7/25/2019 Linterna de 3 W Con LED

1/256 elektor, electronics worldwide - 7-8/2009

LEDificador

Linterna de 3 W con LED

Por Jrgen Stannieder (Alemania)

Una linterna con bombillas resulta tan

emocionante como un coche con motor

de cuatro cilindros. Lo elegante

es otro concepto: lo que para

los coches supone la pala-

bra Hybrid, para las linter-

nas es el acrnimo LED. Las

lmparas con LED no slo son

ms modernas, sino que con

la misma potencia son incom-

parablemente ms luminosas

que las versiones con bombilla

de filamento, y por ello mucho

ms efectivas. Generalmente

vienen con los tpicos LED blan-

cos de 70 mW y 5 mm, aunque

en el mercado estn disponibles

modelos de estos semiconduc-

tores luminosos de 1 W y ms.

Pero, qu impide a un inge-

nioso electrnico ampliar las

linternas existentes?

Pero todo tiene sus pros y sus

contras: la cara oscura de los

LED reside en que se necesita electrnica

extra, no es tan sencillo como conectarlos

directamente a la batera. Los LED tienen

una baja resistencia diferencial y necesitan

una corriente definida. Si esto lo soluciona-

mos conectando sin ms una resistencia en

serie, se reduce la ventaja en rendimiento

que tienen los LED. Aparte, la prdida de

luminosidad respecto a la carga de la bate-

ra se har evidente. El circuito del LEDifica-

dor soluciona ambos aspectos: un regula-

dor se encarga de mantener un funciona-

12 V. Los 4,8 V proceden de cuatro bate-

ras NiMH conectadas en serie, y los de

10 a 12 V alimentan un circuito, tambinserie, de tres LED blancos. Uno de los dos

operacionales contenidos en IC2 forma

una fuente de corriente ajustable. El otro

operacional de IC2 se encarga

de que esta fuente sea desco-

nectada en caso de rebasar el

umbral inferior de tensin de

las bateras, y as evitar que se

descarguen por completo.

La fuente de corriente basada

en IC2A funciona del siguiente

modo: D2 ofrece una tensin de

referencia de 2,7 V. Despus,

mediante P3 la tensin se fija

en el margen de 0 a 128 mV.

IC2A controla T1 de modo que

las cuatro resistencias de R12 a

R15 se ponen a la misma ten-

sin que el terminal mvil de

P3. Mediante los 0,25 de las

resistencias de 1 en paralelo

se consigue un margen de cero

hasta poco ms de 0,5 A. En el

valor tpico de 350 mA de los

LED de 1 W debera de medirse

en dichas resistencias una tensin de

88 mV. A pesar de que se utiliza el LM358

a travs de un operacional, y su margen

inferior de tensin de entrada es de 0 V, su

salida tiene un mnimo de 0,6 V, por ello

an poniendo al mnimo P3 todava circu-

larn unos pocos mA por los LED.

Para finalizar, en caso de descargarse la

batera, IC2B compara la tensin en P2

suministrada por la de referencia de D2. Si

la tensin en P1 es menor, significar que

la fuente va a tener una corriente dema-

miento eficiente, siendo independiente de

las fluctuaciones en la tensin de la batera,

y una fuente de corriente ajustable asegurala estabilidad de los LED conectados.

La piedra angular del circuito es el regu-

lador integrado del tipo LM2577T-ADJ [1].

Este Step-up-Converter transforma con

ayuda de la inductancia L1 y su diodo de

libre circulacin D1 una tensin de entrada

de 4,8 V a una de salida de entre 10 y

Caractersticas Alimenta a tres LED de 1 W con 4,8 V

Eficiencia > 80 %

Luminosidad independiente de la tensin de las

bateras

Proteccin contra descarga completa de las bateras

CMPEN1

FB 2

SW

4

GND

3

IN

5

IC1

LM2577T-

ADJ

R1

2k2

C1

330n

D1

1N5822

L1

100uH

R2

22k

R3

2k2

P1

10k

25V

C2

47u

C3

100n

R5

1k

R4

1k

P2

10k

16V

C5

470u16V

C6

470u

C4

100n

R6

1k

0W5

D2

2V7 25V

C7

10u

R7

100k

R83M9

1

3

2IC2A

7

5

6

IC2B

4

8

P3

5k

D3

1N4148

T1

BD139

R10

4k7R12

1R

S1IC2

BT1

4V8

IC2 = LM358

C9

100n

R11

560R

C8

100p

R9

100k

K1

3x 1WLumileds

A

K

R13

1R

R14

1R

R15

1R

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siado alta a travs de D3, y por ello se

apaga. Ya que el circuito consume unos

pocos mA cuando se dispara la proteccin

contra descarga, un valor lmite razona-

ble es 1 V por batera. P2 ha de ajustarse

entonces de modo que los LED se desco-

necten cuando exista una tensin de 4 V.

El margen de P2 va desde aproximada-

mente 3 V hasta 10 V. Uno no tiene por

qu utilizar obligatoriamente cuatro bate-

ras, sino que puede experimentar con

combinaciones de tres a seis. Con ms

de seis bateras no deben conectarse los

tres LED en serie, ya que la tensin de

entrada puede ser demasiado alta y anu-

lar la funcin del regulador mientras cir-

cule corriente por L1 y D1. La funcin de

convertidor elevador de IC1 asume que la

tensin de salida entregada tras D1 ha de

ser mayor que la de entrada, en caso con-

trario D1 no conduce. La energa almace-nada en la conmutacin en L1 se entrega

en forma de alta tensin y baja corriente

a los condensadores de almacenamiento

C5 y C6. Gracias a la frecuencia de con-

mutacin de alrededor de 52 kHz, la ten-

sin de salida resultante es muy estable y

con poco rizado.

Ya que IC1 fija la tensin de salida de

modo que en el pin 2 haya exactamente

1,23 V, puede fijarse dicha tensin con

los valores dados de R2 y R3 mediante P1

entre 3,5 y 19 V. Un LED de 1 W suele

tener a corriente nominal de 0,35 A una

cada de tensin tpica de 3,25 V. Con tres

LED en serie esto suma 9,75 V. Si le aa-

dimos las tensiones en T1 y en las resisten-

cias de R12 a R15, se alcanza una tensin

de aproximadamente 10 V. A pesar de

que la cada de tensin en un LED depen-

diendo del ejemplar y del fabricante puede

ser de hasta 4 V, el rango de ajuste de P1

es siempre suficiente.

A 4,8 V de tensin de funcionamiento

y 0,35 A en el LED, se ha medido en el

laboratorio de Elektor un requerimiento de

corriente de 0,87 A, lo que permite unaduracin de ms de dos horas con bate-

ras de 2000 mAh y muestra una eficiencia

total de ms del 82 %. Con cinco bateras

= 5,6 V dicho rendimiento se eleva consi-

derablemente hasta el 89 %.

El ajuste de la tarjeta, una vez montado el

circuito completo es simple: conectarlo a una

fuente de alimentacin y ajustar a 4,8 V. Con

tres LED conectados, hemos de fijar la ten-

sin mediante P1 entre el nodo K1 y masa

a 12 V, y mediante P3 la de R12 a R14, a

88 mV. Posteriormente reduciremos la tensin

de 12 V con P1 hasta que en los LED se alcan-

cen justamente 88 mV = 0,35 A. Entonces las

prdidas sern mnimas. Despus configura-

mos P2 de modo que los LED se apaguen si

la tensin de alimentacin es inferior a 4 V.

Si los LED no se encienden bajo ningn con-

cepto, es posible que P2 est ajustado a una

tensin demasiado alta.

(080585-I)

Enlaces[1] www.national.com/mpf/LM/LM2577.html

[2] www.elektor.es/080585

Descargas y productos

Tarjeta080585-1 Encargos y PDF para descarga en www.elek-

tor.es/080585

Lista de materiales

Resistencias:R1,R3 = 2k2

R2 = 22 k

R4,R5,R6 = 1 k

R7,R9 = 100 k

R8 = 3M9

R10 = 4k7

R11 = 560

R12,R13,R14,R15 = 1

P1,P2 = 10 k, potencimetro, pequeo, en

horizontal

P3 = 5 k, potencimetro, pequeo, en

horizontal

Condensadores:C1 = 330 nF, MKT paso 5/7,5 mm

C2 = 47 F/25 V, radial, paso 2,5 mm, max.

8,5 mm

C3,C4,C9 = 100 nF, cermico, paso 5 mm

C5,C6 = 470 F/16 V, radial, paso 2,5 mm, max. 8,5 mm

C7 = 10 F/63 V, radial, paso 2,5 mm, max.

6,5 mm

C8 = 100 pF, cermico, paso 5 mm

Inductancia:L1 = 100 H, axial, montaje vertical, tipos: 5800-

101 de Bourns con 0,63 A/0,2 (Digi-Key

N M8290-ND), B82111EC25 de Epcos con

1 A/0,65 (Farnell N 9752102) o MESC-101

de Fastron con 1 A/0,65 (Reichelt N MESC

100)

Semiconductores:D1 = 1N5822

D2 = 2V7/0W5

D3 = 1N4148

T1 = BD139

IC1 = LM2577T-ADJ (encapsulado TO-220-5,

nicamente pines, 5 patillas)

IC2 = LM358 (DIP-8)

Varios:K1,S1,BT1 = clemas de 2 contactos para montaje

en tarjeta, paso 5 mm

S1 = interruptor de un contactoBT1 = portabateras para 4 NiMH *

3 x LED de potencia de 1 W

Tarjeta 080585-1

* ver texto