Condensador de suavizado de dimensionamiento para lámpara LED DIY de China

Mi primera pregunta aquí es tan clara conmigo si estoy un poco "apagado" con respecto al nivel de conocimiento, etc. Mi propósito es tratar de aprender cosas. Así que empecé comprando algunos kits DIY de lámparas LED de este tipo:

Http://www.aliexpress.com/item/60-LEDs-Energy-Saving-Lamps-DIY-Kits-Electronic-Kit-Electronin-Fun-sin-LEDs/32604794532.html

Ahora, armé uno y traté de entender los componentes y qué partes juegan. Según tengo entendido (corríjame si me equivoco en alguna parte), el controlador LED es un "cuentagotas capacitivo" que contiene un condensador de película delgada limitador de corriente con una "resistencia de descarga" en paralelo para que no quede energía. si desenrosco la lámpara y toco el tornillo Edison de la lámpara. Según tengo entendido, puedo hacer que la lámpara se atenúe y, por lo tanto, ahorre la vida útil de los LED al elegir un valor más pequeño del capacitor de película delgada (siempre y cuando todavía tenga una clasificación de 400 V al menos si tengo una salida de CA de 240 V).

Además, hay cuatro diodos para formar un "puente rectificador"; en la práctica, eliminan el lado negativo del voltaje sinusoidal de CA. También hay un "condensador de suavizado" electrolítico de 4.7 µF 400 V nominal y una resistencia en paralelo a eso. El condensador está destinado a suavizar el voltaje jorobado después del rectificador. Luego, también hay una resistencia en serie con las perlas de LED para limitar la "corriente de entrada", tal vez ...

Ahora, he ensamblado uno de esos conjuntos usando algunas cuentas LED blancas y parece estar funcionando (¡sí! :)), ¡todas las cuentas LED se iluminan y eso es genial! Pero, la lámpara parpadea incluso con el condensador de suavizado en su lugar, por lo que supongo que está subdimensionado para la configuración de la lámpara, pero no estoy seguro de estar en lo correcto.

Usando este kit de bricolaje de lámpara como un ejemplo concreto, ¿cómo se dimensionaría el capacitor de suavizado (y cualquier otra parte que deba reemplazarse con valores diferentes)? El objetivo es conseguir una lámpara sin parpadeo (en la medida de lo posible).

Entonces, aquí la infraestructura eléctrica es de 240V AC 50Hz. Los LED parecen estar dispuestos en pares paralelos en serie (30 pares que componen un total de 60 cuentas de LED).

He buscado en Google un poco, pero todavía no estoy seguro de cómo hacerlo correctamente. ¡Gracias por su ayuda!

ACTUALIZACIÓN: Se agregó una imagen del esquema. No estaba incluido en mi kit, pero encontré este que viene de un kit igual al mío (solo que tiene 38 leds).

ACTUALIZACIÓN 2: Ahora también encontré un segundo esquema, con la diferencia en el valor del "condensador limitador de corriente" entre los modelos de 38 y 60 LED. Todos los demás parámetros son los mismos (excepto el número de LED, pero están conectados de la misma manera) como se muestra allí.

ACTUALIZACIÓN 3: Encontré esto en un foro ( http://www.fieldlines.com/index.php?topic=143017.0 ) con respecto al tamaño de un condensador de suavizado para minimizar la ondulación:

Tienes que decidir la onda máxima. Nunca se puede obtener un DC 100 % limpio. Entonces el condensador del depósito se puede encontrar usando:

C = (t * yo) / V

Dónde:

I = corriente de carga promedio consumida en el lado de CC

V = voltaje de ondulación de pico a pico

t = duración entre ciclos de carga y es igual a: 1/el doble de la frecuencia de red.

En Europa, la frecuencia de la red es de 50 Hz, por lo que: t = 1/100 = 0,01 segundos.

Entonces, ¿estoy haciendo esto bien? I = 0,04A (20mA a través de cada LED, conectados como pares paralelos) según el esquema a continuación

t = 0,01 (2 x 50 Hz, rectificador de onda completa)

En cuanto a elegir V - la ondulación máxima permitida, primero calculemos qué 4.7 µF me daría para la lámpara de 38 perlas LED.

C = (t * I) / V se puede escribir como V = (t * I) / C = (0.01 * 0,04) / 0,0000047 = 85V de ondulación?

Pero, ¿a cuánta ondulación debo aspirar?

** ACTUALIZACIÓN [AAAA-MM-DD]: 2016-05-01 ** He recibido los condensadores de 10 µF 400 V y he intentado sustituir el de 4,7 µF incluido por el de 10 µF. Los resultados son notables, pero el parpadeo sigue ahí. Traté de conectar condensadores de 2 x 10 µF en paralelo para una capacitancia total de alrededor de 20 µF en otra lámpara y sí, eso fue aún mejor. Sin embargo, para deshacerme del parpadeo por completo, necesitaré más capacitancia, como parece. Probablemente 33µF-47µF haría el truco. Tendré que esperar a que lleguen los condensadores de 22 µF, 33 µF y 47 µF (con suerte dentro de una semana o dos) y ver si puedo ajustar el tamaño y cuáles serán los resultados.

ADVERTENCIA: TENGA EN CUENTA QUE AUNQUE ESTE TIPO DE CIRCUITO ES POTENCIALMENTE ACEPTABLE PARA UTILIZARSE EN UN DISPOSITIVO TOTALMENTE CERRADO, ES MORTALMENTE PELIGROSO TOCAR CUALQUIER PARTE DEL CIRCUITO. Se debe considerar que todas las partes del circuito SIEMPRE estén a pleno voltaje de la red.

Esquemático

ingrese la descripción de la imagen aquí

Un esquema ayudaría: ¿hay uno en el kit que pueda publicar?
@Andyaka No había ninguno incluido con los kits, pero encontré uno de un kit similar y, por lo que puedo ver, son idénticos. He actualizado mi pregunta original anterior.
@Andyaka Actualización 2: Ahora encontré un mejor esquema, ver arriba. Muestra que la diferencia entre el modelo de 38 LED y el modelo de 60 LED está solo en el "condensador limitador de corriente". Todos los demás valores son idénticos, lo más crítico (supongo) es el valor del "condensador de suavizado" de 4.7 µF. Espero que esto ayude.
Siendo realistas, para responder a esto se requiere conocer la cantidad de corriente que consumen los LED; tal vez pueda medir la caída de voltaje en R2 (teniendo cuidado, por supuesto, porque hay altos voltajes alrededor).
@Andyaka Sí, eso probablemente sería bueno (pero sí, suena un poco arriesgado cuando está conectado a la tensión de red) ... pero hice un cálculo: lámpara de 38 LED: voltaje directo de 3 V * 19 (ya que dos LED en paralelo) = 57V sobre todos los LEDs. Midió P = 2.2W en la salida. Entonces I = 2.2 / 57 = 0.0386 A. Dividido por dos porque dos LED en paralelo dan una corriente de 19.3 mA a través de cada LED.
@Andyaka Supongamos que la misma corriente para la versión de 60 LED, pero debe tener un voltaje sobre los LED de 3V * 30 = 90V. Si sabemos que el voltaje de la red después del rectificador es de 240 V RMS, ¿esto ayuda de alguna manera? Desafortunadamente, la lámpara que ensamblé está cerrada y es muy difícil de abrir y necesito un multímetro nuevo y también da un poco de miedo hurgar en el voltaje de la red.
@Andyaka O solo teóricamente ... ¿cuáles serían los efectos en el circuito si duplicara la capacitancia del condensador de suavizado? ¿Y también tendría que cambiar algunos valores de resistencia? Quiero decir, con el suavizado no estoy aumentando la corriente de manera significativa a los LED, solo trato de evitar que el voltaje caiga al cierre o por debajo del voltaje directo (3V) de los LED, tratando de obtener una línea tan recta entre el rectificado ¿Superiores de voltaje de CA? (De ahí viene mi suposición de que el capacitor de 4.7 µF podría ser demasiado débil o tener una capacitancia demasiado baja para lograr esto correctamente)
Página 6 aquí, o para citar "La regla general de ingeniería en este enfoque es que es posible una corriente de carga de 20 mAdc por cada 1,0 uF de capacitor de acoplamiento de CA": onsemi.com/pub_link/Collateral/AND8146-D.PDF
Intentaría duplicarlo y ver qué pasa. No esperaría ningún problema.
Háganos saber cuáles son sus resultados.
@izak ¡Gracias por la referencia! Dios mío, para la versión de 38 LED tenía 2,2 W de potencia y 57 V en todas las cuentas de LED (según el cálculo anterior). Eso equivale a 0,0386A o aproximadamente 40mA. El condensador de suavizado electrolítico incluido tiene una potencia nominal de 4,7 µF, mientras que, según esa referencia, ¿2 µF habrían sido suficientes? Pero a 4,7 µF todavía parpadea "estroboscópicamente". Además, la referencia sugiere que si reduzco la capacitancia del "C1 - condensador limitador de corriente", ¿entonces la lámpara debería parpadear menos ya que la cantidad de corriente que fluye a través de las perlas LED disminuiría?
@Andyaka Esa es una buena idea, simplemente intentar duplicar el valor. Desafortunadamente, dado que estoy empezando a aprender estas cosas, no tengo un alijo de componentes sueltos. Debería tratar de comprar algunos condensadores electrolíticos. Quizás ejecutando el circuito en MultiSim o alguna otra herramienta (si logro conseguir una) y colocando un osciloscopio allí, podría ver los efectos de cambiar el valor del condensador de suavizado. ¿Si tales simulaciones son confiables en tales casos?
@Filek Como comenté anteriormente, necesito conseguir algunos condensadores en algún lugar que pueda probar. Cuando obtenga algunos resultados, me aseguraré de publicarlos aquí. Mientras tanto, tal vez aparezcan más personas, ¿quiénes ya han intentado quitar el parpadeo de sus lámparas? Tal vez puedan "arrojar algo más de luz" sobre este asunto :)
@Andyaka Por cierto... el condensador Dropper baja el voltaje, ¿verdad? ¿Necesito un capacitor de suavizado electrolítico nominal de 400 V en el lado de CC o puede ser más bajo, como 250 V allí (para hacerlo más pequeño, de modo que pueda elegir un valor de capacitancia más alto y aún quepa en la base de la lámpara) ?
Sin los LED conectados (o si hay una falla debido a un circuito abierto en los LED), el voltaje en el capacitor puede aumentar a cientos de voltios.
@Andyaka Aah, sí, eso es muy cierto. Más seguro con 400V entonces. Pero, ¿encuentras que lo siguiente es correcto? Tengo 57V (3V por LED) sobre los LED (el resto lo deja caer el condensador droper). Tengo aproximadamente 40 mA de corriente en el circuito. Si la ondulación máxima que quiero es de 4 V, entonces C = (t*I)/V = (0,01*0,04)/4 = 0,0001 = condensador de 100 µF. La ondulación de 4 V da 53 V divididos por 19 grupos de LED emparejados = 2,79 V mínimo en cada LED. ¿Ese voltaje los haría menos parpadeantes? Quiero decir, en este momento la capacitancia es de solo 4.7 µF :/ ¡Gracias!
El parpadeo me parece que la ondulación está justo al comienzo de hacer que algunos LED se apaguen, es decir, estén por debajo del voltaje de umbral en el que funcionan.
@Andyaka Sí, probablemente sea así. Entonces, el truco es hacer que los LED no se apaguen por completo, sino que brillen en el punto donde el voltaje de ondulación alcanza su valor más bajo. Debo tratar de encontrar un capacitor de 10 µF y ver qué sucede. He leído en algunos lugares que un valor demasiado grande del condensador puede crear una corriente de entrada muy alta, pero ¿quizás ese umbral está en niveles de capacitancia mucho más altos?
TENGA EN CUENTA QUE AUNQUE ESTO ES LO SUFICIENTEMENTE BUENO PARA UTILIZARLO EN UNA LÁMPARA TOTALMENTE CERRADA, ES MORTALMENTE PELIGROSO TOCAR CUALQUIER PARTE DEL CIRCUITO . Se debe considerar que todas las partes del circuito estén a plena tensión de red.
@Filek y todos los que también puedan estar interesados, publiqué una actualización con respecto al uso de condensadores de 10 µF. Consulte la sección de actualización 2016-05-01 anterior.

Respuestas (1)

Como se muestra al comparar 38 y 60 LED, el tamaño de la tapa del "cuentagotas" afecta la capacidad actual del circuito, por lo que recomiendo usar uno más grande que el recomendado para los 60 LED. Además, recomendaría una "tapa suavizante de al menos 47uf 400v, o tan grande como pueda obtener y caber en el espacio disponible. Creo que estos cambios eliminarán el parpadeo.

La advertencia que Russell publicó no puede pasarse por alto.

¡Gracias por su respuesta! Sin embargo, creo que el primer punto sobre el "condensador cuentagotas" no es del todo cierto. Debido a que es un capacitor en serie con CA, básicamente emitirá una parte de su carga (corriente) en función del voltaje que tiene que caer (voltaje de CA RMS menos voltaje sobre los LED), ¿no? Porque si cambio el capacitor cuentagotas a un valor más pequeño, simplemente obtengo una lámpara más tenue que consume menos energía y debería prolongar mucho la vida útil del LED de la lámpara (Fuente de aprendizaje: bigclive.com/ledlmp.htm ) . Probé esto con una lámpara en la que los LED se presionaron demasiado y funcionó.
Con respecto al condensador de suavizado, he simulado el circuito y si lo he hecho correctamente (no he encontrado una manera de alterar el voltaje directo de los diodos LED allí), un valor de 39 µF "debería" ser suficiente. Sin embargo, en la versión de lámpara de 38 LED no tengo muchas esperanzas de empujar una tapa gorda dentro del pequeño espacio disponible en la base de la lámpara. Sin embargo, la versión de 60 LED me da algo de esperanza, ya que es mucho más grande en la base. Pero si voy desde el límite de 4.7 µF, ahora tengo que decir uno de 47 µF... ¿tendré problemas con la corriente de entrada? ¿Debería ajustar algún valor de resistencia en el circuito?
Te diré algo... Estoy en el proceso de ordenar algunos condensadores de AliExpress de 10 µf, 22 µF, 33 µF y 47 µF y probablemente tardarán un tiempo en llegar, pero publicaré mis hallazgos aquí. Creo que la advertencia de Russell es muy válida y haré todo lo posible para no tener que hurgar en la lámpara mientras está conectado a la red eléctrica y también me aseguraré de descargar los condensadores antes de tocar el circuito del controlador.
He publicado una actualización sobre esto. Consulte el titular 2016-05-01 si está interesado.
Condensador de suavizado de dimensionamiento para lámpara LED DIY de China
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