Circuito de desvanecimiento de la bombilla de CA - ¡Resistores que se calientan!

Estoy construyendo un circuito para desvanecerse lentamente (cuando está encendido) y desvanecerse lentamente (cuando está apagado) dos bombillas LED.

El circuito funciona, pero las dos resistencias de 100 ohmios (ver imagen) se están calentando mucho (demasiado calientes para tocarlas, pero no echan humo)

He tenido un poco de problemas para seguir su circuito. Soy basura con el análisis de CA, y no tan bueno con CC. Conozco los peligros que estoy presentando, así que además de eso, esperaba que alguien pudiera indicarme una solución.

Usaría las mayúsculas del tamaño adecuado, en lugar de la configuración en serie/paralelo, pero estas estaban por ahí. Además, las resistencias de 100 ohmios y 10 W fueron las mejores que pude encontrar en el Radio Shack local.

Básicamente, me acerqué a esto como un circuito de CC, ya que todo lo que pasa por el diodo rectificador de medio puente es CC con los condensadores de suavizado. Cada condensador está clasificado en 63V. Estoy bien dentro del manejo de voltaje de cada capacitor. Comencé suponiendo (quizás erróneamente) que las bombillas en paralelo serían equivalentes a alrededor de 1029 ohmios, dado que son bombillas domésticas estándar de 7 W, utilizando la ley de Ohm a 120 V CC. Luego calculó la caída de voltaje para las dos resistencias de 100 ohmios, que debería ser de alrededor de 19,5 V con una disipación de potencia total de 1,9 W con 0,1 A a través del circuito. El hecho de que las dos resistencias de 10 W estén tan calientes me lleva a creer que me estoy perdiendo algo aquí. Supuse que excederían su capacidad de manejo de energía durante la carga inicial de las tapas, pero se enfriarían una vez que las tapas estuvieran cargadas. ¿Qué me estoy perdiendo?

Además, debo agregar: una vez que el voltaje alcanza ~ 40 V en las tapas, las bombillas comienzan a atenuarse y se vuelven más brillantes hasta que el nivel de voltaje es de ~ 90 V en las tapas. Tarda unos 10 segundos en cargarse por completo. Mi pregunta es, ¿cuál debería ser la disipación de potencia entre las dos resistencias de 100 ohmios antes del diodo?

Las bombillas están representadas aquí con resistencias. No vi un LED básico en Partsim....ingrese la descripción de la imagen aquí

Cualquier ayuda sería muy apreciada. ¡Gracias!

Los LED no son óhmicos, son impulsados ​​​​por corriente.
@Dampmaskin No son LED, sino bombillas LED de 110 VCA.
La corriente sigue fluyendo a través de las bombillas. ¿De dónde obtendría la bombilla su corriente si nada fluyera a través de las resistencias?
Necesita un triac controlado por fase que apague y encienda el voltaje, no un potenciómetro con pérdida lineal. Pero dado que la bombilla tiene un rango de corriente constante, no se atenuará hasta que esté por debajo de su rango de regulación y se define como "regulable" para evitar tensiones de corriente interna.
@Dampmaskin Tiene razón, pero como dijo Misunderstood, son bombillas LED, cada una con su propio circuito rectificador. Seguramente esos (la bombilla) tienen una resistencia de carga.
¿Qué hace el regulador de corriente constante con su potencia I^2R? capiche?
@TonyStewart.EEsince'75 Sí, este diseño no es ideal, pero en realidad funciona. Una vez que el voltaje alcanza los ~40 V en las tapas, las bombillas comienzan a oscurecerse y se vuelven más brillantes hasta niveles de voltaje de ~90 V en las tapas. Tarda unos 10 segundos en cargarse por completo. Mi pregunta es, ¿cuál debería ser la disipación de potencia entre las dos resistencias de 100 ohmios antes del diodo?
eso significa que la caída de voltaje es aproximadamente 4 veces el voltaje de salida, por lo tanto, consume 4 veces la potencia en este umbral. Casi tan eficiente como la incandescente.
@TonyStewart.EEsince'75 Si el voltaje de salida es de 90 V, ¿cómo es que la caída de voltaje es 4 veces mayor? Sería mucho más alto que el voltaje de entrada...
umbral que dije ... Una vez que el voltaje alcanza ~ 40 V, a menudo, el peor de los casos, el calor es del 50 % o ~ 3 veces esta carga no lineal o 3 x 7 W = 21 W en el peor de los casos
También puede considerar cortocircuitar las resistencias con un triac o un relé una vez que las lámparas estén encendidas, o simplemente use un disipador de calor más grande.

Respuestas (2)

No es trivial calcular la potencia disipada en las resistencias. La entrada es de 120 CA con un voltaje máximo de ~170V.

Con un voltaje en el capacitor de 90 V, la caída en las resistencias es una onda sinusoidal truncada con un pico de aproximadamente 80 V.

La forma más fácil de calcular la disipación de energía es usar un simulador gratuito como LTSpice.

Cambié el orden del diodo y las resistencias para que probar los voltajes sea más fácil, pero no hará ninguna diferencia en los resultados.

Utilicé una fuente de voltaje en lugar del capacitor y la resistencia para acelerar la simulación: me tomó mucho tiempo alcanzar los 90v.

Esquemático

En el gráfico que se muestra, el trazo azul es la CA entrante, el verde es el voltaje en la salida del diodo y el trazo rojo es la potencia instantánea en cada resistencia, tenga en cuenta que alcanza un máximo de aproximadamente 15 W.

LTSpice luego hizo el promedio de la gráfica de potencia para dar 2.9W en cada resistencia.

Simulación

¡Genial! Gracias por proporcionar eso. Echaré un vistazo a LTSpice. Parece una gran herramienta de simulación. Sus resultados no están muy lejos de lo que estoy viendo. Esto todavía me hace preguntarme por qué las resistencias de 10 W se calientan tanto. A 1/4 de su potencia nominal, creo que funcionarían bastante bien.
La potencia nominal es la potencia máxima que puede disipar con seguridad dentro de la resistencia. La temperatura real que alcanza depende de la potencia real que disipas y de la cantidad de calor que la resistencia puede perder por conducción, convección y radiación. Son dos cosas diferentes.

La respuesta de Kevin White es LA respuesta, pero no ha pensado en lo que sucede cuando se pulsa la energía. Lo haría como un comentario, pero es demasiado largo.

El problema es que, cuando se pulsa la energía, la energía general aumenta muy rápidamente a medida que disminuye el ciclo de trabajo del pulso.

Considere una resistencia de 1 ohm impulsada por un voltaje de CC de 1 voltio. La corriente promedio es de 1 amperio. La potencia disipada por la resistencia es de 1 vatio, ¿verdad? Cuadrado del voltaje dividido por la resistencia.

Ahora considere la misma resistencia impulsada por una fuente de 10 voltios que está activa el 10% del tiempo. Digamos 1 segundo encendido, 9 segundos apagado. La corriente es de 10 amperios durante 1 segundo, cero durante 9 segundos, por lo que la corriente promedio es de 1 amperio. Conmigo hasta ahora? Ahora mira el poder. La potencia disipada es de 100 watts por 1 segundo, cero por 9, para un promedio de 10 watts. Entonces, para la misma corriente promedio, la potencia pulsada promedio es 10 veces mayor.

Aplica esto a tu circuito. Con un conjunto de condensadores grandes y un aumento lento correspondiente en el voltaje de salida, está claro que la corriente promedio se comportará de manera similar a sus cálculos. Sin embargo, la corriente a través de las resistencias de 100 ohmios, como se muestra en la simulación, es una serie de pulsos cortos, por lo que la potencia disipada por las resistencias será mucho mayor de lo que un análisis de CC le haría esperar.

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