Микроскопы ЛОМО Биолам 70 Р2 и Д2 были выпущены с осветителем ОИ-32, где используется лампа накаливания 220 В, 15 Вт которая при использовании очень сильно нагревается, особенно в течение длительного периода работы. Эта ситуация вынудила меня задуматься о замене лампы накаливания на светодиод.
Для моих экспериментов с мощными светодиодами, понадобилось преобразовать осветитель ОИ-32 для перманентной работы, из лампового, в светодиодное.
Для источника питания светодиода я использовал модуль низкой стоимости - DC-DC Step Down Converter KIS-3R33S, 10 Вт, способный выдавать до 3А непрерывно. Этот модуль поставляется с заданным выходным напряжением 3,3 В. Тем не менее, его легко перестроить и получить выход на любое напряжение от 1,21 В до 10,43 В. А если схему изменить, то выходное напряжение можно получить до 20В.
Окончательный выбор пал на светодиод 1 Вт "Pure White" 150 лм с цветовой температурой 6000 ° К. Что позволило заменить им лампу 15 Вт, 90 лм, которая перегорает слишком часто из-за чрезмерного нагрева.
Фото 1. Завершена модернизация, осветитель в использовании.
Различные светодиоды, разных производителей, работают на различном максимальном, непрерывном напряжении, которое в свою очередь определяет максимальный ток, протекающий через светодиод. Для защиты светодиода и для того, чтоб обеспечить стабильные характеристики света, необходимо ограничить выходное напряжение KIS-3R33S модуля в соответствии с конкретными требованиями для каждого типа светодиода, как это предусмотрено их заводом-изготовителем.
Для светодиодов, которые я использовал, производитель указал максимальное напряжение 3,6 В для светодиода 150 лм 1 Вт (HPB8-49KWHB) и 3,7 В для светодиода 235 лм 3 Вт (HPB8b-49K3WHB). Следуя инструкциям производителя, я ограничил максимальное выходное напряжение модуля, так чтоб подходило для любого из двух светодиодов. Я также хотел иметь возможность непрерывной регулировки яркости, поэтому использовал потенциометр для изменения яркости.
Необходимые модификации модуля заключалась в удалении и замене трёх SMD резисторов, что пришлось сделать следующим образом.
Модуль очень маленький, размером 21x22x10 мм. Чтобы что-то изменить, надо снять нижнюю крышку, а затем вытащить модуль из корпуса, это не сложно, крышка на защёлках.
Резисторы R3, R4 (оба помечены 513, т.е. 51 кОм) и R6 (помечен 332 т.е. 3,3 кОм) должны быть выпаяны и заменены. R3 и R4 на 39 кОм и 180 кОм (порядок размещения не имеет значения, так как они соединены параллельно). Резистор R6 может быть заменён на любой из резисторов 51 кОм, которые остались ранее, от R3 и R4 позиций.
Дополнительные компоненты:
Потенциометр логарифмический VR1 220 кОм (или 470 кОм, если используется светодиод 3 Вт, чтобы поднять порог выходного напряжения до 3,7 В) и коммутатор, подключаются с «землёй» GND (отмечены на схеме и расположении элементов) и к клемме EN, на которые (через тумблер) подаётся питание, необходимое для преобразователя тока.
Два керамических конденсатора на 10мкФ / 25В, один должен быть подсоединён к VIN и GND, а другой конденсатор к VOUT и GND.
Значение резистора R6, подобрано для предотвращения снижения до 2,70 вольт, иначе светодиод выключится. Комбинация из резисторов R3, R4, R5, R6 и VR1 определяет выходное напряжение в соответствии со следующей формулой:
Vout = (((R3||R4||(R6+VR1))+R5)/R5)*0.925
Резисторы R3, R4, R6 + VR1 (где R6 и VR1 соединены последовательно) являются соединены параллельно и фактически выступают в качестве одного резистора. Для расчёта значения двух или более резисторов параллельно:
Rx=1/(1/R1+1/R2+1/Rn)
В нашем случае Rx = 1 / (1/R3 +1 / R4 +1 / (R6 + VR1))), Vout будет выглядеть так:
Vout = (Rx + R5) / R5) * 0,925 (R5 остаётся неизменным, 10 кОм)
Светодиод устанавливается на простой держатель, сделанный из листа алюминия толщиной 1 мм, который также служит в качестве радиатора. Легко монтируется внутри корпуса OИ-32 (изменения корпуса ОИ-32 не понадобились, не было необходимости). Держатель построен так, чтобы поместить индикатор в точно то место, где была нить лампы накаливания. Я установил блок модуля питания на небольшой кусок макетной платы и прикрепил её на нижней стороне держателя, под светодиод.
Для того, чтобы закрыть отверстие, где лампa накаливания изначально находилась, я изготовил «колпачок » из Delrin (полиоксиметилен) и установил потенциометр внутри него.
Примечание: Если светодиод мерцает, то конденсатор С3 "мягкий старт", расположенный в модуле, надо удалить.
Необходимые детали:
KIS-3R33S модуль 1 шт.
Power LED 1Вт или 3Вт 1 шт.
Резистор SMD 603 39 кОм 1 шт.
Резистор SMD 603 180 кОм 1 шт.
Потенциометр 220 кОм log 1 шт. – использовать с одно-ваттным светодиодом
или 470 кОм log 1 шт. – использовать с трех-ваттным светодиодом
C* Конденсатор X5R SMD 1206 10мкФ/25В 2 шт.
Коммутатор 1 шт. – необязательно
Макетная плата
Литература:
1. HPB8-49KxWHBx data sheet - HUEY JANN ELECTRONICS INDUSTRY CO., LTD.
2. HPB8b-49K3xWHBx data sheet - HUEY JANN ELECTRONICS INDUSTRY CO., LTD.
3. MP2307_r1.9 data sheet - Monolithic Power Systems, Inc.
Примечание: Если кто-то желает скачать статью в PDF то ней/нем можно обратиться администратору на форуме.
Фото 2. Расположение элементов
Фото 3. Осветитель OИ-32 показан без узла лампы
Фото 4. Плата конденсора снята
Фото5. 1Вт светодиод
Фото 6. 1Вт светодиод установлен на носитель / радиатор
Фото 7. Модуль, светодиод и потенциометр, подключённый для проверки.
Фото 8. Модуль установлен на печатную плату, на нижней стороне держателя/ радиатора
Фото 9. Узел светодиода смонтирован и размещён внутри корпуса осветителя.
Фото10. Модернизация закончена. Осветитель установлен в отверстие в основе микроскопа.
И полностью готов к использованию.