Podsvícení budíku LED

ÚVOD

Dostatečná viditelnost na panel přístrojů je i v noci nutnost a původní řešení podsvětlení tachometru reflexní metorou mi nevyhovovalo. Jedna žárovička o výkonu 2W nedokázala dostatečné osvítit celou plochu ciferníku. Jako dobrý nápad mi přišlo využít velmi levných a malých LE diod v provedení SMD. Větším množstvím se dá osvítit celý ciferník a jako další výhoda je menší spotřeba proudu oproti žárovce.

Možnosti zapojení LED

jednotlivé LED v sérii s odporem nastavujícím proud
zdroj proudu
více LED v sérii a odpor
paralelní a sériové kombinace
všechny LED paralelně a napájení zdrojem napětí

Podle mě je nejvýhodnější poslední možnost(ovšem má i své velké nedostatky!). Napájet všechny LED paralelně zdrojem napětí nese s sebou výhodu možnost libovolně připojit nebo odpojit kterýkoli budík aniž by ostatní LED byly napájeny větším nebo menším proudem(nevýhoda 2. varianty). Možnost regulace jasu všech LED najednou(není možné u 1. 3. a 4. varianty). A nyní nevýhoda 5. varianty: Pokud LED budou použity různého druhu, výrobce nebo série, tak se může stát,že některé diody budou mít jiné VA charakteristiky a budou mít tedy při nastaveném napětí jinou svítivost než ostatní. Uvedu však i realizaci 3.varianty.

obr.1. elektrické schéma regulátoru napětí

na obr.1. je návrh pro regulátor podsvícení LED pro zapojení LED paralelně. Vstupní napětí může být 5-15V. Jediná podmínka je dodržet maximální ztrátový výkon stabilizátoru LM317, který je asi 3,5W. Tento výkon se spočítá:

Výkon 3,5W se ale musí chladit malým chladičem. Bez chladiče se maximální ztrátový výkon snižuje. Původní účel tohoto zapojení bylo připojení 5-ti pásků LED s počtem 3x11 + 2x15 + 5 = 68 LED při středním proudu jednotlivými LED byl celkový proud Imax ~ 750mA a vstupní napětí Uin = 7V. Pz je v tomto případě 3,15W. (pozn:Uout je napětí na diodách a záleží na VA charakteristice diody a procházejícím proudem. V našem výpočtu bylo použito napětí na LED 2,5V) Když bude použito méně pásků LED, tak by se ani nemusel použít chladič (v případě vstupního napájení Uin=7V). Při použití vstupního napětí 12V, pak se musí napětí na vstupu snížit.
Jak snížit ztrátový výkon při palubní síti 12V
Možnosti jsou prakticky dvě. U obou se snižuje vstupní napětí na stabilizátoru LM317 v regulátoru napětí.
První varianta vkládá mezi napájecí napětí a vstup stablilzátoru předřadný odpor, ne kterém vznikne vlivem protékajícího proudu úbytek napětí a ztrátový výkon na stabilizátoru je z části přenesen na rezistor. Tepelný výkon na rezistoru musí být vypočten a zvolit vhodný rezistor.
Hodnota rezistoru se vypočítá:

kde:
- Unap je napětí baterie (14V při dobíjení)
- Uin je minimální napětí na stabilizátoru LM317 (5V)
- Imax je proud do všech LED (asi 13mA/LED)
Výpočet pro případ dvou pásků LED s 15-ti diodami na pásku (velký budík) s napájením 12V:

Druhá varianta sníží vstupní napětí stabilizátoru LM317 na 6V při níž je ztrátový výkon přijatelný. U této varianty opět část ztrátového výkonu přebírá stabilizátor 7806, proto je třeba udělat výkonová rozvaha i pro tensto stabilizátor. Možnost se stabilizátorem 7806:

1.strana dokumentu zobrazuje předlohu plošného spoje v měřítku 1:1(snad?) jinak pro jistotu rozměry DPS jsou 40x25mm. Druhá strana obsahuje osazovací plán a poslední strana elektrické schéma. Myslím, že další popis není potřeba.
PodsviceniLED_brd.pdf Druhý soubor obsahuje návrhy desek plošných spojů pro pásky LED. Na první stránce je zobrazen návrh pásku se zapojením LED paralelně (je nutný mít regulátor podsvícení). Na další stránce je návrh pro posvícení číselníku kilometrů (paralelní zapojení). A na poslední stránce je návrh pásků na velké budíky pro zapojení LED sériově. Stačí připojit přímo na 12V a už to svítí. Zde ale nejde regulovat jas. Všechny LED jsou 0805 velikost SMD. Pásky s LED musí být na cuprextitu o síle 0,2mm(síla desky plošného spoje). To aby se daly ohnout do rádiusu budíku. Jestli by se použil silnější cuprextit, tak by se musel obrousit na slabší popřípadě odloupat nějaké vrstvy. Je nutné použít sklolaminátový materiál. Dále doufám, že je známa polarita diod. V propustném směru PLUS na ANODU a MÍNUS na KATODU.
Propojení regulátoru podsvícení a budíků lze realizovat dvoužilovými kabely s 2 pinovými konektory. Další realizace je individuálně na schopnostech zhotovitele.
Na připojených fotkách snad bude rozpoznat nějaké konstrukční uspořádání.
Stabilizátor LM317 stabilizuje výstupní napětí na nastavenou hodnotu zápornou zpětnou vabou, tak aby se na jeho vstupu adj udrželo referenční napětí 1,25V. Rozdíl napětí vtupního a výstupního tvoří dohromady s procházejícím proudem ztrátový výkon, který je nutno chladit. Teplota čipu ve stabilizátoru nesmí přesáhnout 150°C a s ohledem na tepelné odpory mezi čipem a pouzdrem, pouzdrem a chladičem a chladičem a okolím musíme navrhnout dostatečné chlazení. Pro napájení 6V a proudový odběr 750mA jsem navrhl chladič z duralového plechu o síle 2mm a velikosti ve tvaru krabičky. Chladič je přišroubován přes hliníkový distanční sloupek ke stabilizátoru.
Pokud zde uvedené varianty regulátorů jasu případně uvedené úpravy nestačí vašim požadavkům(například ztrátový výkon je velký, že velké rozměry chladiče jsou na obtíž) je možno použít spínaný zdroj s regulovatelným výstupním napětím v určitých mezích. Tato konstrukce je již uvedená v sekci technika.

DESKY PLOŠNÝCH SPOJŮ
- pásek s 15-ti LED pro podsvícení budíku o průměru 80mm (paralelní zapojení LED)
- pásek s 15-ti LED pro podsvícení budíku o průměru 80mm (sériové zapojení LED na 12V)
- pásek s 11-ti LED pro podsvícení budíku o průměru 65mm (paralelní zapojení LED)
- deska pro podsvícení číselníku kilometrů (i s počítadlem denních kilometrů)
- deska pro podsvícení LC displeje s činnou plochou 10x30mm
- deska pro regulátor podsvícení
- osazovací plán desky pro regulátor podsvícení Osazovací plán je snad jasný z popisu na samotných deskách plošných spojů. Písmeno K u vývodu označuje katodu jednotlivých LED

Konstruční uspořádání chlazení

Konstruční uspořádání

Přívodní konektor

Přeji hodně úspěchů.

Jiří Blecha 26.5.2005

Doplnění 5.1.2010

V dnešní době se jž dají koupit hotové LED pásky přímo pro napětí 12V. Jsou většinou zapojeny tři LED v sérii i s omezovacím odporem. Techto trojic LED lze zakoupit po libovolné množství(délku) ne pásku.

	Zip soubor s návodem a obrazci plošných spojů v pdf formátu a zdrojový soubor pro návrhový program Eagle.
	Návrhy desek plošných spojů

V následujícím ShoutBoardu se můžete vyjádřit ke této konstrukci

Na předchozí stránku

Na hlavní stránku

Podsvícení budíku LED

ÚVOD

Možnosti zapojení LED

Jak snížit ztrátový výkon při palubní síti 12V

DESKY PLOŠNÝCH SPOJŮ

Doplnění 5.1.2010