Ledowa lampa b³yskowa na timerze 555

Witam,
Zosta³em zmuszony do wykonania ledowej lampy b³yskowej, niestety w google nic nie znalaz³em wiêc zaprojektowa³em takiego o to stwora:
schemat
W symulacji wszystko dzia³a prawid³owo ale mo¿e kto¶ z bardziej do¶wiadczonych kolegów widzi jaki¶ karygodny b³±d albo mo¿liwo¶æ usprawnienia tej lampy. Z za³o¿enia lampa ma byæ zasilana 4paluszkami, zbudowana na 60 bia³ych diodach led 5mm 3-3.5V 20mA z mo¿liwo¶ci± regulacji si³y b³ysku i d³ugo¶ci b³ysku oraz napiêciu na stopce mniejszym od 6V. Jest to mój pierwszy samodzielny projekt a jestem dopiero po pierwszym semestrze technikum elektronicznego, bêdê wdziêczny za wszelkie rady i sugestie.

pozdrawiam

Quote:

lampa ma byæ zasilana 4paluszkami, zbudowana na 60 bia³ych diodach led 5mm 3-3.5V 20mA

6V to mo¿e byæ za ma³o, ¿eby za¶wieciæ dwie, po³±czone szeregowo bia³e diody, jak sam napisa³e¶ wymagaj± 3-3,5V.

Quote:

z mo¿liwo¶ci± regulacji si³y b³ysku i d³ugo¶ci b³ysku

Regulacjê czasu masz, regulacjê pr±du zrobi³e¶ najprostsz±, ale rozwi±zanie takie jest zale¿ne od napiêcia zasilania i β tranzystora, ta z kolei bywa bardzo ró¿na w ró¿nych egzemplarzach (tego samego typu) tranzystora i zale¿y od temperatury. ten uk³ad bêdzie wymaga³ dobierania rezystora w bazie do β posiadanego tranzystora.

Quote:

oraz napiêciu na stopce mniejszym od 6V

To nie znaczy ¿e napiêcie zasilania nie mo¿e byæ inne.

60 bia³ych LED z 4 paluszków? Przecie¿ to kilku minut nie wytrzyma, o ile siê w ogóle za¶wiec±. Za ma³a wydajno¶æ jest baterii, tu potrzebny by³by dobry zasilacz lub ostatecznie akumulator.

Quote:

Quote:

z mo¿liwo¶ci± regulacji si³y b³ysku i d³ugo¶ci b³ysku

Regulacjê czasu masz, regulacjê pr±du zrobi³e¶ najprostsz±, ale rozwi±zanie takie jest zale¿ne od napiêcia zasilania i β tranzystora, ta z kolei bywa bardzo ró¿na w ró¿nych egzemplarzach (tego samego typu) tranzystora i zale¿y od temperatury. ten uk³ad bêdzie wymaga³ dobierania rezystora w bazie do β posiadanego tranzystora.

A jak mo¿na inaczej rozwi±zaæ regulacje b³ysku?

Quote:

Quote:

oraz napiêciu na stopce mniejszym od 6V

To nie znaczy ¿e napiêcie zasilania nie mo¿e byæ inne.

i w jaki sposób zabezpieczyæ stopkê przed wysokim napiêciem?

Dziêkuje Kolegom za odpowiedz, tak jak pisa³em jest to mój pierwszy projekt i my¶la³em, ¿e wysz³o ca³kiem niez³e a okaza³o siê, ¿e nie jest tak piêknie.

Quote:

60 bia³ych LED z 4 paluszków? Przecie¿ to kilku minut nie wytrzyma, o ile siê w ogóle za¶wiec±. Za ma³a wydajno¶æ jest baterii, tu potrzebny by³by dobry zasilacz lub ostatecznie akumulator.

Lampa b³yskowa nie jest przeznaczona do ci±g³ego ¶wiecenia przez parê minut
A nawet gdyby by³a, to co najmniej kilkana¶cie minut ci±g³ej pracy wytrzyma.
60 LED'ów po 20mA nawet po³±czonych równolegle da 1,2A, sporo ale LR6 albo HR6 da radê.

Quote:

A jak mo¿na inaczej rozwi±zaæ regulacje b³ysku?

Zbudowaæ regulowane ¼ród³o pr±dowe.

Quote:

i w jaki sposób zabezpieczyæ stopkê przed wysokim napiêciem?

Tak jak jest, mog³o by mieæ zasilanie 12V i by dzia³a³o, nie daj±c na wej¶ciu wiêcej ni¿ napiêcie diody Zenera (555 potrzebuje <0,33Ucc do wyzwolenia).
W szeregu diod Zenera nie ma takiego napiêcia jak 6,0V.

Zasilanie lepiej daæ z pewnym zapasem, ¿eby dzia³a³o te¿ przy nieco roz³adowanych bateriach i LED'ach wymagaj±cych wiêcej ni¿ 3V, wiêc albo 4,5V (wszystkie LED równolegle) 7,5V (2 LED'y szeregowo) 12V (3 LED'y szeregowo). Oczywi¶cie wy¿sze napiêcia s± niewygodne, bo albo robi siê du¿o baterii, albo trzeba dobudowywaæ przetwornicê.

Skoro to ma byæ lampa b³yskowa, to bêdzie potrzebny krótki czas b³ysku z du¿± moc±. Jednocze¶nie bardzo wa¿nym parametrem jest powtarzalno¶æ jasno¶ci b³ysku. Tak wiêc po¿yteczne by³oby zastosowanie du¿ego kondensatora zasilaj±cego, na którym napiêcie by³oby stabilizowane. Nastêpnie pod³±czenie po 1 diodzie w szeregu z obliczonym rezystorem, który stabilizowa³by pr±d diody na zadanym poziomie - wiêkszym ni¿ nomina³ dla pracy ci±g³ej, bo to pozwala zmniejszyæ ich liczbê (dane trzeba znale¼æ w dokumentacji).

kybernetes wrote:

Tak wiêc po¿yteczne by³oby zastosowanie du¿ego kondensatora zasilaj±cego, na którym napiêcie by³oby stabilizowane.

Zastanawia mnie czy taki kondensator by³by szybko "³adowany" z pakietu baterii. Mo¿e nast±piæ taka sytuacja, ¿e kondensator nie zd±¿y siê na³adowaæ do czasu nastêpnego b³ysku. Tak przynajmniej jest w starszych lampach b³yskowych z ¿arnikiem.

Szuler17, energia b³ysku w lampie z palnikiem ksenonowym jest nieporównywalnie wiêksza jak energia takiego diodowego "b³yskacza" wiêc taka sytuacja nie powinna wyst±piæ. Spróbujmy to sobie oszacowaæ:

Po pierwsze, za³ó¿my, ¿e wydajno¶æ ¶wietlna diody jest porównywalna do wydajno¶ci lampy ksenonowej (dla LEDów podaje siê 100 lm/W, podobna warto¶æ jak dla wysokoci¶nieniowych lamp wy³adowczych jak± jest lampa ksenonowa). Z tego wynika, ¿e jasno¶æ tych obu ¼róde³ jest proporcjonalna dla energii elektrycznej jaka zu¿yjemy podczas b³ysku.

Lampa ksenonowa o liczbie przewodniej 20 gromadzi w kondensatorze ok. 20 d¿uli i wiêkszo¶æ z tego wyzwala podczas b³ysku.

Tutaj natomiast mamy 60 LEDów. Za³ó¿my, ¿e zasilimy je czterokrotnie wiêkszym pr±dem jak znamionowy dla pracy ci±g³ej (czyli 80 mA). Otrzymamy odpowiednik 180 LEDów zasilonych pr±dem znamionowym (sprawno¶æ dla wiêkszych pr±dów spada, pos³u¿y³em siê tu datasheetem przyk³adowej jasnej bia³ej LED). Maksymalny czas b³ysku ustalimy sobie na 10 ms co jest bardzo du¿± warto¶ci± dla fotografii (1/100s).

Moc ¶wietlna:
Czyli: 180 x 3,6 V x 0,02 A x 0,01 s = 0,13 VAs = 0,13 J
Jak widaæ jest to warto¶æ 150 razy mniejsza jak dla palnika ksenonowego wiêc liczba przewodnia takiej lampy bêdzie 12 razy mniejsza.

Rzeczywiste zu¿ycie energii jest wiêksze ze wzgl. na ni¿sz± sprawno¶æ LEDów przy wiêkszych pr±dach jak znamionowy:
60 x 4,5 V x 0,08 A x 0,01 s = 0,22 VAs = 0,22 J
Tak wiêc zu¿ycie energii na b³ysk jest 90 razy mniejsze jak dla palnika ksenonowego i tyle¿ mniej bêdzie trwa³o ³adowanie kondensatora przy podobnym pr±dzie ¼ród³a.

To s± oczywi¶cie szacunki, brak dok³adnych danych uniemo¿liwia dok³adne obliczenia, ale powinny obrazowaæ sytuacjê.

dziêkujê bardzo za wszystkie odpowiedzi, mam jeszcze kilka pytañ i bêdê móg³ siê zabraæ do realizacji projektu

Szuler17 wrote:

60 bia³ych LED z 4 paluszków? Przecie¿ to kilku minut nie wytrzyma, o ile siê w ogóle za¶wiec±. Za ma³a wydajno¶æ jest baterii, tu potrzebny by³by dobry zasilacz lub ostatecznie akumulator.

Aby oszczêdziæ baterie, zrobiê mo¿liwo¶æ zasilania z sieci

rookie88 wrote:

A jak mo¿na inaczej rozwi±zaæ regulacje b³ysku?

jarek_lnx wrote:

Zbudowaæ regulowane ¼ród³o pr±dowe.

Zamieniê tranzystor na jaki¶ prosty uk³ad z LM 317, nie czyta³em jeszcze not katalogowych ale powinien uci±gn±æ te 1.2A

jarek_lnx wrote:

Zasilanie lepiej daæ z pewnym zapasem, ¿eby dzia³a³o te¿ przy nieco roz³adowanych bateriach i LED'ach wymagaj±cych wiêcej ni¿ 3V, wiêc albo 4,5V (wszystkie LED równolegle) 7,5V (2 LED'y szeregowo) 12V (3 LED'y szeregowo). Oczywi¶cie wy¿sze napiêcia s± niewygodne, bo albo robi siê du¿o baterii, albo trzeba dobudowywaæ przetwornicê.

To zrobiê na 4.5V, od razu rozwi±¿e to mój problem z napiêciem na stopce, dam wszystkie ledy równolegle i do ka¿dego leda w szereg opornik obni¿aj±cy napiêcie do po¿±danej warto¶ci

kybernetes wrote:

Skoro to ma byæ lampa b³yskowa, to bêdzie potrzebny krótki czas b³ysku z du¿± moc±. Jednocze¶nie bardzo wa¿nym parametrem jest powtarzalno¶æ jasno¶ci b³ysku. Tak wiêc po¿yteczne by³oby zastosowanie du¿ego kondensatora zasilaj±cego, na którym napiêcie by³oby stabilizowane. Nastêpnie pod³±czenie po 1 diodzie w szeregu z obliczonym rezystorem, który stabilizowa³by pr±d diody na zadanym poziomie - wiêkszym ni¿ nomina³ dla pracy ci±g³ej, bo to pozwala zmniejszyæ ich liczbê (dane trzeba znale¼æ w dokumentacji).

na moim schemacie warto¶æ kondensatora zasilaj±cego wynosi 220uF, do jakiej warto¶ci mam ja zwiêkszyæ?
Je¿eli Panowie nie maj± wiêcej uwag, to zaktualizuje schemat i zabiorê siê za projektowanie pcb

pozdrawiam

Mam jeszcze taka uwagê, ¿e napiêcie zasilania tej lampy jest b. niskie co stwarza powa¿n± trudno¶æ dla zapewnienia powtarzalno¶ci jej parametrów dla ka¿dego b³ysku w miarê roz³adowywania baterii jak równie¿ minimalizacji jej wymiarów i kosztów. ¦wie¿e ogniwo paluszkowe ma napiêcie w okolicach 1,6 V natomiast roz³adowane ok 1,1-1,2 V. Tak wiec mamy tu do czynienia z przedzia³em napiêæ 6,4-4,4 V. Dochodzi jeszcze rezystancja wewnêtrzna ogniwa ale jej negatywne dzia³anie mo¿na zniwelowaæ kondensatorem o takiej pojemno¶ci aby spadek napiêcia podczas trwania impulsu ¶wietlnego zachowaæ w rozs±dnych granicach dla ró¿nych typów baterii, warto¶æ tej pojemno¶ci trzeba dobraæ do¶wiadczalnie albo znale¼æ dane o maksymalnych warto¶ciach rezystancji wewnêtrznej roz³adowanych ogniw.
Jasne bia³e LEDy maj± co prawda napiêcie przewodzenia w okolicach 3,6 V ale to siê tyczy ich pr±dów nominalnych, przy wiêkszych pr±dach napiêcie to wzrasta:

A to z kolei oznacza, ¿e przy zasilaniu z czterech ogniw paluszkowych albo nie bêdziemy mogli wykorzystaæ pe³nych mo¿liwo¶ci LEDów (bo przy roz³adowanej poni¿ej pewnej granicy baterii napiêcie jej bêdzie zbyt niskie aby zapewniæ odpowiedni pr±d na diodach, wiêc sumaryczna jasno¶æ tych diod bêdzie mniejsza) albo nie bêdziemy mogli wykorzystaæ pe³nych mo¿liwo¶ci baterii (bo np. bêdziemy je musieli wymieniaæ jeszcze w po³owie albo w 2/3 "pe³ne"). Bêdzie konieczny jaki kompromis tak aby niezale¿nie od typu i stanu na³adowania baterii energia b³ysku by³a proporcjonalna do jego czasu trwania.