Restaurierung von netzbetriebenen Solar-Gartenleuchten – Solar-Gartenleuchten aus Edelstahl

Dies stammt tatsächlich aus einem meiner früheren Netzteilprojekte, steht aber in engem Zusammenhang mit den Aufzeichnungen zur LED vor der Demontage.
Jetzt kaufen wir alle diese kleinen Sommerlampen, die tagsüber mit Solarenergie betrieben und aufgeladen werden und nachts eingeschaltet werden und dann als Gartenbeleuchtung dienen.
Natürlich ist ihre Lebensdauer begrenzt, denn bei billigen Importprodukten und dem schlechten Wetter in Großbritannien versagen die Akkus, manchmal sogar nur die Solarzellen.
Üblicherweise kauft man vier oder mehr Packungen dieser Dinger, und die Lichtquelle ist eine einzige, stromsparende und preiswerte LED-Variante.
Sobald sie sterben, werfen wir sie in den Mülleimer und dann auf die Mülldeponie.
Mal überlegen, warum baue ich es nicht in ein 10-Watt-LED-Netzteil um?
Aber es muss sicher und wetterunabhängig sein, und es muss billig sein.
Ich frage mich, ob das möglich ist? Sind 10 W zu viel?
Auf dem Bild ist zu erkennen, dass die Lichtquelle aus einem Edelstahlrohr mit einem Durchmesser von etwa 60 mm und einem Kunststoffdiffusor besteht.
Hinzu kommt ein weiterer röhrenförmiger Deckel, der obenauf montiert ist und im Inneren Solarzellen enthält.
Als Erstes habe ich die weißen LED-Leuchten und die quadratischen Solarpaneele vom Dach entfernt.
Die Idee ist, die LED auf einem am Heizkörper befestigten Panel zu installieren, das durch die Öffnung des Solarpanels nach oben ragt.
Ich habe mir vor Kurzem 10-W-COB-LEDs mit einem Kern gekauft. Kann ich diese LEDs direkt mit Schaltnetzteilen (240 V, ohne Isolierung) betreiben?
Bei dem Kandidaten handelt es sich um einen Buck-Schaltregler-Leistungstreiberchip FL7701 und einen Sensor 1,4 mH von Coilcraft.
Leider wurde die Firmware von 240 V auf COB-Block[12 V] umgestellt.
Die Arbeit gestaltet sich schwierig, da der Strom, der zum Durchlassen der COB erforderlich ist, viel größer ist als die 10 W, die vom Treiberchip verarbeitet werden können.
Der Chip kann 0 verarbeiten.
Mit einer Vorwärtsspannung von 12 V und 5 A erreicht man nur etwa 5 W.
Das lässt sich mit einem Vorwärtswandler im Schaltmodus mit Isolation realisieren, doch die Kosten steigen rasant. Schließlich gilt all das als günstig und komfortabel.
Wie kann ich also 10 W mit nur 0,5 A Stromstärke erreichen?
Unter Berücksichtigung des Energieerhaltungssatzes ist die einzige Möglichkeit, die Wattzahl zu erhöhen, die Erhöhung der Spannung, und die einzige Möglichkeit, dies zu tun, ist die Erhöhung der Durchlassspannung der LED durch die Verwendung von mehr als einer LED.
Wenn Sie sich meine LED-Demontageanzeige ansehen, werden Sie verstehen, warum sie das so konstruiert haben.
Auf eBay kann ich problemlos 1-Watt-LEDs mit einer Vorwärtsspannung von 0F 3V@330mA finden.
Wenn ich sie nun mit 266 mA und 10 oder weniger betreibe, erhalte ich 10 x 3 x 0. 266A = 8W. . nah genug dran.
Für den Betrieb unter Last gibt es einen bipolaren Ansatz. . .
Die Hitze reduzieren und die Lebensdauer verlängern oder verlängern.
Niedrigere Temperaturen an Kreuzungen bedeuten bessere Lichtverhältnisse.
Anhand der Fotos der Gartenleuchten wird deutlich, dass wir eine Möglichkeit zur Installation dieser LEDs benötigen. Da sie 266 mA verbrauchen, müssen wir die 8 W Verlustleistung zwischen ihnen abführen, wofür ein Kühlkörper erforderlich ist.
Der Innendurchmesser des Edelstahlrohrs beträgt etwas weniger als 57 mm. Kann ich also eine beliebige elektronische Komponente in einem abgedichteten Kunststoffrohr installieren und dieses dann in das Rohr einsetzen?
Dann kann ich die LED-Platine nach unten oben auf dem Gehäuse montieren und den Diffusor beleuchten.
Wie ordnen wir also die LEDs an?
Zuerst habe ich eine 46 geschnitten.
Verwenden Sie eine Kreissäge, um einen 5 mm großen Aluminiumkreis durch das zentrale Loch auszuschneiden. [siehe Bild]
Eine Seite mit doppelseitigem Wärmeableitungsband bekleben.
Dieses Klebeband gibt es bei eBay. Es ist recht günstig. Man verwendet es üblicherweise für Kühlerzubehör. Schau dir das Bild an.
Aluminium ist ein altes Material für das Netzteilgehäuse, aber vielleicht können Sie es auf eBay kaufen.
Ich habe ein 2 mm dickes Stück verwendet.
Sie müssen das Metall von der Basis-LED abdecken und isolieren, dabei aber dennoch eine gute Wärmeleitfähigkeit gewährleisten.
Verwenden Sie doppellagiges vertikales Heißklebeband.
Dadurch ändert sich die Wärmeleitfähigkeit. Wir verlieren an der Schnittstelle weitere 20 Grad Celsius, aber genau das brauchen wir.
Ich werde das später noch einmal aufgreifen, vielleicht werde ich mir eine vollständig versiegelte, wasserlösliche Lösung ansehen, aber nicht jetzt.
Dann verwende ich AutoCAD, um die LED auf dem Sockel zu positionieren.
Bitte beachten Sie das beigefügte PDF-Bild.
Ich habe den Entwurfsplan proportional ausgedruckt und mit dem Locher eine Installationsvorlage als grobe Orientierungshilfe erstellt.
Ich habe dies auf die Klebefläche gelegt und den Umriss des Kreises auf das Klebeband gezeichnet.
Als Nächstes habe ich die LED so angeordnet, dass ich die Position einiger Kupferbänder bestimmen konnte, mit denen ich die LED mit der Oberfläche des Isolierbandes verbinden würde.
Um sicherzustellen, dass keine Kupferbänder in den Boden des Rohlings eindringen, habe ich sie miteinander verschweißt.
Selbstverständlich muss darauf geachtet werden, dass die Kathode mit der Anode verbunden wird.
Man kann sie festkleben und mit etwas Draht zwischen den Pins verbinden, wobei die Verwendung von Kupferband dazu beiträgt, einen Teil der Wärme in das Band abzuleiten.
Im Falle von Hitze erzeugen diese Geräte viel Wärme, daher ist ein entsprechend großer Heizkörper erforderlich.
Ich habe mich für einen 40 x 40 x 30 cm großen Heizkörper entschieden, um den Boden bei etwa 58 bis 60 Grad Celsius zu halten.
In diesem Fall entspricht seine Größe der Entfernung der Solarchips, sodass die Wärme an der Verbindungsstelle zwischen dem LED-Gehäuse und dem Gehäuse etwa 4 Grad Celsius/Watt beträgt und die Wärme von einem Panel zum anderen 1 Grad Celsius/Watt, was bedeutet, dass die Temperatur an der Verbindungsstelle 1 Grad Celsius/Watt betragen sollte. (8x1)+4= ca.
60 + 12 Grad Celsius = 72 Grad Celsius, was plausibel ist.
Die Gesamtspannung der gesamten LED beträgt etwa 10 x 3 V, daher wird der durch sie fließende Strom im nächsten Schritt gemessen.
Die beigefügte PDF-Datei enthält eine Gliederung, die als Vorlage verwendet werden kann, aber Sie können sie natürlich auch selbst gestalten.
Prüfen Sie die EASAM-Anhänge. Sie können Eviewer herunterladen, um die Daten einzusehen. Wir verwenden einen FL7701-Treiberchip und experimentieren mit dem Xcel-Tabellenkalkulationsdesigner, um einen Satz von Zahlen zu finden, der funktionieren könnte.
Der Clou beim Abwärtswandler ist, die Restwelligkeit auf ein vernünftiges Niveau zu reduzieren, wenn man den benötigten Effektivwert berücksichtigt.
Die Restwelligkeit beeinflusst sowohl direkt als auch indirekt die Größe und Frequenz von Induktoren.
Wenn wir also die Restwelligkeit erhöhen, müssen wir die Induktivität vergrößern. Die einzige Möglichkeit, die benötigte Induktivität zu reduzieren, besteht darin, die Frequenz zu erhöhen.
Siehe das beigefügte Bild, das die Punkte auflistet, an denen ich iteriere, und das die Legende zu den Werten im Schaltplan darstellt.
Dies ist eine auf meiner Schablone platzierte Löt-LED vor dem Aufkleben.
Bitte beachten Sie die Verwendung des Kühlkörpers. Die Kühlkörperplatte und die installierte LED-Karte befinden sich unten.
Durch Einstellen des Spitzenstroms auf 500 mA und Erhöhen des Stroms auf 266 mA rms wird die Spannung an der LED auf etwas über 30 V eingestellt, was bedeutet, dass bei 10 LEDs die Spannung in Durchlassrichtung tatsächlich nahe bei 3 V liegt.
Beachten Sie, dass die Berechnung 286 ma ergeben sollte, wir aber tatsächlich nur 266 erreicht haben.
Die Frequenz sollte 101 kHz betragen, aber das erscheint im Rahmen des Projekts etwas niedrig.
Im nächsten Schritt werde ich auf Schaltpläne, Treiber und Wellenformen eingehen.
Sobald man das Gerät anschließt, erstrahlt der Boden in hellen Lichtern wie ein Weihnachtsbaum.
Vorsicht!
Da es sich um eine nicht isolierte Konstruktion handelt, müssen alle Geräte, die auf dieses Leistungsniveau aufgerüstet werden können, gründlich geerdet werden.
Dies umfasst auch Kühlkörper. Bei genauer Betrachtung erkennt man, dass mehrere Löcher durch die Erdungslasche, die Edelstahlteile und die Eingangsstromerdung automatisch zu den Kühlkörpern verjüngt werden müssen.
Achten Sie auf die Verdrahtung der LED, um sicherzustellen, dass kein Kurzschluss zwischen der LED und der Masse besteht.
In diesem Fall würden an den LEDs Spannungen anliegen, die höher als die Auslegungsspannung wären, und sie würden bald zerstört werden.
Ich besitze ein Testgerät mit einem Trenntransformator. Wird es jedoch direkt an die Hauptstromversorgung angeschlossen, liegt eine Seite der Spule auf dem Potenzial der Hauptstromversorgung. Bei Anschluss an ein isoliertes Metallteil besteht eine Gefahr.
Schauen wir also zurück und sehen wir uns an, was wir zum Ansteuern der LED benötigen.
Wir hatten ja bereits gesagt, dass wir rund 266 mA unterstützen müssen, also haben wir das getan.
Die Referenzschaltplanhinweise lauten wie folgt: durch die Sicherung 1 in den Brückengleichrichter und dann mit zwei C-Filterinduktivitäten.
D1 ist eine Rückgewinnungsdiode und ein Verfahren zur Reduzierung des Induktivitätsstroms.
Das Gate Q1 wird über Pin 2 von FL7701 und R3 angesteuert, und D2 hilft dabei, die Ladung vom Gate während des negativen Hubs von FL7701 abzubauen.
Die Ausgangsfrequenz wird durch R5/R4 eingestellt.
Die beiden Pins verfügen über Entkopplungs- und CS-Pins.
Pin1 ist ein Strominduktionswiderstand, der die Spannung und damit den Strom durch r6 überwacht.
Siehe den Spitzenstrom von R6 0.
5a, was zu einem IC-Reset führt und die Vorbereitung auf den nächsten Einschaltvorgang ermöglicht.
Beachten Sie, was in diesem Schaltkreis fehlt.
Der Eingang benötigt keine große Gleichstromabdeckung des Gleichrichters.
Der FL7701 verarbeitet Eingabeänderungen intern geschickt.
Da es sich hierbei in der Regel um ein teures Bauteil handelt, hilft es, Kosten zu sparen.
Nachdem die Leiterplatte bestückt war, habe ich die Restwelligkeit überprüft.
Die Stromsonde wird an der Kathode des LED-Moduls verwendet, die Restwelligkeit beträgt 150 mA. Der vom Messgerät gemessene Durchschnittsstrom beträgt etwa 1,5 mA. 260 mA.
Bei LEDs wird der maximale Strom um 100 mA reduziert, wodurch sie kühler werden und somit ihre Lebensdauer verlängert wird.
Die Frequenzmessungen ergaben 81 kHz und die Steigung nahm auf 1,71 µs ab.
Das entspricht 13 % der Chip-/Sensorkapazität, das sollte also gut sein.
Ausgangspunkt des gesamten Entwurfs ist die Verwendung von 1.
Der vierstündige Spulenprozess zeigte einige Fehler auf der Prototypenplatine. Ich habe das Layout der neu hochgeladenen Leiterplatte korrigiert.
Beachten Sie die Brücke oben, um einige fehlerhafte Anschlüsse zu überbrücken. . . . Mist.
Das führte zu einigen Explosionen, bevor ich den Fehler bemerkte. . .
Er muss müde sein!
Es besteht aus zwei oberen Teilen und einem unteren Teil.
Hier ist es also zusammengenäht.
Ich werde am Ende eine Liste aller benötigten Teile beifügen.
Manche Dinge erfordern Aufmerksamkeit.
Ich habe die Oberseite des Heizkörpers geerdet und den Strom durch das Gerät zu einem Erdungspunkt an der Unterseite geleitet.
Anschließend wird es an die Stromversorgung geerdet.
Schau es dir an.
Schließlich beträgt die Kathodenspannung der LED weniger als 310 V und die Spitzenspannung der Stromversorgung etwa 30 V.
Dies kann bei Berührung zu Schäden führen. Daher müssen alle Metallteile, die berührt werden könnten, isoliert und geerdet werden, um sicherzustellen, dass der Fehlerstrompfad frei ist.
Besonderes Augenmerk sollte auf die Ober- und Unterseite der Kabeldichtungshülse gelegt werden, um zu verhindern, dass Wasser in die elektronischen Geräte eindringt.
Die Erdungsschraube am Boden dient als Anschlag für das Gehäuse des Netzteils und verfügt über ein Ablaufloch, um das Eindringen von Feuchtigkeit zu verhindern.
Es handelt sich hierbei nicht um einen wasserdichten Behälter, sondern um einen Abfluss, der vom Finger abgetrennt ist und dessen Abflussloch sich sehr hoch über dem Boden befindet.
Der obere Heizkörper muss oben abgedichtet werden, diese Arbeiten müssen abgeschlossen werden.
Ich werde das im Sommer in den Garten pflanzen und später noch etwas hinzufügen.