Lampada di emergenza a LED

Un semplice apparecchio per l’illuminazione di emergenza con tecnologia LED che si accende automaticamente in caso di caduta di rete, altrimenti ne viene indicata la presenza da una spia verde.

La lampada è costituita da 16 LED, funzionanti grazie ad una batteria ricaricabile da 9V mantenuta in carica tampone durante la presenza di rete, la cui autonomia calcolata arriva a circa 75min. Il tutto è inserito nel corpo di una semplice plafoniera.

Panoramica e realizzazione del progetto

 

Schema funzionale

Avendo sull’ingresso la tensione di rete a 230V, questa viene trasformata a 12V, raddrizzata e filtrata (date le piccole correnti in gioco, un ponte raddrizzatore sarebbe eccessivo, pertanto un normale diodo è più che sufficiente). Il led verde ha la funzione di indicatore della presenza della rete. La batteria è mantenuta in carica tampone ad una tensione limitata a 9,1V dal diodo zener collegato in parallelo, mentre la corrente di carica è limitata dalla resistenza da 120Ω, il cui diodo raddrizzatore in serie impedisce che, in caso di caduta di rete, la batteria simuli quest’ultima impedendo l’accensione della lampada. La logica dei transistor è molto semplice: se la rete è presente, il primo bjt (BC547) conduce portando a massa la base del secondo (BC337) che risulta interdetto → lampada spenta. Se la rete è assente, il primo non conduce (avente la base portata a massa tramite la resistenza R=10kΩ), in questo modo la base del secondo è alimentata dalla batteria, così come la lampada, che risulta quindi accesa. La configurazione del partitore resistivo 100kΩ + 10kΩ consente un’accensione istantanea della lampada al momento della caduta di rete, che sarebbe altrimenti ritardata (si parla dell’ordine di massimo 1s) a causa della presenza del condensatore di filtro.

La lampada è costituita da 16 LED bianchi ad alta luminosità aventi diametro pari a 5mm, disposti su 8 serie da 2 LED + R = 100Ω ciascuna.

 

Calcoli e dimensionamento

La resistenza da inserire in ogni serie da 2 LED è calcolata in funzione della tensione nominale della batteria di 8,4V e di quella ai capi del singolo LED di 3,3V funzionante alla corrente di 20mA.

R = (8,4V – 3,3V · 2) / 0,02A = 100Ω

L’autonomia è calcolata in funzione della capacità della batteria = 200mAh e della corrente assorbita da ognuna delle 8 serie di LED = 20mA, il cui valore complessivo risulta I = 160mA.

Aut = 200mAh / 160mA = 1,25h = 75min

 

Scheda circuito

Il circuito di controllo e la lampada sono situati su di un’unica scheda, una basetta millefori 100x50mm.

La scheda è inserita e fissata al corpo della plafoniera insieme alla batteria ricaricabile.

Un breve schema della disposizione dei componenti sulla scheda:

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