Usando AC com LEDs (Parte 3) - a BIG Light: 6 etapas

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:40

Em Usando AC com LEDs, parte 1 e parte 2, vimos maneiras de adaptar a energia AC aos LEDs sem a conversão usual para DC puro primeiro. Aqui, na parte 3, combinamos o que aprendemos antes para projetar uma luz LED que funcionasse diretamente da rede elétrica CA. Aviso: A rede elétrica CA tem centenas de volts e é potencialmente letal. Tome todas as precauções necessárias antes de começar a trabalhar com ele!

Etapa 1: O transformador sem transformador

Quando conectamos LEDs a transformadores CA, o cálculo que usamos foi: Vca / 3.3 para nos dar o número de LEDs que precisamos para ser capazes de lidar adequadamente com a energia sem resistores adicionais e outras peças. O que aconteceria se ignorarmos o transformador completamente e considerar Rede AC? Em alguns aspectos, é mais simples - a tensão dos transformadores pode variar muito com a carga que colocamos sobre ela, enquanto a rede CA é muito mais estável. Se usarmos o padrão 110v dos EUA, primeiro calculamos a tensão de pico, 1,4 * 110 = 156 e podemos encontrar o número de LEDs que ele pode suportar: 156 / 3,3 = 47 LEDs Então, isso significa que se colocarmos 47 LEDs em série, podemos executar toda a string diretamente em um soquete CA de 110 V? A resposta é Sim ! Enquanto mantivermos a tensão em cada LED em 3,5 V ou menos, ele operará dentro de seus limites. Mas então, não vamos esquecer que para cada ciclo positivo, existe um ciclo negativo! Isso significa que precisamos de um circuito de espelho como em (1). Uau, isso é um monte de lâmpadas! No entanto, se adicionarmos um diodo de bloqueio como no circuito (2), então podemos operar com segurança nosso circuito. O 1N4003 é capaz de lidar com 200 volts, então é bom para energia nos EUA. Para países da UE, o número mágico é 103 LEDs (o dobro se você deseja usar os dois ciclos) e o diodo para ckt (2) deve ser 1N4004 ou melhor.

Etapa 2: Empurrando o envelope

Lembre-se de que, como estamos usando o diodo para bloquear metade do nosso ciclo, os LEDs no circuito (2) funcionam apenas na metade do tempo. Como podemos fazê-los iluminar a outra metade também?

Com uma peça simples chamada Retificador de Ponte, isso pode acontecer. Este dispositivo é, na verdade, 4 diodos conectados de forma cruzada para fazer os dois ciclos irem na mesma direção. Os ventiladores eletrônicos saberão disso como parte do circuito de 'Retificação de onda completa' (em oposição à meia onda). Com esta adição, nossos LEDs acenderão duas vezes mais e receberemos o dobro de luz deles.

Etapa 3: tempo de construção

Portanto, podemos começar a construir um circuito de ponte simples e totalmente LED para funcionar com a rede elétrica de 110 V.

Você precisará de: Muitos LEDs brancos - naturalmente! E TESTE todos eles! Diodo 1N4003 do cabo de linha CA Perfboard ou retificador de ponte de 200 volts A primeira imagem é como o meu circuito se parece quando terminado. Olhos rápidos notarão que há apenas 42 LEDs a bordo. Devido à necessidade de acomodar a ponte na placa e devido à natureza relativamente estável de nossa rede elétrica, podemos acionar nossas luzes um pouco acima de 20mA. A ponte tem 4 derivações: 2 marcadas (~), uma (+) positiva e uma (-) negativa. Os (~) vão para AC Mains. Comece conectando a ponte (+) ao cabo mais longo (+) do primeiro LED e, em seguida, pegue o cabo curto até o cabo longo do próximo LED. Faça 1 linha, verificação dupla e tripla antes de soldar! Trabalhe seu caminho para baixo, SEMPRE conectando o mais curto com o mais longo. Tenho fotos adicionais abaixo, mostrando os vários estágios de conclusão. Imprima-os para ajudá-lo a fazer a fiação.

Etapa 4: Veja

E há luz! Por causa da natureza perigosa dos componentes quando conectados, cobri a placa de circuito com uma camada tripla de papel pergaminho, que tem um bom valor dielétrico e pode suportar mais de 400F de calor. Em seguida, montei a placa na tampa de um recipiente para levar, usando um espaçador de espuma de um eixo de DVD, com um recorte para o cabo de alimentação. A saída de luz é equivalente a uma lâmpada congelada de 40 watts, mas o recipiente mal aquece. Lembre-se: Sempre desconecte o circuito antes de tocar em qualquer parte exposta. Além disso, os LEDs funcionarão próximo à sua corrente nominal, o que pode significar temperaturas de até 85 ° C em suas superfícies.

Etapa 5: Variações

Muito brilhante? Você pode combinar os circuitos (2) e (3) para dar à nossa luz um interruptor Hi / Lo. Em Hi, a chave curto o diodo para que ele opere no modo de onda completa como em (3). A abertura da chave permite que a corrente flua apenas metade do tempo, assim como (2). Ozzies e britânicos: Você também pode usar os circuitos de LED 42/47 - basta combinar a versão dos EUA (.4uF e 1K-ohm) do circuito apresentado em parte 2 e você também pode fazer uma luz AC com apenas 42 LEDs! Ou verifique os cálculos na etapa seguinte. Sim, nossa luz 'grande' é super econômica - funcionando com uma rede elétrica de 110 volts, ela quase não consome 3 watts. Descubra mais maneiras de iluminar sua casa com LEDs desligados A / C mains aqui!

Etapa 6: Análise de números

Aqui está uma recapitulação dos cálculos usados para este projeto: Para operar LEDs brancos (tensão nominal 3,3 V) com segurança fora da rede elétrica CA sem usar qualquer regulação (exceto a ponte de diodo), o número mágico é: Vca * 1,4 / 3,3. Qual é o número mínimo de LEDs em série que funcionarão com CA sem exceder sua faixa de operação "confortável". A escolha de LEDs pode ser de 20mA ou superior - CONSTANTE QUE são todos do mesmo tipo e conectados em série. Se você estiver usando o número total de LEDs calculado acima, isso é tudo que você precisa, mas para arranjos usando menos LEDs (mas não menos que 30), precisamos adicionar a combinação RC de queda de tensão. R é sempre um resistor de 1K, 1Watt, enquanto o valor de C é calculado como: Vpk = Vac * 1,4Vdd = N * 3,3, onde N é o número de LEDs brancos que desejamos usar em série. Iled = 0,02, a corrente queremos para nossos LEDs. C = 1 / (2 * pi * f * (Vpk-Vdd) / Iled), onde f é a frequência da rede, mas você pode simplificar para: (58 / (Vpk-Vdd)) em micro-farads (uF), e deve variar entre 0,1 e 0,5 uF. Certifique-se de que é um capacitor apolar. IMPORTANTE: As peças devem ser classificadas para pelo menos Vpk e corrente suficiente para lidar com Iled.