Najprostszy obwód 100-watowej żarówki LED

W artykule omówiono bardzo prosty obwód żarówki LED o mocy 100 W, wykorzystujący kilka kondensatorów wysokiego napięcia. Koszt budowy całego obwodu to mniej niż 25 dolarów.

Omówiłem już na tym blogu wiele pojemnościowych obwodów zasilaczy beztransformatorowych, jednak wszystkie te borykają się z kilkoma problemami, a mianowicie z brakiem optymalnej wydajności prądowej i podatnością na udary.

Korzystanie z zasilacza pojemnościowego

Po dogłębnym przestudiowaniu zasilaczy pojemnościowych mogłem dojść do kilku kluczowych rzeczy dotyczących tych konfiguracji:

Zasilacze pojemnościowe są podobne do paneli słonecznych, które działają wydajnie, przy maksymalnych parametrach mocy, gdy działają z napięciami obwodu otwartego, w przeciwnym razie parametry prądu z tych jednostek ulegają znacznym stratom i dają bardzo nieefektywne wyniki.

W prostych słowach, jeśli chcemy dowolnie pozyskiwać wysokie natężenia prądu z zasilaczy pojemnościowych, obwód będzie musiał działać z obciążeniem o wymaganym napięciu równym maksymalnej mocy wyjściowej systemu.

Na przykład przy wejściu 220 V, pojemnościowy zasilacz po wyprostowaniu wytworzyłby moc wyjściową około 310 V DC, więc każde obciążenie przypisane do 310 V może być obsługiwane z pełną wydajnością i przy dowolnym wymaganym poziomie prądu w zależności od wymagań obciążenia.

Jeśli powyższy warunek jest spełniony, rozwiązuje również problem związany z prądem rozruchowym, ponieważ obciążenie jest określone na 310 V, rozruch pełnego napięcia wejściowego nie ma teraz wpływu na obciążenie, a obciążenie pozostaje bezpieczne nawet podczas nagłego włączenia obwodu.

Analiza projektu

W proponowanym obwodzie żarówek LED o mocy 100 W stosujemy tę samą technikę, co omówiono w powyższych sekcjach.

Jak omówiono, jeśli napięcie wejściowe wynosi 220 V, obciążenie powinno mieć napięcie 310 V.

W przypadku standardowych diod LED o mocy 1 W 350 mA oznaczałoby to dodanie 310 / 3,3 = 93 diod LED szeregowo, co daje blisko 100 nono.

Pojedynczy kondensator 1 uF / 400 V wytwarza około 60 mA prądu przy podanym powyżej 310 V DC, dlatego w celu uzyskania wymaganego 350 mA należy dodać równolegle więcej takich kondensatorów, a dokładniej w sumie 350/60 = 5 kondensatorów, co może również być pojedynczym 5uF / 400V, ale powinien być typu niepolarnego.

Na Dla dodatkowego bezpieczeństwa można dodać termistor NTC , chociaż może nie być krytycznie wymagane.

Podobnie, rezystor może być również dołączony, aby zapewnić dodatkowe bezpieczeństwo przed zmiennymi warunkami napięcia.

Wartość rezystancji można w przybliżeniu obliczyć jako R = Us - VFd / I = 310-306 / .35 = 10 omów, 1 wat

W przypadku wejścia 120 V powyższe specyfikacje wystarczyłyby po prostu zmniejszyć o połowę, to znaczy użyć 47 noś diod LED zamiast 93, a dla kondensatora wystarczyłoby 5 uF / 200 V.

Schemat obwodu

Powyższy schemat można dodatkowo zabezpieczyć przed udarami napięciowymi i wahaniami napięcia sieciowego poprzez dodanie 10-omowych rezystorów ograniczających i diody Zenera, jak pokazano poniżej.

Tutaj wartość diody Zenera powinna wynosić 310 V, 2 waty

Ulepszony projekt z bieżącą kontrolą

Poniższy obwód to niezawodny projekt obwodu, który nigdy nie pozwoli diodom LED napotkać stresującego stanu. MOSFET i związana z nią kontrola prądu zapewniają 100% stałe napięcie i stały prąd dla łańcucha żarówek connect LED.

Liczbę diod LED w łańcuchu można regulować zgodnie z wybranym napięciem lub odwrotnie, można regulować napięcie zgodnie z wybraną liczbą diod LED w łańcuchu.