементы стабилизации. В принципе схема может обойтись и без дросселя и одного из конденсаторов С2 или С3 . Упрощенную схему может собрать своими руками даже начинающий радиолюбитель.

Cхема хороша еще тем, что будет непрерывно работать, пока напряжение источника питания не снизится до 0.8 В.

Как подключить от 3В батарейки

Подключить сверхъяркий светодиод к батарее 3 В можно не используя никаких дополнительных деталей. Так как рабочее напряжение светодиода несколько больше 3 В, то светодиод будет светить не в полную силу. Иногда это может быть даже полезным. Например, используя светодиод с выключателем и дисковый аккумулятор на 3 В (в народе называемая таблеткой), применяемый в материнских платах компьютера, можно сделать небольшой брелок-фонарик. Такой миниатюрный фонарик может пригодиться в разных ситуациях.

От такой батарейки — таблетки на 3 Вольта можно запитать светодиод

Используя пару батареек 1.5 В и покупной или самодельный преобразователь для питания одного или нескольких LED, можно изготовить более серьезную конструкцию. Схема одного из подобных преобразователей (бустеров) изображена на рисунке.

Бустер на основе микросхемы LM3410 и нескольких навесных элементов имеет следующие характеристики:

• входное напряжение 2.7 – 5.5 В.
• максимальный выходной ток до 2.4 А.
• количество подключаемых LED от 1 до 5.
• частота преобразования от 0.8 до 1.6 МГц.

Выходной ток преобразователя можно регулировать, изменяя сопротивление измерительного резистора R1. Несмотря на то, что из технической документации следует, что микросхема рассчитана на подключение 5-ти светодиодов, на самом деле к ней можно подключать и 6. Это обусловлено тем, что максимальное выходное напряжение чипа 24 В. Еще LM3410 позволяет регулировать яркость свечения светодиодов (диммирование). Для этих целей служит четвертый вывод микросхемы (DIMM). Диммирование можно осуществлять, изменяя входной ток этого вывода.

Как подключить от 9В батарейки Крона

«Крона» имеет относительно небольшую емкость и не очень подходит для питания мощных светодиодов. Максимальный ток такой батареи не должен превышать 30 – 40 мА. Поэтому к ней лучше подключить 3 последовательно соединенных светоизлучающих диода с рабочим током 20 мА. Они, как и в случае подключения к батарейке 3 вольта не будут светить в полную силу, но зато, батарея прослужит дольше.

Схема питания от батарейки крона

В одном материале трудно осветить все многообразие способов подключения светодиодов к батареям с различным напряжением и емкостью. Мы постарались рассказать о самых надежных и простых конструкциях. Надеемся, что этот материал будет полезен как начинающим, так и более опытным радиолюбителям.

Использование светодиодов становится обычным явлением. Их применяют для создания основного или сигнального освещения, декоративной подсветки. Возможности светильников еще не достаточно раскрыты, и многие любители постоянно экспериментируют, открывая новые стороны этих устройств. Одной из самых полезных особенностей является низковольтное питание, делающее исследования безопасными, доступными для детей и подростков. Рассмотрим один из вопросов, часто возникающих у начинающих пользователей — как подключить светодиод к батарейке, насколько это возможно и эффективно.

К каким батарейкам можно подключать светодиод

Согласно теории, источником питания для LED могут быть любые батареи или аккумуляторы. Просто, одни нуждаются в дополнительных схемах, а другие способны почти без посторонней помощи давать энергию для работы элемента. Главная задача — определить, на сколько хватит энергии аккумулятора.

Для того, чтобы грамотно подключить LED элемент, надо предварительно выполнить кое-какие расчеты. Время работы источника можно определить по формуле:

T = (C * Uбат)/(Uled * Iled)

• T — время работы батарейки;
• C — емкость источника (А/час);
• U_бат — напряжение батарейки;
• U_LED — напряжение питания светодиода;
• I_LED — ток рассеивания светодиода.

Проще говоря, время работы можно найти, разделив работу батарейки на мощность светодиода. Однако, эта формула показывает состояние на данный момент времени. По мере расходования заряда ситуация будет меняться, что данной формулой не учитывается. Поэтому при разработке схем принято рассчитывать на емкость батареи, составляющую 10-30 % от номинала. Используя формулу и учитывая запас емкости источника, можно определить, сколько батареек того или иного типа надо для подключения LED компонентов.

Как подключить от пальчиковой батарейки на 1.5 В

Необходимо сразу учесть, что от одной пальчиковой батарейки запитать LED элемент не удастся. Полтора вольта для его питания слишком мало, поэтому придется либо использовать несколько источников, либо собирать преобразователь. Простейшие схемы блокинг-генераторов можно увидеть на рисунке:

Читайте также  Что такое светодиод: описание и характеристики

Есть и другие схемы, более сложные или упрощенные. Они позволяют подключить компоненты к 1,5 вольтам, но требуют сложной настройки. Собирать их могут только люди, обладающие некоторыми познаниями и навыками работы с паяльником.

Интересно! В карманных фонарях установлены светодиоды, нуждающиеся в питании 2,5-3,5 В. Источником служат три пальчиковых батарейки (ААА 1,5 В), суммарное напряжение которых составляет 4,5 вольт. Это слишком много и опасно для светодиода, поэтому приходится подключать его через токоограничивающий резистор. Номинал рассчитывается для каждого случая отдельно, поскольку потребляемый ток у всех светодиодов разный.

Подключение от 3 В батарейки

Батарейка напряжением 3 вольта может служить источником питания светодиода без дополнительных элементов. Его можно подключить напрямую, главным условием будет соблюдение полярности. Поскольку для LED чаще всего требуется больше 3 В, свечение будет слегка приглушенным. Удобнее всего подключить элемент к дисковому аккумулятору напряжением 3 В (такие установлены в компьютерах). Светодиод подключают через выключатель и упаковывают в небольшой корпус. Подобным образом часто изготавливают миниатюрные фонарики для подсветки замков и прочих объектов.

Можно изготовить небольшой преобразователь, к которому одновременно можно подключить 5 или 6 LED элементов. Для этого понадобится регулятор тока светодиодных ламп LM3410, вход которого присоединяют к аккумулятору 3 вольта, а на выходе появляется 24 В. Микросхема позволяет плавно регулировать яркость свечения LED элементов.

Как подключить от 9 В батарейки         

Напряжение, которое способен выдать этот источник, составляет 9 В. Особенность батареек Крона состоит в том, что их емкость сравнительно невелика. Необходимо использовать нагрузку, не превышающую 30-40 мА. Опытные пользователи рекомендуют делать последовательное соединение из 3 LED компонентов с одинаковыми параметрами. Яркость их свечения будет немного уменьшена, но это для светодиодов не представляет опасности.

Читайте также  Динамическая подсветка монитора: характеристика, схема, настройка

Основные выводы

Светодиод можно подключить к любой батарейке, но методика будет отличаться в зависимости от параметров источника:

• для элементов АА или ААА (1,5 В) потребуется сборка усилителя, что для неподготовленного человека представляет определенную сложность;
• батарейки на 3 В можно подключать к светодиодам напрямую, без промежуточных элементов;
• элементы «Крона» лучше всего подключать к сборке 3 или 4 LED.

Для пользователей с небольшим опытом проще всего выбирать аккумуляторы на 3 В. Это не потребует изготовления дополнительных устройств или схем. Можно обойтись без паяльника, применяя сигнальные элементы-скрепки. Свои варианты, как можно подключить светодиоды к батарейке, излагайте в комментариях.

Используемые источники:

• https://sdelaitak24.ru/%d0%bf%d0%b8%d1%82%d0%b0%d0%bd%d0%b8%d0%b5-%d1%81%d0%b2%d0%b5%d1%82%d0%be%d0%b4%d0%b8%d0%be%d0%b4%d0%b0-%d0%be%d1%82-%d0%be%d0%b4%d0%bd%d0%be%d0%b9-%d0%b1%d0%b0%d1%82%d0%b0%d1%80%d0%b5%d0%b9%d0%ba/
• http://ledno.ru/svetodiody/kak-podklyuchit-led-k-batareike.html
• https://svetilnik.info/svetodiody/kak-podklyuchit-svetodiod-k-batarejke.html