Использование переменного тока со светодиодами (часть 1): 5 шагов

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:54

Недавно я наткнулся на высококачественный трансформатор, продаваемый по цене менее 1 доллара. Причина, по которой они были такими недорогими, заключалась в том, что их выход был только переменным током, в то время как большинство потребительских товаров требовали хорошо фильтрованного постоянного тока.

Это руководство составлено с целью заставить трансформаторы переменного тока работать со светодиодами без диодов и конденсаторов. Я покажу здесь достаточно математических выкладок, так что концепция применима к большинству других трансформаторов переменного тока. Интересно, что многие трансформаторы Black & Decker Dust-Buster работают только с переменным током, и они хорошо подходят для преобразования, поскольку многие используют только 1/2 выходной мощности (полуволновое выпрямление).

Шаг 1: Работа с числами

Предметный трансформатор был разработан для многих беспроводных телефонов AT&T, он рассчитан на 110 В / 60 Гц и имеет выходное напряжение 10 В переменного тока 500 мА.

Во-первых, мы должны знать, что номинальное значение 10 В известно как среднеквадратичное напряжение и представляет собой эффективную среднюю мощность синусоидальной волны. Максимальное напряжение, которому мы будем подвергать наши светодиоды, примерно в 1,4 раза выше. Мы можем продемонстрировать это, подключив наш трансформатор и сделав несколько измерений. На втором изображении показано напряжение 10,8 В переменного тока, это ненагруженный выход трансформатора. Таким образом, мы должны ожидать пикового напряжения 1,4 x Vrms или 15,3 В. Затем мы добавляем простой диод со сглаживающим конденсатором и измеряем напряжение на нем: 14,5 В постоянного тока. Это число примерно на 0,8 В меньше наших расчетов, потому что на диоде потеря напряжения составляет 0,8 В. Это одна из причин, по которой мы стараемся избегать диодов, потому что каждый из них по своей природе теряет (в виде тепла) немного мощности - 0,8 В составляет 25. % мощности для светодиода 3,2 В. Итак, мы будем использовать 15,3 вольта в качестве основы для наших расчетов.

Шаг 2: получение света

Мы знаем, что большинство белых и синих (и УФ) светодиодов имеют диапазон от 3 до 3,6 вольт. Таким образом, разделив наше ПИКОВОЕ напряжение на среднее напряжение светодиода, мы получаем представление о количестве светодиодов, которое может поддерживать наш трансформатор: 15,3 / 3,3 = 4,6, которое мы округляем до 5, что дает около 3,1 В на свет. Но помните, что у переменного тока идентичный ОТРИЦАТЕЛЬНЫЙ цикл! Это означает, что мы можем добавить схему зеркала, которая работает на чередующихся фазах. Преимущество использования напряжений для начала наших расчетов заключается в том, что, пока мы используем одинаковые светодиоды и остаемся в пределах своих рабочих напряжений, ток будет оставаться в безопасных пределах. Таким образом, регулируя количество используемых светодиодов, мы можем обрабатывать большинство выходов трансформатора переменного тока. Теперь быстрая проверка напряжения показывает, что оно все еще составляет 10,8 В переменного тока. Наши светодиоды используют только крошечную часть (4%) мощности трансформатора 500 мА, что… Мы можем увеличить световой поток до 15 раз, просто добавив цепочки из 10 светодиодов, расположенных одинаково по всей линии питания! Представьте, что на одном крошечном трансформаторе работают 150 светодиодов в огромном массиве. Совершенно простой прямой привод.

Шаг 3: подводные камни

Одна из мер предосторожности заключается в том, что мы ограничили мощность наших светодиодов до очень безопасного уровня - он будет достигать своего номинального пика только один раз за цикл. Фактически, он будет полностью выключен, когда загорится противостоящая цепь. Таким образом, мы можем ожидать от этого устройства чрезвычайной долговечности.

Тот факт, что каждая цепочка отключена в течение половины времени, означает, что будет некоторое мерцание, которое вы можете увидеть на фотографиях ниже, сделанных с высокой скоростью затвора. За счет чередования рядов включения и выключения эффект сводится к минимуму и не хуже, чем при использовании люминесцентного освещения.

Шаг 4: Некоторые вариации

Иногда вы не можете получить нужное количество светодиодов 3,5 В для того, что вам нужно. Затем вы можете «обмануть», заменив желтый светодиод в каждой цепочке - они работают около 2,4 вольт, что позволяет вам немного подделать ваши числа.

А насчет этих пылеуловителей - если вы применили наш метод к их бородавкам, пока устройство заряжается, вы вполне можете обнаружить, что одна цепочка светодиодов никогда не горит - это потому, что они используют только половину своей цепи для зарядки устройства. Думайте об использовании ДРУГОЙ половины цикла для светодиодов как о свободной мощности. Вы также можете адаптировать этот метод для источников постоянного тока, но убедитесь, что вы всегда сначала измеряете фактический выход! Общеизвестно, что коммерческие единицы не умеют придумывать цифры.

Шаг 5: повторение

Итак, чтобы узнать, что может поддерживать трансформатор: Измерьте его выход: - Если это переменный ток, используйте шкалу V-AC на вашем мультиметре и умножьте результаты на 1,4, чтобы получить V-пик - Если это постоянный ток, используйте Шкала V-DC считывает V-пик. Количество белых (или синих) светодиодов, которые она может поддерживать, составляет: - Vpeak / 3,3 и округляется до следующего целого числа. (Например, 4,2 равно 5) (Используйте V-пик / 2 для красных, оранжевых и желтых светодиодов). Это количество светодиодов, которые вы можете последовательно соединить для безопасной работы от трансформатора. Для цепей переменного тока вам потребуется дублировать еще один. цепи с противоположной полярностью. светодиоды могут быть любого тока, если они все одинаковы, и трансформатор имеет ток (А или мА) для его поддержки. Примечание: трансформаторы переменного тока также могут иметь номинальную мощность в ВА вместо ампер - просто разделите это число на вольт, чтобы получить амперы. - конец части 1 - (продолжение здесь)