Utilizzo della corrente alternata con i LED (parte 3) - la GRANDE luce: 6 passaggi

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:05

In Utilizzo della corrente alternata con i LED, parte 1 e parte 2, abbiamo esaminato i modi per adattare l'alimentazione CA ai LED senza prima la consueta conversione in pura CC. Qui, nella parte 3, combiniamo ciò che abbiamo appreso in precedenza per progettare una luce LED che funzionasse direttamente dalla rete CA. Avvertenza: la rete CA è a centinaia di volt ed è potenzialmente letale. Si prega di prendere tutte le precauzioni necessarie prima di iniziare a lavorarci!

Passaggio 1: il trasformatore senza trasformatore

Quando abbiamo collegato i LED ai trasformatori CA, il calcolo che abbiamo usato è stato: Vac / 3.3 per darci il numero di LED di cui abbiamo bisogno per essere in grado di gestire correttamente la potenza senza resistori aggiuntivi e altre parti. Cosa succede se bypassiamo completamente il trasformatore e consideriamo rete AC? In un certo senso è più semplice: la tensione dei trasformatori potrebbe variare notevolmente con il carico che mettiamo su di essa, mentre la rete CA è molto più stabile. Se utilizziamo lo standard 110v degli Stati Uniti, calcoliamo prima la tensione di picco, 1,4 * 110 = 156 e possiamo trovare il numero di LED che può supportare: 156 / 3,3 = 47 LED Quindi, questo significa che se mettiamo 47 LED in serie, possiamo far funzionare l'intera stringa direttamente da una presa CA da 110 V? La risposta è sì ! Finché manteniamo la tensione su ciascun LED a 3,5 V o meno, funzionerà entro i suoi limiti. Ma poi, non dimentichiamo che per ogni ciclo positivo, c'è un ciclo negativo! Ciò significa che abbiamo bisogno di un circuito a specchio come in (1). Wow, sono un sacco di lampadine! Tuttavia, se aggiungiamo un diodo di blocco come nel circuito (2), possiamo far funzionare il nostro circuito in sicurezza. L'1N4003 è in grado di gestire 200 volt, quindi va bene per l'alimentazione degli Stati Uniti. Per i paesi dell'UE, il numero magico è 103 LED (il doppio se si desidera utilizzare entrambi i cicli) e il diodo per ckt (2) dovrebbe essere un 1N4004 o superiore.

Passaggio 2: spingere la busta

Ricorda che, poiché stiamo usando il diodo per bloccare metà del nostro ciclo, i LED nel circuito (2) funzionano solo la metà del tempo. Come possiamo farli illuminare anche per l'altra metà?

Con una semplice parte chiamata Bridge Rectifier questo può succedere. Questo dispositivo è in realtà 4 diodi collegati in modo incrociato per far andare entrambi i cicli nella stessa direzione. I fan dell'elettronica lo sapranno come parte del circuito di "raddrizzamento a onda intera" (al contrario di Half-wave). Con questa aggiunta, i nostri LED si accenderanno due volte più spesso e otterremo il doppio della luce da essi.

Passaggio 3: costruisci il tempo

Quindi, possiamo iniziare la nostra costruzione di un semplice circuito tutto LED + un ponte per far funzionare la rete a 110 V.

Avrai bisogno di: molti LED bianchi, naturalmente! E PROVALI tutti! Cavo di linea CA Diodo Perfboard 1N4003 o raddrizzatore a ponte da 200 volt La prima immagine è come appare il mio circuito una volta terminato. Occhi veloci noteranno che ci sono solo 42 LED a bordo. A causa della necessità di alloggiare il ponte sulla scheda e per la natura relativamente stabile della nostra rete, possiamo far funzionare le nostre luci un po' oltre i 20 mA. The Bridge ha 4 derivazioni: 2 contrassegnate (~), un (+) positivo e un (-) negativo. Quelli (~) vanno alla rete elettrica. Inizia collegando il Bridge (+) al cavo più lungo (+) del primo LED, quindi porta il cavo corto al cavo lungo del LED successivo. Fai 1 riga, doppio e triplo controllo prima di saldare! Procedi verso il basso, collegando SEMPRE il più corto al più lungo. Ho altre immagini qui sotto che mostrano le varie fasi di completamento. Stampali per aiutarti a fare il cablaggio.

Passaggio 4: guarda

E c'è luce! A causa della natura pericolosa dei componenti quando sono collegati, ho coperto il circuito stampato con un triplo strato di carta pergamena, che ha un buon valore dielettrico e può resistere a oltre 400F di calore. Quindi ho montato la scheda sul coperchio di un contenitore da asporto, utilizzando un distanziatore in schiuma da un perno DVD, con un ritaglio per il cavo di alimentazione. L'emissione luminosa è equivalente a una lampadina smerigliata da 40 watt, ma il contenitore è appena caldo. Ricorda: scollegare sempre il circuito prima di toccare le parti esposte. Inoltre, i LED funzioneranno vicino alla loro corrente nominale, il che potrebbe significare temperature fino a 85°C sulle loro superfici.

Passaggio 5: variazioni

Troppo luminoso? Puoi combinare i circuiti (2) e (3) per dare alla nostra luce un interruttore Hi/Lo. In Hi, l'interruttore cortocircuita il diodo in modo che funzioni in modalità Full-wave come in (3). L'apertura dell'interruttore consente alla corrente di fluire solo la metà del tempo, proprio come (2). Ozzies e britannici: anche tu puoi usare i circuiti LED 42/47 - basta combinare il circuito della versione USA (.4uF e 1K-ohm) presentato in parte 2 e anche tu puoi realizzare una luce di rete AC con soli 42 LED! Oppure controlla i calcoli nel passaggio seguente. Oh sì, la nostra "grande" luce è super parsimoniosa: alimentata da una rete da 110 volt, consuma a malapena 3 watt. Scopri altri modi per illuminare la tua casa con i LED spenti A/ C rete qui!

Passaggio 6: numeri frantumanti

Ecco un riepilogo dei calcoli utilizzati per questo progetto: Per far funzionare i LED bianchi (tensione nominale 3.3v) in modo sicuro dalla rete CA senza utilizzare alcuna regolazione (a parte il ponte a diodi), il numero magico è: Vac * 1.4 / 3.3. Qual è il numero minimo di LED in serie che si spegneranno dalla corrente alternata senza superare il suo intervallo operativo "comodo". La scelta dei LED può essere 20mA o superiore - PURCHÉ siano tutti dello stesso tipo e collegati in serie. Se si utilizza l'intero numero di LED calcolato sopra, è tutto ciò che serve, ma per disposizioni che utilizzano meno LED (ma non meno di 30), è necessario aggiungere la combinazione RC a caduta di tensione. R è sempre un resistore da 1K, 1Watt, mentre il valore di C si calcola come:Vpk= Vac * 1.4Vdd= N * 3.3, dove N è il numero di LED bianchi che vogliamo utilizzare in serie. Iled = 0.02, la corrente vogliamo per i nostri LED. C = 1 / (2 * pi * f * (Vpk-Vdd) / Iled), dove f è la frequenza di rete, ma puoi semplificarla in: (58 / (Vpk-Vdd)) in micro-farad (uF) e dovrebbe variare tra.1 e.5 uF. Assicurati che sia un condensatore non polare. IMPORTANTE: le parti devono essere classificate per almeno Vpk e una corrente sufficiente per gestire Iled.