Светодиодный светильник на качерной технологии. Версия №2: Красота энергосбережения

Аннотация

Представлена усовершенствованная конструкция светодиодного светильника, работающего на принципе генератора разрывов цепи (качер) с энергосберегающим обратным возвратом энергии. Схема демонстрирует уникальное разделение процессов во времени: накопление магнитной энергии в индуктивности, генерация высоковольтного импульса для свечения светодиодов и возврат оставшейся энергии обратно в накопительный элемент (ионистор или аккумулятор). Показана работа светильника в рекордном для данной топологии режиме — 3 минуты 20 секунд после отключения питания от ионистора ёмкостью 0.1 Ф при напряжении 5 В. Приведены полные технические характеристики и принципиальная схема.

1. Введение. Эволюция «качерного» драйвера

Данная публикация представляет вторую, окончательную версию схемы управления светодиодами, доработанную для практического использования. Целью разработки было создание исключительно простого, стабильного и энергоэффективного драйвера, лишённого недостатков традиционных схем с резистивным или импульсным стабилизатором тока.

Ключевое усовершенствование Версии №2: Добавление цепочки светодиодов, которые не только излучают свет, но и выполняют функцию возврата накопленной в индуктивности магнитной энергии обратно в источник питания. Это превращает схему из потребителя в систему с частичной рекуперацией энергии.

Эмоциональная оценка автора: «Схема получилась хорошая. Она мне очень нравится! Получил эмоциональное наслаждение от окончательного варианта!»

2. Принцип работы: пошаговый цикл с рекуперацией

Работа схемы разделена во времени на четыре четких этапа, что подтверждается осциллограммами (IMG_3887.JPG, IMG_3888.JPG):

Зарядка индуктивности. Транзисторы схемы открываются, и энергия от источника питания (аккумулятора или ионистора) преобразуется в магнитное поле катушки L1. Напряжение на накопительном конденсаторе линейно снижается.
Качерный разрыв. Когда ток через катушку достигает пика и начинает падать, транзисторы резко закрываются. В индуктивности возникает высоковольтный импульс ЭДС самоиндукции.
Свечение и возврат энергии. Этот высоковольтный импульс открывает цепочку светодиодов VD1, VD2. В этот момент катушка работает как источник тока, обеспечивая их свечение. Одновременно с излучением света, часть энергии импульса через открытые светодиоды возвращается обратно в накопительный ионистор C1, подзаряжая его.
Пауза и повтор. Схема возвращается в исходное состояние, и цикл повторяется с частотой, определяемой параметрами L и C.

Визуализация: На осциллограмме IMG_3887.JPG (напряжение на ионисторе) чётко виден пилообразный процесс: линейный спад (этап 1) и последующий кратковременный всплеск (этап 3 — возврат энергии).

3. Практические результаты и рекорд

3.1. Энергетическая эффективность. Главный практический тест — работа схемы от энергии, запасённой в ионисторе (суперконденсаторе) после отключения внешнего питания.

Условия: U_пит = 5 В, ионистор C1 = 0.1 Ф.
Результат: Светильник продолжал стабильно работать в течение 3 минут 20 секунд.
Вывод: Схема успешно реализует обратный возврат энергии, существенно продлевая автономную работу.

3.2. Светотехнические характеристики.

Диапазон питающих напряжений: от 1 В до 15 В.
Потребляемый ток (при U=5В для 2 светодиодов): 15 мА.
Яркость (измеренная для двух светодиодов):
- При U=12В и U=3В: 15382 люкса (схема выходит на режим стабилизации яркости).
- При U=1В: 751 люкс.
Преимущество: Светодиоды работают в оптимальном импульсном режиме, не перегреваются по сравнению с питанием постоянным током, что продлевает их срок службы.

4. Положительные свойства и уникальность схемы

Энергосбережение: Рекуперация энергии в источник питания — ключевое преимущество.
Простота и надёжность: Схема содержит минимальное количество элементов, не требует наладки. При выходе из строя части светодиодов остальные продолжают светиться.
Стабильность: Работает с широким диапазоном индуктивностей (подходят дроссели из старых энергосберегающих ламп).
Универсальность: Позволяет экспериментировать с разными типами катушек (с сердечником, воздушным зазором), открывая возможности для исследований в духе неразрушающего контроля.
Эффект «Тесла-Бровина»: В аварийном режиме схема переходит в режим однопроводной передачи энергии, сохраняя работоспособность с пониженной яркостью.

5. Принципиальная схема и параметры элементов

СВЕТОДИОДНЫЙ СВЕТИЛЬНИК с качерными процессами (версия 2) Автор: Васильев Владимир (askfind@ya.ru), Санкт-Петербург, 30.09.2017

Элементы:

VT1: КТ315В (npn)
VT2: КТ361В (pnp)
R1, R2: 1 кОм
L1: Индуктивность на ферритовом кольце К10х6х4,5 мм (М2000). w = 50 витков, L ≈ 10.8 мГн.
C1: Ионистор (суперконденсатор) 0.1 Ф, 5.5 В.
VD1, VD2: Светодиоды (3 В, 120 мА).

6. Заключение и признание

Разработанная схема представляет собой элегантное практическое применение качерной технологии для повседневных задач. Её эффективность подтверждена измеренным рекордом работы от ионистора.

Экспертная оценка: Изобретатель качерной технологии Владимир Ильич Бровин, ознакомившись со схемой, отметил: «…Это действительно качер, судя по эпюрам. Схема оригинальная, напоминает схему с висящей в воздухе базой, и схему с резистивным смещением от источника питания, но обеспечивает и самозапуск и разрыв цепи…»

Данная разработка готова к немедленному внедрению для модернизации портативных светильников, велофар, головных фонарей и других автономных устройств, демонстрируя красоту инженерной мысли и эффективность физического принципа.

Осциллограммы, подтверждающие рабочий цикл (напряжение на ионисторе и светодиоде), прилагаются.

Светодиодный светильник на качерной технологии. Версия №2.