Использование переменного тока со светодиодами (часть 3) - БОЛЬШОЙ свет: 6 шагов

2025 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2025-01-13 06:58

В разделах «Использование переменного тока со светодиодами», часть 1 и часть 2, мы сначала рассмотрели способы адаптации питания переменного тока к светодиодам без обычного преобразования в чистый постоянный ток. Здесь, в части 3, мы объединяем то, что мы узнали ранее, чтобы разработать светодиодный светильник, который работает. непосредственно от сети переменного тока. Предупреждение: напряжение в сети переменного тока составляет сотни вольт, что может привести к летальному исходу. Пожалуйста, примите все необходимые меры предосторожности, прежде чем начать с ним работать!

Шаг 1: Бестрансформаторный трансформатор

Когда мы подключили светодиоды к трансформаторам переменного тока, мы использовали следующий расчет: Vac / 3,3, чтобы получить количество светодиодов, необходимое для правильного управления питанием без дополнительных резисторов и других деталей. Что, если мы полностью обойдем трансформатор и рассмотрим Сеть переменного тока? В некотором смысле это проще - напряжение на трансформаторах может сильно варьироваться в зависимости от нагрузки, которую мы на него кладем, в то время как сеть переменного тока намного более стабильна. Если мы используем американский стандарт 110 В, мы сначала вычисляем пиковое напряжение, 1,4 * 110 = 156, и мы можем найти количество светодиодов, которое он может поддерживать: 156 / 3,3 = 47 светодиодов Итак, означает ли это, что если мы подключим 47 светодиодов последовательно, мы сможем запустить всю цепочку непосредственно от розетки переменного тока 110 В? Ответ - да ! Пока мы поддерживаем напряжение на каждом светодиоде на уровне 3,5 В или меньше, он будет работать в своих пределах. Но тогда давайте не будем забывать, что для каждого положительного цикла есть отрицательный цикл! Это означает, что нам нужна зеркальная схема, как в (1). Ух, это ужасно много лампочек! Однако, если мы добавим блокирующий диод, как в схеме (2), то мы сможем безопасно управлять нашей схемой. 1N4003 способен выдерживать напряжение 200 вольт, поэтому подходит для питания в США. Для стран ЕС магическое число составляет 103 светодиода (удвойте, если вы хотите использовать оба цикла), а диод для ckt (2) должен быть 1N4004 или лучше.

Шаг 2: толкаем конверт

Помните, что, поскольку мы используем диод для блокировки половины цикла, светодиоды в цепи (2) работают только половину времени. Как мы можем заставить их загореться и для второй половины?

Это может случиться с помощью простой детали, называемой мостовым выпрямителем. Это устройство на самом деле представляет собой 4 диода, соединенных крест-накрест, чтобы оба цикла шли в одном направлении. Электронные вентиляторы будут знать это как часть схемы «двухполупериодного выпрямления» (в отличие от полуволновой). С этим дополнением наши светодиоды будут включаться в два раза чаще, и мы БУДЕМ получать от них в два раза больше света.

Шаг 3: наращивайте время

Итак, мы можем начать сборку простой схемы, состоящей из светодиодов и моста, для работы от сети 110 В.

Вам понадобится: Много белых светодиодов - естественно! И ПРОВЕРЬ их все! Сетевой шнур переменного тока Диод Perfboard 1N4003 или мостовой выпрямитель на 200 В Первое изображение - это то, как моя схема выглядит после завершения. Беглый взгляд заметит, что на плате всего 42 светодиода. Из-за необходимости разместить перемычку на плате и из-за относительно стабильной природы нашей сети, мы можем работать с нашими лампами чуть более 20 мА. Мост имеет 4 вывода: 2 отмечены (~), положительный (+) и отрицательный (-). (~) Относятся к сети переменного тока. Начните с подключения перемычки (+) к более длинному (+) выводу первого светодиода, затем подключите короткий провод к длинному выводу следующего светодиода. Перед пайкой сделайте 1 ряд, двойную и тройную проверку! Двигайтесь вниз, ВСЕГДА подключайтесь от короткого к длинному. У меня есть дополнительные изображения ниже, показывающие различные стадии завершения. Распечатайте их, чтобы помочь вам выполнить электромонтаж.

Шаг 4: вот

И есть свет! Из-за того, что компоненты являются опасными при подключении к сети, я покрыл печатную плату тройным слоем пергаментной бумаги, которая имеет хорошие диэлектрические характеристики и может выдерживать нагрев до 400F. Затем я установил плату на крышку вынимаемого контейнера, используя прокладку из пенопласта от оси DVD, с вырезом для кабеля питания. Светоотдача эквивалентна 40-ваттной матовой лампочке, но емкость едва теплая. Помните: всегда отключайте цепь, прежде чем прикасаться к каким-либо открытым частям. Кроме того, светодиоды будут работать с номинальным током, близким к номинальному, что может означать температуру на их поверхности до 85 ° C.

Шаг 5: вариации

Слишком яркий? Вы можете комбинировать схемы (2) и (3), чтобы сделать наш свет переключателем Hi / Lo. В режиме Hi переключатель закорачивает диод, чтобы он работал в двухполупериодном режиме, как в (3). Открытие переключателя позволяет току течь только половину времени, точно так же, как (2). Оззи и Бриттс: Вы тоже можете использовать схемы светодиодов 42/47 - просто объедините схему для США (0,4 мкФ и 1 кОм), представленную частично. 2, и вы тоже можете сделать светильник для сети переменного тока, используя всего 42 светодиода! Или просмотрите расчеты на следующем шаге. О да, наш «большой» светильник очень экономный - он работает от сети 110 В, он едва потребляет 3 Вт. Узнайте о других способах осветить свой дом с выключенными светодиодами A / C электросети здесь!

Шаг 6: вычисление чисел

Вот краткое изложение вычислений, использованных в этом проекте: Для безопасной работы белых светодиодов (номинальное напряжение 3,3 В) от сети переменного тока без использования какого-либо регулирования (кроме диодного моста), магическое число: Vac * 1,4 / 3,3. Это минимальное количество последовательно включенных светодиодов, которые будут работать от переменного тока, не выходя за пределы своего «комфортного» рабочего диапазона. Можно выбрать светодиоды 20 мА или выше - ПОКАЗАТЕЛЬНО, они все одного типа и подключены последовательно. Если вы используете полное количество светодиодов, рассчитанное выше, это все, что вам нужно, но для устройств с меньшим количеством светодиодов (но не менее 30), нам нужно добавить RC-комбинацию падения напряжения. R всегда представляет собой резистор 1 кОм, 1 Вт, а значение C рассчитывается как: Vpk = Vac * 1,4Vdd = N * 3,3, где N - количество белых светодиодов, которые мы хотим использовать последовательно. Iled = 0,02, ток мы хотим для наших светодиодов. C = 1 / (2 * pi * f * (Vpk-Vdd) / Iled), где f - частота сети, но вы можете упростить ее до: (58 / (Vpk-Vdd)) в микрофарады (мкФ) и должны находиться в диапазоне от 0,1 до 0,5 мкФ. Убедитесь, что это неполярный конденсатор. ВАЖНАЯ ИНФОРМАЦИЯ: Детали должны быть рассчитаны не менее чем на Vpk и достаточный ток для работы с Iled.