LED DC/DC booster power consumption: >500 mV, max 1.5 V, 40 mA. The circuit hardware wiring made up via birds nesting technique and fit in to an convential E10-bulb srew case.

This project has been published in Elektor Magazine (1/2015).
 

White LED 1-Transistor DC/DC Booster als 3V-Glühlampenersatz mit E10 Schraubsockelgehäuse

Copyright by Peter Kruger (D), in December 2008

1 Transistor LED DC/DC Boost Converter:

Minimale Spannungsversorgung: 550mV, maximal 1V5. Stromaufnahme bei 1V5 ist 50mA, entspricht 75mW.

Bei sinkender Batteriespannung sinkt auch die Stromaufnahme und damit die LED-Leuchtintensivität.

Funktionsablaufbeschreibung in Phasenabschnitten, Kurzbezeichnung „P:

P1: Die Batteriespannung +UB/T+ wird eingeschaltet.

P2: Chargephase / Simultanabläufe: Spannung fließt über den Wicklungsabschnitt T+/TB und R1/C1 in die Basis von T1. T1 wird eingeschaltet,

die Emitter/Collector Strecke wird niederohmig leitend. Die anliegende Eingangsspannung fließt über Wicklungsabschnitt T+/TC nach GND.

Durch die in dem FE-Kern fließende Induktionsspannung, wird der FE-Kern über eine Zeitspanne von 3µs magnetisiert.

Die in dem Wicklungsabschnitt T+/TB entstehende Induktionsspannung ist gegenüber um T+/TC um 180 Grad Phasenverdreht.

Die positive Induktionsspannung > +UB fließt mit einer stromverstärkenden Wirkung von T1, über R1 & C1 in die Basis von T1.

P3: Kurz vor dem magnetischen FE-Sättigungspunkt, sinkt der in der Wicklung fließende Strom in Wicklungsabschnitt T+/TC gegen Null.

T1 wir innerhalb wenigen ns abgeschaltet.

P4/Spannungs-Boost Zyklus: Während des Abbaus des magnetischen Feldes entsteht in den beiden FE-Wicklungen eine Induktionsspannungen.

Der Wicklungsabschnitt T+/TC schwingt in Richtung > +UB auf +7V2 gegenüber GND, die LED leuchtet über eine Zeitspanne von 1,8µs.

Gleichzeitig entsteht in dem Wicklungsabschnitt T+/TB eine negative Spannung von –1V5 gegenüber GND, die T1-Basis wird innerhalb weniger ns abgeschaltet.

P5: Solange P1 true ist, erfolgt wieder Phase P2.

Schaltungsdetails: Um die Basisansteuerung niederohmig zu halten, sind R1 und C1 parallel geschaltet.

Über die Emitter & Collectorstrecke fallen maximal 100mV ab. Die Schaltung fängt ab 550mV Eingangsspannung zuverlässig an zu oszillieren. Der Wirkungsgrad beträgt bei 1V5 Eingangsspannung etwa 70%. LED Leuchtmittel: 5mm NICHIA-LED „NSPW500DS b2W“ mit 44.000 mcd/20mA.

Der gesamte Hardwareaufbau wurde freitragend gestaltet (birds nesting). Das LED-Cathodenananschlussdrahtende dient als GND Terminal, ist um 180 Grad gebogen und wurde an dem Innengehäuse des Schraubsockels verlötet.

Fixierung der LED-Linse mit dem Schraubsockel:

Es wurde eine Kunstoffunterlagscheibe mit 5mm Innenbohrung und einem kleinen Absatz an dem Außenrand hergestellt.

Herstellungmittel: Eine Ständerbohrmaschine, M5-Schraube mit Mutter und zwei Unterlagscheiben als Bearbeitungsdorn und eine kleine Flachfeile mit feinem Hieb. Nach dem Zusammenbau wurde die Fixierscheibe mit etwas Uhu-Kleber mit dem „Außenrand“ des Schraubsockels verklebt.

Für den Gesamtaufbau wird etwas feinmotorisches Geschick und viel Geduld vorausgesetzt.