Lampka rowerowa 1W [MAX16822] - zasilanie do 60V

Jakiś czas temu wykonałem lampkę rowerową zasilaną dynamem rowerowym w piaście. Jako, że takie dynamo w stanie nieobciążonym potrafi generować zdecydowanie wysokie napięcia (wg niemieckiego źródła nawet do 100V), poszukiwałem przetwornicy wytrzymującej wysokie napięcia. Wybór padł na układ firmy Maxim MAX16822 (VMAX=65V) zasilający diodę stałym prądem do 350 mA. Układ ten jest produkowany w przyjaznej hobbystom obudowie SOIC-08 bez pada termalnego pod spodem, jednym słowem jest miły w montażu.

Dzisiaj przedstawiam nową wersję tej lampki (przeznaczonej na miejskie asfalty i ścieżki rowerowe) dostosowaną do zasilania baterią o napięciu stałym w zakresie 7-65V. Dodatkowo może on zasilić więcej, niż jedną diodę Power LED (1W), ja testowałem pracę 1-3 takich diod. Może najpierw schemat i PCB:



PCB jest dwuwarstwowe, warstwa Bottom to rozlana masa pełniąca jednocześnie rolę radiatora. Wydzielana ilość ciepła nie jest przerażająco duża, ale przy 2-3 diodach potrafi już nieźle nagrzać układ bez odpowiedniego rozpraszania ciepła na płytce. Jak informuje producent, w temperaturze 165°C następuje gwałtowne ograniczenie prądu (zabezpieczenie termiczne). Nie zdarzyło mi się obserwować takiego trybu w praktyce.

Układ jest o tyle ciekawy, że poza ustaleniem prądu maksymalnego podawanego na diodę (wg noty 0R6 daje prąd diody równy 333 mA, w moim przykładzie zastosowałem rezystor 0R64 co dało teoretycznie prąd diody równy 310 mA) można sterować jasnością za pomocą wejścia PWM (standard w tych zastosowaniach). Jednak w przypadku wyższego napięcia zasilania (np. 60V) trudno o jakiś niewielki stabilizator do zasilenia mikrokontrolera (np. Attiny13) generującego sygnał PWM. I tutaj okazało się, że można wykorzystać pewną sztuczkę do analogowego ograniczenia prądu diody. Wystarczy połączyć wejście kontroli temperatury przez rezystor do masy, co spowoduje zmniejszenie prądu diody (zewnętrzne zabezpieczenie termiczne). Na schemacie widzimy rezystor 20 kΩ i potencjometr 100 kΩ, dzięki któremu możemy w dość szerokim zakresie regulować jasność diody LED. W trakcie testów doszedłem do wniosku, że wystarczy ów rezystor 20 kΩ, a wyprowadzenia pod potencjometr/rezystor 100 kΩ można zewrzeć - otrzymamy wtedy tryb zmniejszonej jasności diody. Zdjęcie zielonej zwory przywraca tryb pełnej jasności diody LED. Natomiast podanie stanu niskiego na wejście PWM powoduje wygaszenie diody LED (nazwijmy to trybem "Sleep"), wtedy mamy pobór prądu w okolicach 1 mA.

Co to wszystko oznacza? Po pierwsze, mamy prosty układ, który może zasilić 1, 2, 3, a może i więcej diod Power LED (postudiujcie notę katalogową). Po drugie włącznik logiczny to prosta zwora (albo mały przełącznik stykowy). Po trzecie, możemy równie łatwo ustawiać dwa poziomy jasności, np. światło na ścieżkę rowerową oraz światło na nieco ciemniejsze zakamarki. Równie dobrze możemy sobie wyobrazić tylne czerwone światło z opcją światła stop - wystarczy tylko zamontować mikroprzełącznik w dźwigniach hamulcowych, albo na samych hamulcach. Nie ma potrzeby stosowania dodatkowego układu PWM, chociaż można to oczywiście zrobić (i uzyskać np. pomarańczowe światła awaryjne).

Teraz kilka szybkich pomiarów.

1. Zasilanie 50V, 1 dioda LED 1W - 145 lm.

ULED = 2,78 V (ULED LOW = 2,57 V) - napięcie na diodzie LED
ILED = 317,3 mA (ILED LOW = 17,12 mA) - prądy diody LED
IINPUT = 26,58 mA (IINPUT LOW = 3,25 mA) - prąd pobierany z akumulatora
ISLEEP = 0,81 mA (ISLEEP LOW = 1,03 mA) - pobór prądu w trybie "Sleep"

2. Zasilanie 50V, 2 diody LED 1W szeregowo - 290 lm.

ULED = 5,51 V (ULED LOW = 5,13 V)
ILED = 318 mA (ILED LOW = 16,6 mA)
IINPUT = 45,2 mA (IINPUT LOW = 5 mA)
ISLEEP = 0,81 mA (ISLEEP LOW = 1,03 mA)

3. Zasilanie 50V, 3 diody LED 1W szeregowo - 430 lm.

ULED = 8,27 V (ULED LOW = 7,70 V)
ILED = 319,6 mA (ILED LOW = 15,54 mA)
IINPUT = 63,8 mA (IINPUT LOW = 6,64 mA)
ISLEEP = 0,81 mA (ISLEEP LOW = 1,03 mA)

Tryb "LOW" to po prostu zwarty zielona zwora. Tryb "SLEEP" to zwarty czerwona zwora (stan niski na wejście PWM). Jak widać, pobór prądu jest jak najbardziej do przyjęcia. Układ nadaje się m.in. do stosowania w rowerach elektrycznych do 60V, ja testowałem go z powodzeniem napięciem 54V.

Niebawem wrzucę jeszcze pomiary dla niższych napięć zasilania.

Warto zastosować ciekawe diody Power LED (np. Cree XP-G3 o jasności 164 lm/350 mA) z kierunkową optyką, żeby nie oślepiać rowerzystów i spacerowiczów nadciągających z przeciwka (optyka okrągła 7° plus druga eliptyczna ±7°). Efekt jest naprawdę dobry. Niemniej już teraz zapowiadam troszkę mocniejszą, trzydiodową wersję lampki (prąd ok. 870 mA - ponad 1200 lm), planuję taki moduł zbudować i sprawdzić w niedalekiej przyszłości.