Estabilización de la tensión de las luces de cruce
En los últimos años, los automovilistas han empezado a equipar sus coches con luces diurnas. Aunque las normas permiten el uso de luces estándar (faros antiniebla, faros delanteros, etc.), mucha gente prefiere realizar los LEDs como unidades separadas. Y algunos automovilistas se enfrentan al hecho de que los LED con los que se fabrican las luces se estropean antes de un año. Nadie descubrió la razón de tan corta vida útil. Tal vez se deba a la calidad de los LED de fabricantes desconocidos, o a que los fabricantes sobrestiman mucho la vida útil de los productos semiconductores, o tal vez se trate de la falta de refrigeración.
Pero existe la firme creencia de que los LEDs fallan debido a la inestabilidad de la tensión a bordo del coche o a causa de los picos de corta duración en el circuito de alimentación, cuya amplitud alcanza varias decenas de voltios. Este problema puede solucionarse instalando un regulador de tensión para la tensión de a bordo de los LEDs del coche.
Cuántos voltios debe tener un regulador de tensión
Si el estabilizador para LEDS se utiliza con luces industriales, su tensión de salida debe ser igual a la tensión de alimentación marcada en la carcasa del aparato. En la mayoría de los casos se trata de 12 voltios. Para un sistema casero, considera su diagrama esquemático.
Suele consistir en en serie de 2 a 4 LEDs en serie y una resistencia de apagado. Para que el LED funcione correctamente, tiene que pasar por su tensión nominal. Por ejemplo, para un LED ARPL-Star-3W-BCB, la caída de tensión es de 3,6 V. Para una cadena de tres elementos, se deben proporcionar 3,6*3=10,8 voltios. Otra pequeña caída de tensión debería producirse en el balasto (su valor se determina en el cálculo, 1...2 voltios). En total, el resultado es de aproximadamente 12 voltios.
| Tipo de LED | Potencia, W | Caída de tensión, V |
| TDS-P003L4U13 | 3 | 3,6 |
| TDSP005L8011 | 5 | 6,5 |
| ARPL-Star-3W-BCB | 3 | 3..3,6 |
| STAR 3WR | 3 | 3,6 |
| Alta potencia 3W | 3 | 3,35..3,6 |
¿Qué tipo de reguladores de voltaje están disponibles para los LEDs?
Los estabilizadores más sencillos y baratos son de tipo lineal. Redistribuyen la tensión de red entre el regulador (transistor) y la carga.
Si la tensión de entrada disminuye o la corriente de carga aumenta, el transistor se abre y la tensión en la carga aumenta. Si la tensión de entrada aumenta o la corriente de carga disminuye, el regulador cierra ligeramente el elemento de potencia y la tensión de carga disminuye. De este modo, se consigue la estabilidad. Las ventajas de estos reguladores son:
- la simplicidad;
- bajo coste;
- es posible comprar en una versión integrada para una tensión fija.
Las desventajas son la elevada pérdida de potencia debida a la disipación en el elemento regulador (por lo que se requiere un disipador de calor eficaz) y la necesidad de que la tensión de entrada supere a la de salida en un margen significativo.
Los estabilizadores pulsados están libres de estos inconvenientes, distribuyen la energía en el tiempo, pero su problema es la complejidad de su fabricación. Se necesitan algunos conocimientos y habilidades para montarlos uno mismo.
Cómo elegir el adecuado
Para seleccionar un dispositivo de fabricación industrial, deben especificarse los siguientes parámetros
- tensión de salida;
- corriente de trabajo;
- La tensión mínima de entrada (la tensión máxima suele ser de unas decenas de voltios, esta tensión no está disponible en la red del coche).
La forma de seleccionar la tensión de salida se ha descrito anteriormente. La corriente de funcionamiento debe superar la corriente de consumo de las linternas (o de la linterna, si el estabilizador se coloca en cada aparato por separado) con una reserva. Se presta poca atención a este último parámetro, y puede tener un impacto crítico en el funcionamiento de todo el sistema.
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Exploración de circuitos reguladores de voltaje populares
Lo primero que hay que hacer es elegir el circuito del aparato. Hay muchas recomendaciones en Internet para montar estos bloques en los reguladores de línea integrados 7812 (KR142EN8B).
Los que publican este tipo de esquemas, prestan atención a su simplicidad y falta de ajuste, olvidándose por completo de un problema. Para que un regulador de este tipo funcione correctamente, deben caer en él al menos 2,5 voltios - esto está escrito en cualquier hoja de datos. Simplemente, para que la estabilización de la salida sea efectiva, la entrada debe ser de al menos 14,5 voltios. En un coche con un buen alternador no debería haber esa tensión, y con un valor inferior no tiene sentido utilizar ese circuito. Como compromiso, puedes utilizar un estabilizador de nueve voltios (LM7809), su rendimiento comenzará a 11,5 voltios en la entrada, pero el brillo de las luces caerá. Según GOST, la intensidad luminosa mínima debe ser de 400 cd, y nadie debe bajar de este límite.
Las recomendaciones de poner un diodo en la entrada parecen aún más descabelladas.
Su función es bastante cuestionable: no es necesario proteger el circuito de la polaridad inversa en un montaje estable. Pero la unión p-n de silicio caerá 0,6 voltios adicionales, y se necesitan al menos 15 voltios para un funcionamiento normal.
Los circuitos con un IC de 12 voltios (con o sin diodo) sólo son útiles para cortar los picos de alta tensión en el bus de +12 voltios (si es que están presentes). Así que pueden servir como una especie de "barrera Zener", pero dicha barrera puede hacerse mucho más sencilla. Es necesario conectar en paralelo a la cadena de LEDs un estabilitrón Ust, ligeramente superior a la tensión de funcionamiento. En modo normal, su resistencia es alta, no afectará al funcionamiento de la luminaria. Si se supera la tensión de estabilización (por ejemplo, 15 voltios) se abrirá y "cortará" el exceso.
Los reguladores ligeramente mejores con chips LDO (de baja caída) funcionan. Son similares a los reguladores de línea normales, pero sólo requieren una caída de 1,2 voltios para una buena regulación y la regulación efectiva comienza ya en 13,2 voltios. Esto es mejor, pero todavía no es suficiente para el funcionamiento normal. Los LM1084 y LM1085 son adecuados para este circuito, pero el diagrama de cableado es un poco más complicado.
La resistencia del resistor R1 debe ser de 240 ohmios y R2 de 2,2 kohmios para producir una tensión de salida de 12 voltios. Hay una barrera fundamental para que se produzcan más caídas: el regulador está construido sobre un transistor bipolar, y al menos 1,2 voltios deben caer en sus uniones de emisor y colector. Esto se evita fácilmente utilizando un transistor de efecto de campo como elemento de control. Los circuitos integrados basados en este principio son difíciles de encontrar, aún más difíciles de igualar y más caros. Por otro lado, incluso un radioaficionado con una habilidad media debería ser capaz de fabricar un dispositivo basado en elementos discretos.
Los valores de los elementos:
- R1 - 68 kOhm;
- R2 - 10 kOhm;
- R3 - 1 kOhm;
- R4,R5 - 4,7 kOhm;
- R6 - 25 kOhm;
- VD1 - BZX84C6V2L;
- VT1 - AO3401;
- VT2,VT3 - 2N5550.
La tensión de salida viene dada por la relación R5/R6. Con los valores nominales dados la salida será de 12 voltios, la entrada no necesitará más de 12,5 voltios. Se trata de una gran mejora. Pero un salto fundamental sólo puede conseguirse utilizando una fuente de alimentación conmutada. Este convertidor elevador puede construirse en torno al chip XL6009.
Puede pedir este tipo de estabilizador en forma preenvasada en los mercados online más populares. Pero hay un problema: los fabricantes, por economía, suelen instalar elementos diseñados para una corriente de no más de 1 A (aunque el chip sea capaz de suministrar hasta 3 A). O, por ejemplo, los condensadores de óxido de entrada o de salida pueden no estar instalados. Incluso el diodo Schottky N5824, mencionado en la hoja de datos, se calienta cuando las corrientes superan los 1,5 A. En su lugar, debería utilizar un diodo más potente, por ejemplo, el SR560. Todas estas sustituciones y simplificaciones conducen a un sobrecalentamiento de la placa y a su fallo.
El vídeo muestra un ejemplo de montaje de un regulador de 12 voltios.
Consideraciones sobre la fabricación
Necesitarás los componentes electrónicos para el circuito que hayas elegido. Puede comprarlos en tiendas especializadas o en Internet. No se necesita una carcasa para un regulador de línea integrado, pero sí un disipador. También necesitarás un disipador cuando hagas un linealizador de elementos discretos. Los dispositivos más complejos deben ensamblarse en placas de circuitos. Los que disponen de tecnología doméstica pueden diseñar y grabar ellos mismos la placa de circuito. Para otros, es mejor utilizar una protoboard: cortar la pieza necesaria y montar los componentes en ella.
También hay que seleccionar o montar la carcasa, teniendo cuidado de disipar el calor. Envolver la placa en un termorretráctil no es la mejor opción en este sentido. También necesitarás un soldador con un juego de consumibles.
Es difícil dar instrucciones generales de fabricación: todo depende del circuito elegido y de la tecnología preferida. Pero se pueden dar algunos consejos para los que tienen poca experiencia en la fabricación de dispositivos electrónicos:
- Todas las conexiones deben soldarse cuidadosamente (teniendo cuidado de no sobrecalentar los elementos y conductores en el aislamiento) - las condiciones de funcionamiento implicarán golpes y fluctuaciones de temperatura, y una soldadura de mala calidad se hará sentir inmediatamente;
- La carcasa debe estar diseñada para evitar que el agua y la suciedad entren en ella; si instalas el dispositivo bajo el capó, estas sustancias serán suficientes;
- si no se utiliza la carcasa, los puntos de soldadura deben estar cuidadosamente aislados, por la misma razón;
- Tras el montaje y la comprobación del funcionamiento, no está de más barnizar la placa por el lado de la soldadura y secarla.
Sólo un enfoque cuidadoso de la fabricación puede garantizar al menos una cierta durabilidad de su dispositivo de fabricación propia en el duro entorno.
Instalación en las luces laterales
El estabilizador, sea cual sea el circuito en el que se monte, se instala en el hueco del cable del interruptor o controlador a las luces de circulación diurna. Hágalo en cualquier lugar conveniente. Si el regulador tiene suficiente potencia para manejar dos luces, se puede enchufar en la línea de alimentación de las dos luces, hasta el punto de división. En caso contrario, se necesitarán dos dispositivos para cada lámpara LED.
Recuerde conectar el conductor negativo al conductor común del vehículo. Otra cuestión que se plantea con frecuencia es la instalación de un disipador para el regulador de línea. Existe la idea de utilizar la carrocería del coche como elemento de refrigeración. Su superficie es grande y hará un gran trabajo de disipación del calor. Siempre que haya un buen contacto térmico entre la superficie del chip y la del cuerpo. Y esto requerirá, como mínimo, la eliminación de la pintura en el lugar de montaje, así como la perforación de un agujero para el tornillo de montaje. En esta zona se formará rápidamente un punto de corrosión. Por lo tanto, esto no es una buena idea. Es mejor hacer un pequeño disipador de calor independiente con un trozo de chapa de aluminio.
Vídeo: Conexión y prueba de los estabilizadores L7812CV y LM317T para las luces diurnas LED en el VAZ-2106.
La cuestión de utilizar un estabilizador para las luces diurnas no es tan sencilla como parece a primera vista. Tomar una decisión sobre su uso y elegir el método de instalación requiere una cierta formación técnica. Los materiales de revisión ayudarán a hacer esta elección.