Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
Proszę, dodaj wyjątek www.elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

Dioda LED 1 W na 230 V AC

Kubbaz 16 Kwi 2014 15:38 1605 14
  • #1 16 Kwi 2014 15:38
    Kubbaz
    Poziom 26  

    Witam wszystkich Elektrodowiczów!

    Chcę zasilić diodę LED o mocy maksymalnej 1 W (Imax = 0,35 A, Uf = 2-3 V).

    Wykonałem klasyczny układ z szeregowym kondensatorem polipropylenowym 4,7 uF/250 V AC oraz równoległą diodą 1N4007 (1 kV, 1 A) do diody LED lecz w przeciwnym kierunku przewodzenia, jednak bez dodatkowego szeregowego rezystora ograniczającego prąd w obwodzie, gdy reaktancja kondensatora gwałtownie spadnie podczas zakłócenia w sieci/szpilki prądowej/itp.
    Nie dałem go, ponieważ nie miałem referencji, jak go obliczyć.

    Kondensator 4,7 uF daje reaktancje 677 Ω przy 50 Hz (Xc = 1/(2•Π•f•C)), co przy napięciu 230 V AC daje prąd o wartości I = U/R = 230 V/667 Ω = 0,339 A.

    Niestety dioda LED nie przetrwałą tej próby. Zaświeciła, wyłączyłem zasilanie wyłącznikiem. Włączyłem ponownie i dioda LED już nawet nie mrugnęła.

    Może oprócz szeregowego rezystora wspomnianego powyżej warto jeszcze dołączyć równolegle do kondensatora 4,7 uF rezystor, który będzie dodatkowo rozładowywał kondensator przy odłączaniu zasilania 230 V AC?

    Czy Koledzy pomogliby przy doborze wartości i mocy tych rezystorów?

    Pozdrawiam,
    Kuba

    0 14
  • #2 16 Kwi 2014 17:52
    fuutro
    Poziom 43  

    Zrobiłeś dwa błędy - nie dałeś kondensatora elektrolitycznego za prostownikiem, który bierze na siebie impulsy prądowe, nie dałeś rezystora ograniczającego szeregowo z głównym kondensatorem jak już napisałeś i mógłby to być około 22 Om/3W. Równolegle z kondensatorem elektrolitycznym powiedzmy 220uF/10V mógłbyś dac diodę Zenera, około 1W na powiedzmy nieco większe napięcie niż przewodzenia LED (ok 3,1V albo większej mocy ponad to napięcie), rezystor dla samej diody już jakoś dobierzesz.

    Mam jednak pytanie - czy nie próbowałeś dopaść starej ładowarki np od nokii dającej ponoć 5V z wydajnością ok 0,35A albo cos koło tego? Gabarytowo to nie bedzie większe, może ciut cięższe ale nie przesadzajmy, dodajesz zwykły rezystor bo ta ładowarka to niezbyt sztywny klasyczny skrajnie prosty zasilacz - transformator + mostek (więc mierząc napięcie bez obciążenia możesz napięciem sięgnąć i koło 10V). Po pierwsze bezpieczeństwo o niebo wyższe, wszystko ładnie możesz zamknąć w tym zasilaczu i tylko dwa przewody dla samiutkiej diody możesz wypuścić. Wszystko będzie ładnie zamknięte. Zabrałeś się za zasilacz beztransformatorowy o dość już sporej wydajności, który wymagałby raczej mostka w prostowniku a nie jednopołówkowego i nie pomyślałeś o zabezpieczeniu odbiornika - ponad 100... powiedzmy 150mA lepiej używać transformatorów, gdyż wygrają gabarytami i ewidentnie argumentem bezpieczeństwa.

    0
  • #3 16 Kwi 2014 18:07
    trymer01
    Moderator Projektowanie

    fuutro napisał:
    Zrobiłeś dwa błędy - nie dałeś kondensatora elektrolitycznego za prostownikiem, który bierze na siebie impulsy prądowe, nie dałeś rezystora ograniczającego szeregowo z głównym kondensatorem jak już napisałeś i mógłby to być około 22 Om/3W. Równolegle z kondensatorem elektrolitycznym powiedzmy 220uF/10V mógłbyś dac diodę Zenera, około 1W na powiedzmy nieco większe napięcie niż przewodzenia LED (ok 3,1V albo większej mocy ponad to napięcie), rezystor dla samej diody już jakoś dobierzesz.

    Autor tematu zrobił klasyczny układ bez prostownika, t.zn. prostownikiem jest tu sam LED oraz połączony równolegle przeciwstawnie dioda 1N4xxx.
    W takim układzie nie ma mowy o elektrolicie.
    Układ z prostownikiem i elektrolitem (i ewent. diodą Zenera zabezpieczającą elektrolit przed wybuchem gdyby LED się spalił) jest w tym względzie lepszy, bo elektrolit przejmuje znaczną część energii tej szpilki prądowej chroniąc LED.
    Błędem rzeczywiście jest brak opornika szeregowego ograniczającego szpilki, zwłaszcza podczas włączania do sieci (w momencie szczytu sinusa sieci). Wartość tego opornika im większa tym lepsza, zbyt duża powoduje dużo ciepła, przyjmuje się że opornik powinien mieć wartość min. 5% reaktancji kondensatora szeregowego, oraz mieć napięcie dopuszczalne min. 400V (to można uznać że jest spełnione dla oporników o mocy >1W), i odpowiedniej mocy (policzyć).
    Takie zabezpieczenie szeregowym opornikiem z reguły jest wystarczające.

    0
  • #4 16 Kwi 2014 18:15
    fuutro
    Poziom 43  

    Taki rezystor ok 33 Om musiałby mieć z 4-5W i sporą część tej mocy będzie non stop wytracać - gdzie tu sens? Dochodziłby jeszcze rezystor równoległy do kondensatora około 220k/0,5W, który rozładuje niebezpieczny ładunek z kondensatora po skończonej pracy.

    0
  • #5 16 Kwi 2014 18:44
    trymer01
    Moderator Projektowanie

    Sens? - przecież napisałeś jak taką diodę należy zasilać.
    Każdy zasilacz beztransformatorowy o prądzie >100mA jest bez sensu.

    0
  • #6 16 Kwi 2014 19:03
    fuutro
    Poziom 43  

    My o tym wiemy niemniej refleksja nad tym u kolegi autora bedzie miłe widziana.

    0
  • #7 16 Kwi 2014 19:18
    _jta_
    Specjalista elektronik

    Szczytowe napięcie w sieci (amplituda sinusoidy) to 325V; kondensator 4,7uF naładowany do 320V zawiera energię 0.48J i taka energia wydziela się w opornościach układu, kiedy podłączamy go do sieci. A oporniki zwykle są wykonane jako metalizowane (czyli przewodzi cieniutka warstewka metalu) i energia wydziela się w kilkudziesięciu mikrosekundach, zbyt szybko, żeby ciepło zdążyło odpłynąć - dlatego typowy opornik może się spalić, należy użyć drutowego. Osobna sprawa, że impuls dużego prądu (np. 15A przez opornik 22R) może spalić LED-a - dlatego taki układ trzeba dobrze przemyśleć... albo zrobić z transformatorem.

    0
  • #8 16 Kwi 2014 22:14
    jarek_lnx
    Poziom 43  

    Cytat:
    Kondensator 4,7uF daje reaktancje 677? przy 50 Hz (Xc = 1/(2???f?C)), co przy napięciu 230V AC daje prąd o wartości I = U/R = 230V/667? = 0,339A.
    Ale tylko połowa popłynie przez LED, więc zasilacz nie osiągnie nawet 0,5W mocy wyjściowej, a straci ponad 2,5W (22?) lub 3,8W (33?).

    Podsumowując:
    -sprawność zasilacza 10-20% (skuteczność świetlna całej lampy porównywalna z żarówką wolframową lub gorsza),
    -problemy z chłodzeniem (rezystor 3W przy 2,5W będzie bardzo gorący (100-300°C), tego nie można zamknąć w małej, szczelnej obudowie plastikowej,
    -prąd rozruchowy 10-15A - wymaga dodatkowego zabezpieczenia diody,
    -niebezpieczne w użytkowaniu.

    0
  • #9 16 Kwi 2014 22:35
    trymer01
    Moderator Projektowanie

    Panowie, nie przesadzajcie z tymi prądami udarowymi, rzędu 15A (przy oporniku 22 Ohm). Liczycie to wprost z 320V/22 Ohm. A tak nie można, bo przecież kondensator swoją rezystancję ma, połączenia z nadprzewodnika nie są...

    0
  • #10 16 Kwi 2014 22:44
    fuutro
    Poziom 43  

    Nie mówię o takich prądach ale dioda i tak ma przechlapane. Największe szanse powodzenia daje użycie dodatkowej mocnej diody Zenera i mały dodatkowy rezystor dla LEDa (a moze transil AC, rezystor i od razu dwie diody LED antyrównolegle?), żeby zachować prostotę ale jak wspomina kolega jarek_lnx będzie znacznie więcej strat niż pożytku a to dopiero początek.

    0
  • #11 16 Kwi 2014 23:40
    trymer01
    Moderator Projektowanie

    Jak dobrać taką diodę Zenera? - to problem, bo jej napięcie pełnego przewodzenia prądu rzędu 1A powinno być nieco tylko wyższe od napięcia diody LED, a jednocześnie przy napięciu LED-a dioda Zenera nie powinna przewodzić. To niemożliwe, temperatura też swoje robi - napięcia się rozjeżdżają.
    Bez sensu taki układ na takie prądy, i w związku z tym bez sensu jest ulepszanie go - bo to jak makijaż zwłok. To układ aby zapalić LED- kontrolkę z prądem 10mA

    0
  • #12 17 Kwi 2014 07:00
    jarek_lnx
    Poziom 43  

    TL431 wzmocniony tranzystorem mógł by robić za taką "diodę Zenera" o precyzyjnie określonym napięciu "przebicia" i małej rezystancji dynamicznej. Sprawę zależności parametrów LED'a od temperatury można poprawić dodatkowym rezystorem (zwiększenie rezystancji dynamicznej w obwodzie LED'a).

    Cytat:

    Liczycie to wprost z 320V/22 Ohm. A tak nie można, bo przecież kondensator swoją rezystancję ma, połączenia z nadprzewodnika nie są...
    ESR kondensatora jest znikomo mały w porównaniu 22Ω opornikiem, rezystancja przewodów też nie ma tu znaczenia, indukcyjność sieci może nieco ograniczyć nieco szybkość narastania prądu i jego wartość szczytową ale nie jest to wystarczający argument żeby napisać że nie będzie >10A, taki prąd stwarza dodatkowe wymagania na kondensator, musi wytrzymać takie prądy impulsowe - typowy kondensator wykonany jest jako metalizowany i po każdym włączeniu do sieci straci część swojej pojemności.

    P.S. Nie jest prawdą to co napisał kol _jta_ że "oporniki zwykle są wykonane jako metalizowane"

    0
  • #13 17 Kwi 2014 09:20
    _jta_
    Specjalista elektronik

    Kondensatory MKSE nie nadają się do takich zastosowań, elektrolity też (a głównie te dwa typy mają pojemności liczone w uF); kondensator powinien mieć oznakowanie z podanym napięciem zmiennym (np. 275VAC, 275V~ - to jest minimalna wartość napięcia, jak jest na niższe, to się nie nadaje). TL431 może przewodzić do 150mA, jeśli prąd tranzystora ma być prawie 100X większy, to musi to być tranzystor o współczynniku wzmocnienia co najmniej 100 przy prądzie kilkanaście A - chyba tylko Darlington.

    0
  • #14 17 Kwi 2014 09:29
    fuutro
    Poziom 43  

    Noooo, rozwija nam się zabaweczka, a to tylko dla 1W LEDa... A Darlington lepiej żeby miał radiator.

    0
  • #15 17 Kwi 2014 09:58
    _jta_
    Specjalista elektronik

    A może użyć tyrystora? Skok napięcia przy włączeniu zasilania powinien go włączyć, pierwsze przejście prądu przez zero - wyłączyć. Może do wyzwalania: opornik między katodą i bramką, kondensator między anodą i bramką. Radiator chyba nie będzie potrzebny, nie zdąży się nagrzać (chyba, że w sieci będą stale jakieś szpilki).

    0