Bombillas LED decrecientes diseñadas para reemplazar las lámparas halógenas

Las bombillas halógenas extinguen mucha luz focalizada pero lo hacen a costa de quemar muchos Watts y generar mucho calor. El costo de reemplazo de LED como el que se ve desmontado anteriormente se ha reducido considerablemente. Esto estaba conduciendo [Jonathan Foote] comprar varias unidades y no pudo resistirse a romperlas para probar algunos trucos.

El que nos parece más interesante es un truco de oscurecimiento basado en PWM que sacó con una placa Arduino y FET. Las bombillas están diseñadas para ser atenuadas por la fuente de 12V que alimenta la lámpara. Pero la relación de una posición más oscura con el nivel de luz no es lineal y [Jonathan] asumió que podría hacerlo mejor. Su solución es agregar FET en paralelo con los LED. Cuando se activa, esencialmente dispersa la corriente alrededor de los diodos, lo que resulta en un oscurecimiento. El siguiente video muestra esto en acción. Nos preguntamos si el flash es un artefacto de la cámara o también lo toma con sus propios ojos.

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  • Eatith Mee dice:

    Creo que debería tomarse en serio los FET con cada diodo y los PWMd con una función de protocolo, porque podría simplemente poner las puertas en paralelo. Maniobrar la corriente no será muy efectivo, porque cuanto más oscuras son las bombillas, más energía se desperdicia en forma de calor.

    • Smeeg dice:

      De hecho, utiliza una fuente de corriente como suministro. Un transistor en serie sería una mala idea.
      Maniobrar la carga en realidad reduce el consumo de energía.

      • alex555 dice:

        Dado que es una fuente de corriente constante, ¿el feto solo la bajaría a 0 voltios?

  • ino dice:

    No es confuso, pero el IRF840 es un MOSFET, no un FET.
    FET y MOSFET tienen la misma arquitectura.

    • ino dice:

      Entonces, básicamente, acorta los conductores de potencia con MOSFET. Debe ser el circuito de oscurecimiento más tonto que he visto en mi vida.

      • irieKEN dice:

        Hay una segunda PCB en la parte posterior de la calefacción a la que está conectada la PCB LED. El segundo PCB es una fuente de corriente rectificable (generalmente 700 mA). Cuando se maniobra una fuente de corriente, el voltaje caerá para conservar la corriente; maniobrar a través de las salidas de la fuente de corriente da como resultado una caída de voltaje; P = VI, y el límite de P cuando V se acerca a cero es cero, por lo que ES un circuito de oscurecimiento aceptable.

        • Dax dice:

          Teóricamente, pero lo que sucede en la práctica en el regulador lo hace o literalmente lo rompe.

          Si es un regulador lineal, se quemará. Cuando se trata de un regulador de interruptor, se cerrará para proteger contra un cortocircuito, funcionará bien, funcionará mal o funcionará bien pero con una vida útil reducida.

          Uno de los problemas al maniobrar la salida a tierra es que el condensador del filtro de salida en el regulador está cargado a un nivel de voltaje determinado por la carga, y el cortocircuito provoca una gran corriente de fuga que drena el condensador y una gran corriente de entrada. mientras se llena de nuevo. El circuito dimmin hace esto varias veces a decenas de kHz, lo que provoca una gran corriente de onda a través del condensador de salida, que desgasta el componente más rápido y obliga al regulador a empujar una corriente más grande en el condensador para continuar.

          Si el componente está diseñado para hacer frente a esto, entonces está en orden. De lo contrario, el aumento de la corriente de onda y las mayores pérdidas provocan sobrecalentamiento y reducción de la vida útil.

      • djdesign dice:

        No. Es una forma común de hacer atenuación LED de alta calidad. National Semiconductor incluso tiene una nota de programa que detalla este tipo de circuito para usar con uno de sus controladores LED de corriente constante. La fuente de alimentación es en realidad un regulador de corriente de modo conmutado. Solo quiere proporcionar una corriente específica (típicamente 350 o 700 mA). El voltaje de salida puede variar.

        Algunos atenuadores LED modulan directamente el modo de conmutación. Sin embargo, esto puede ser bastante lento debido al tiempo que el regulador necesita para iniciarse y apagarse. Para modular el LED a frecuencias más altas (por ejemplo, para obtener atenuación lineal sin parpadeo) a menudo cambia entre los LED porque el transistor se enciende muy rápido.

        • ino dice:

          nota de la aplicación por favor

          • djdesign dice:

            Busque la serie de controladores LM340x. La técnica también funcionará con otros controladores de modo de conmutación.

            Seguro que el diseño de la fuente de alimentación conmutada es insignificante, pero esta es una forma razonable de realizar una atenuación LED de alta calidad. Necesito saber que diseñé controladores LED usando esta técnica.

          • SavannahLeón dice:

            Lo encontré, snva342e.pdf, página 2. Sí, parece que hay una nota del programa (de hecho, está en la sección Guías del usuario en el sitio web de TI). Muestra FET pasando los LED. Sin embargo, no va directo al suelo. Hay una resistencia (R1A y ​​R1B) en el circuito antes de que llegue a tierra. Entre R1A / R1B y LED / Q4 hay una conexión que regresa al pin CS. Según los documentos del LM340x, este es el pin del sensor de corriente para el IC.

            Las resistencias R1A / R1B aparecen como R1 en el esquema OP pero se enumeran como "opcionales". No miré todo el documento para ver si realmente era así. Pero el esquema no lo muestra como tal.

            Realmente no entiendo dónde van "Driver-" y "Driver +" en el esquema OP. ¿Volverán a LM340x o equivalente?

            No soy ingeniero eléctrico, solo sé lo suficiente para meterme en problemas y buscar respuestas.

        • Dax dice:

          Aunque este puede ser el caso de chips reguladores específicos, no es un principio universal, como afirma el autor del sitio web.

          No es bueno acortar los reguladores de corriente constante, ya que esto generalmente hace que se calienten y se quemen. Si intentara esto con un regulador sin cambios, terminaría liberando el humo mágico.

          • ino dice:

            ¡Así es! Oscurece los cueros con una señal PWM enviada directamente al pin de reacción del controlador SMPS.
            Cortar un regulador, sea cual sea la tecnología, está mal. Período.

        • alex555 dice:

          ¿Qué lo hace de alto rendimiento?

          • djdesign dice:

            La cantidad de tiempo necesario para encender o apagar el LED a la corriente nominal.

            1. El brillo aparente del LED es una función no lineal y el ojo humano percibe más cambios de intensidad con niveles de luz bajos que con niveles de luz altos. Entonces, para desenfocar un LED en un modo de línea de visión, debe tener un alto rango dinámico en la modulación del LED. No es raro tener rangos dinámicos de 4000: 1 o más.

            2. Algunas personas son muy sensibles a la frecuencia de la modulación LED (por ejemplo, período PWM). Especialmente en determinadas condiciones, por ejemplo, cuando los LED iluminan bordes afilados de modo que la frecuencia modulada sea visible cuando el ojo pasa por encima del borde. Aunque la regla general es que el ojo no puede ver frecuencias PWM superiores a 100 Hz, de hecho, los diseñadores de sistemas de iluminación suelen utilizar 1 kHz como frecuencia mínima y son dispositivos LED profesionales con frecuencias modulares de decenas de kilohercios. La frecuencia de modulación de 1 kHz con un rango dinámico de 4000: 1 significa que el valor de brillo mínimo da como resultado un tiempo mínimo para el LED de 250 nSec.

            3. Las fuentes de alimentación conmutadas conmutan el inductor a frecuencias entre 50 kHz y 2 MHz. En general, cuanto mayor sea la frecuencia de conmutación, más caro será el suministro. Necesita una fuente de alimentación de conmutación de unos pocos ciclos para establecer una salida regulada, lo que significa que la frecuencia máxima de modulación es limitada (la inversa del recuento de ciclos para establecer una salida regulada). La gran mayoría de las soluciones comerciales de intercambio de fuentes de alimentación no pueden llegar ni cerca del requisito de 250 nSec del punto anterior.

            4. La mayoría de los controladores LED que admiten la atenuación encendiendo y apagando (habilitando) el regulador del interruptor solo pueden admitir un rango dinámico o una frecuencia modular más pequeños. Esto está bien para algunas aplicaciones, pero no para otras (por ejemplo, iluminación de lavado de color). Hay piezas de alto rendimiento, como la tecnología lineal, pero el costo también es mucho mayor.

            5. Maniobrar, como en este ejemplo, es una forma económica de implementar tanto un rango dinámico alto como una frecuencia modular alta para reguladores de conmutación que pueden soportar cambios dinámicos de voltaje de carga. La adición del MOSFET maniobrable agrega un costo considerable y permite el uso de reguladores de modo de conmutación topológicos económicos. La ingeniería permite el diseño de una solución de oscurecimiento rentable y confiable que también cumple con todos los criterios reglamentarios. No hay nada de malo en la arquitectura de este proyecto desde una perspectiva de ingeniería.

    • Eatith Mee dice:

      Bien, no confundir a los novatos, pero en el negocio, simplemente los llamamos FET. Los FET y JFET efectivos ya no se utilizan con tanta frecuencia. Quizás en material de audio un poco ...

    • Sven dice:

      ¿Alguna vez ha mirado lo que significa la abreviatura? Todos son FET, los MOSFET son solo un tipo específico de FET.

      • pcf11 dice:

        MOSFET = Transistor de efecto de campo semiconductor de óxido metálico, ¿o es un transistor emisor de fuego? ¡Siempre lo olvido!

  • flagelos dice:

    Genial pero el transistor en // no es muy eficiente ...

  • efgee dice:

    que me estoy perdiendo aqui
    Este es el equivalente al combustible de su automóvil que pasa por el motor y se descarga directamente en el escape. Seguro que puede obtener una mejor velocidad "lineal", pero con una eficiencia tremenda, seguro

    • Garbz dice:

      No. No puedo pensar en un análogo de automóvil aquí, pero básicamente debido a que la fuente es un suministro de corriente constante, si maniobra el suministro de corriente alrededor del diodo, no tendrá una caída de voltaje. La fuente de alimentación de los LED seguirá suministrando 30 mA. 30mA * 0V = 0W de potencia.

      Obviamente, esto está idealizado, pero no puede simplemente abrir un circuito de suministro de corriente constante o obtendrá un voltaje masivo, que si hay algo de almacenamiento de energía como un condensador, podría apagar su LED cuando lo vuelva a enchufar si el voltaje no lo hace. soltar. bastante rápido.

      • alex555 dice:

        Sin embargo, nunca obtendrá 0 voltios. Y para hacer 30ma, su regulador también apagará algo de calor.

        • Garbz dice:

          Te estás acercando. Rdson para cambio típico MOSFET es menor que omo. Espere que el FET hunda algo del orden de 30-50 mW. La fuente de alimentación se encuentra en un escenario similar. Los reguladores de interruptores producen la mayor parte de su calor mientras el interruptor está encendido mientras el MOSFET está en la zona activa, no mientras está completamente encendido o completamente apagado. Su gran riesgo en este caso es el agotamiento del suministro eléctrico. ¿Puede alcanzar 0 V? Si descarga las tapas de los tomacorrientes, ¿qué hará cuando se reinicie? ¿Se sobrecalentará? Si siempre drena la tapa, el gatillo del interruptor experimentará efectos similares a los de una carga extremadamente pesada, es decir, una alta ondulación del producto, lo que puede acortar la vida útil del condensador si no se selecciona uno adecuado.

          Hay problemas con este diseño, pero el consumo de energía no es uno a menos que el regulador del interruptor no pueda reducir el voltaje debido a limitaciones de diseño. Es posible que esto no se ajuste a un dibujo en todos los escenarios, pero en este caso funciona.

  • Smeeg dice:

    He visto que esto sucede mucho, así que:
    ¿Quizás usar un controlador en U es un poco exagerado aquí?
    555 y un amplificador de observatorio harían lo mismo.

    • jarm dice:

      Me alegro de no ser el único que pensó esto ...

  • Dax dice:

    "Los LED de alimentación funcionan con una fuente de corriente, que está perfectamente bien o en corto".

    No, no es. Si bien la fuente de corriente no se dañará inmediatamente al maniobrar la corriente alrededor de los LED, hace que el voltaje en la salida del regulador caiga a unos pocos milivoltios, lo que significa que casi todo el voltaje ahora aparece a través del regulador, y el regulador. se calienta a una velocidad de U x I

    En otras palabras, el circuito funciona a una potencia constante extrayendo una cierta cantidad de corriente a un cierto voltaje. Simplemente cambia esa potencia de los LED para disipar el calor en el regulador con este "atenuador".

    • djdesign dice:

      No. Es un regulador de corriente cambiante. El voltaje varía siempre que la corriente permanezca igual. La potencia general disminuirá mientras el MOSFET esté encendido.

      • Dax dice:

        Sí, el voltaje de salida varía, pero el voltaje de entrada no. La diferencia entre el voltaje de entrada y salida determina cuánta potencia desaparece en un regulador de corriente lineal. Por eso es incorrecto decir que está "bien" acortar una fuente de corriente.

        Cambiar el controlador de modo es un poco diferente, pero sigue siendo una solución terrible. Sin embargo, el autor dice que una fuente de corriente constante es un "cortocircuito de conducción más feliz" como si ese fuera su estado óptimo, que es un oleaje completo. Solo confunde el concepto de una fuente de corriente ideal con los reguladores de corriente.

        Y en ninguna parte dice que en realidad sea un regulador de cambio de régimen.

      • Hephaix dice:

        +1
        acortado, el voltaje es 0V
        Potencia = 0 * corriente = 0

        De hecho, el voltaje no es realmente 0:
        V = Rdson actual *
        hacer
        Potencia = Rdson * corriente²
        pero Rdson = 0.85ohm para el IRF840

        • Dax dice:

          Aún lo mira desde el punto de vista del elemento que realmente hace la abreviatura, pero eso es irrelevante.

          El problema es que el regulador, que actúa como su fuente de corriente constante, tiene todo el voltaje de su fuente de voltaje que actúa a través de él mientras entrega corriente a su cortocircuito, por lo que disipa la energía.

          • Hephaix dice:

            La fuente de alimentación del modo de encendido tiene muy buena eficiencia en comparación con el encendido lineal.
            Supongo que el modo de conmutación proporciona una eficiencia de 1.
            En este sistema, la potencia solo es disipada por la carga.

            Pero la eficiencia real no es 1, probablemente esté alrededor de 0,8 o 0,9 y tiene razón al decir que no es un buen truco.

          • Dax dice:

            Tampoco es necesariamente prudente reducir el voltaje de salida de un regulador de interruptor a cero, ya que el capacitor de salida se vacía, y cuando apaga la derivación, se recarga al voltaje determinado por la carga real, por lo que descarta los capacitores nuevamente.

            Efectivamente, conduce una corriente de onda más alta a través de las tapas y esto hace que se calienten debido a su ESR.

    • Dax dice:

      Piénsalo.

      Suponga que está operando una cadena de LED desde una fuente de 30 voltios, a 300 mA. Supongamos que son diez LED de 2,8 voltios y que está utilizando un regulador de corriente para alimentarlos. Obviamente entonces, hay 28 voltios a través de los diez LED y 2 voltios a través del regulador de corriente, y a 300 mA de corriente desaparecen respectivamente 8.4W y 0.6W, y el regulador solo necesita un pequeño disipador de calor.

      Ahora, ¿adivinen qué sucede cuando atenúa los LED acortando la salida de la fuente de corriente? Sí, un cortocircuito es de cero voltios, por lo que el regulador ahora tiene que bajar 30 voltios para poner 300 mA en cero voltios, por lo que tiene que deshacerse de 9 vatios o potencia.

      Y eso tiene el efecto obvio de sobrecalentar el regulador.

      • djdesign dice:

        Piensas en un regulador lineal. Busque un regulador de modo de conmutación de topología reductora, ya que probablemente esta luminaria lo utilice. Cuando el voltaje de salida disminuye debido al transistor encendido, el regulador ajusta su ciclo de funcionamiento, básicamente "sorbiendo" del lado de entrada con menos frecuencia.

        • Dax dice:

          Probablemente, pero ¿estás seguro?

          Ese es el problema. Puede acortar algunos reguladores de corriente constante, pero no todos. El autor, por otro lado, piensa que los reguladores de cc son fuentes de corriente ideales y simplemente dice que es bueno para todas las cosas, lo cual está terriblemente mal.

  • Walter Schreppers dice:

    ¿Por qué no usar el mosfet en serie y realmente potenciar el poder para meterse en las pieles? Básicamente, esto se hace para las camas calientes y los calentadores en todas las impresoras 3D. Solo 1 mosfet con alguna señal Pm, no acortándolo sino usándolo solo para conducir las pieles en su lugar ...

  • Eatith Mee dice:

    Bueno, si es una fuente de corriente constante, eso significa que siempre está tratando de proporcionar la misma corriente a la carga, si la carga es corta, la fuente de corriente intentará acortarla, no obtienes un almuerzo gratis. ! Si se acorta así, ¡la energía se desperdicia como el calor! Si no fuera por eso, los LED nunca se apagarían ... Usted maniobra la corriente con una ruta de baja impedancia lejos de los LED. Hackear / deshabilitar los LED con un mosfet en serie solo desperdiciará calor a través del mosfet de acuerdo con su resistencia, el resto de la corriente impulsa los LED, que es ligero, ¡no desperdicia! Cuando el MOSFET está apagado, la fuente recarga los límites de salida o no hace nada, lo que significa que la carga no extrae corriente de la fuente, que es MÁS eficiente. Con esta configuración, en realidad enciende los LED o el cortocircuito del mosfet (menor R = mayor I) TIEMPO COMPLETO. Puede haber una forma más complicada de engañar a los LED, pero no es más eficaz. Si la fuente de alimentación es un interruptor, las tapas en la salida, el mosfet en serie, el PWM logarítmico coinciden con la luz de los LED y eso es todo. Dax hizo un trabajo increíble al explicar esto, entre otras cosas ...

  • Sven dice:

    Ambas soluciones en esta publicación son un desperdicio.

    El manejo oscuro de una carga paralela es un truco desagradable. Realmente necesita usar la fuente de alimentación existente para atenuar los LED, o si la fuente de corriente constante es lo suficientemente rápida, inserte un controlador PWM en serie.

    Usar filtros de color en los LED también es un desperdicio, especialmente porque los LED generalmente no emiten ni siquiera un espectro de luz. Obtenga los LED blancos cálidos adecuados y no use filtros de color.

  • pcf11 dice:

    Para todos los que dicen, ¡el sitio se llama Hack Day, no Good Hack Day!

  • Io dice:

    Si esta es realmente una forma de reducir el consumo de electricidad, ¿por qué no lo hacemos para todo? ¡Haga una corriente constante para todo lo que de acuerdo con la hipótesis aquí no consume energía en absoluto! Y luego maniobra las cosas para apagarlas. Puede acortar su calentador eléctrico en 3kW para ahorrar energía. Si simplemente lo acorta un poco, digamos con una resistencia en lugar de Magic-OSFET, entonces podría hacer funcionar permanentemente su calentador a 300W en lugar de 3kW y la resistencia podría ser pequeña porque aparentemente no disiparía mucha energía porque el voltaje a través de ella disminuye y ya hemos decidido, que el regulador actual no disipará energía.

    Pero a menos que haya inventado el movimiento eterno, la cuestión es que su fuente de alimentación final es (casi) voltaje constante, no corriente constante, por lo que la potencia que no se disipa en la carga porque se maniobra aún debe disiparse en algún lugar a lo largo de la línea. si su carga tiene 0v a través de ella, la fuente de corriente aún debe conducir la misma corriente, lo que significa que debe eliminar todos los voltajes de suministro (Vsupply - Vfet en lugar de Vsupply menos Vled).
    No discuto si resultará más confuso, si el regulador actual es capaz de manejar el flujo de carga, entonces todo estará bien. Pero no es una máquina de movimiento perpetuo / potencia cero.

América Aguilar
América Aguilar

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