Restauração de luminárias solares de jardim alimentadas pela rede elétrica - luminárias solares de jardim em aço inoxidável

Isso de fato vem de alguns dos meus projetos anteriores de fontes de alimentação, mas está intimamente relacionado aos registros de desmontagem do LED.
Agora todos nós saímos para comprar aqueles pequenos abajures de renda de verão, que são alimentados por energia solar durante o dia, carregados durante o dia e acesos à noite, e se transformam em uma luminária lateral para o jardim.
É claro que a vida útil deles é limitada, porque produtos importados baratos, com o clima instável da Grã-Bretanha, fazem com que as baterias falhem, e às vezes até mesmo os painéis solares falham.
Normalmente, compram-se quatro ou mais pacotes desses produtos, e a fonte de luz é um único tipo de LED, de baixo consumo e baixo custo.
Quando morrem, nós os jogamos na lata de lixo e depois no aterro sanitário.
Bem, deixe-me pensar, por que não convertê-lo em uma fonte de alimentação LED de 10 watts?
Mas precisa ser seguro, protegido das intempéries e barato.
Será que isso é possível? 10W seria demais?
Como pode ser visto na imagem, a fonte de luz é um tubo de aço inoxidável com cerca de 60 mm de diâmetro e um difusor de plástico.
Além disso, há outra tampa tubular, que é montada na parte superior e contém painéis solares em seu interior.
A primeira coisa que fiz foi remover o LED branco e os painéis solares quadrados do telhado.
A ideia é instalar o LED em um painel fixado ao radiador, que passa para cima através da abertura do painel solar.
Recentemente comprei alguns LEDs COB de núcleo único de 10W. Gostaria de saber se posso usar LEDs de núcleo único com alimentação chaveada diretamente da fonte de alimentação [240V sem isolamento].
O candidato é um chip driver de potência Buck comutado FL7701 e um sensor Coilcraft de 1,4 mH.
Infelizmente, o FW converteu de 240V para bloco COB [12V]
Não é fácil de trabalhar porque a corrente necessária para a passagem do COB é muito maior que os 10W que o chip driver consegue processar.
O chip pode processar 0.
A corrente de 5A com uma tensão direta de 12V só permitirá atingir cerca de 5W.
Você pode fazer isso usando um conversor forward comutado com isolamento, mas o custo começa a subir bastante. Afinal, tudo isso é considerado barato e prático.
Então, como posso obter 10 W com apenas 0,5 A de corrente?
Considerando a teoria da conservação de energia, a única maneira de aumentar a potência é aumentar a tensão, e a única coisa que posso fazer é aumentar a tensão direta do LED usando mais de um deles.
Se você observar meu indicador de desmontagem de LED, entenderá o motivo desse design.
No eBay, consigo encontrar facilmente alguns LEDs de 1W com uma tensão direta de 0F 3V@330mA.
Agora, se eu os executar a 266mA usando 10 e abaixo, acabo com 10 x 3 x 0. 266A=8W. . . bastante próximo.
Existe uma abordagem bipolar para a operação com carga reduzida. . .
Mantenha a temperatura baixa e conserve ou prolongue a vida útil.
Temperaturas mais baixas nos cruzamentos significam semáforos mais tranquilos.
Analisando as fotos das luzes de jardim, precisamos de uma maneira de instalar esses LEDs. Claro, se eles consomem 266 mA, precisamos dissipar os 8 W de energia entre eles, o que exige um dissipador de calor.
O diâmetro interno do tubo de aço inoxidável é ligeiramente inferior a 57 mm, portanto, se eu puder instalar qualquer componente eletrônico em um tubo de plástico selado e depois instalá-lo dentro do tubo.
Em seguida, posso instalar a placa de LED voltada para baixo na parte superior da caixa e iluminar o difusor.
Então, como organizamos os LEDs?
Primeiro, cortei um 46.
Use uma serra circular para cortar um círculo de alumínio de 5 mm através do furo central. [veja a imagem]
Cubra um dos lados com fita dupla face para dissipação de calor.
Você pode comprar essa fita no eBay. É bem barata. Geralmente é usada para acessórios de radiador. Veja a foto.
O alumínio é um material antigo usado em carcaças de fontes de alimentação, mas talvez você consiga comprá-las no eBay.
Usei um pedaço de 2 mm de espessura.
É necessário cobrir e isolar o metal da base do LED, mas ainda manter uma boa condutividade térmica.
Utilize fita adesiva dupla face vertical para isolamento térmico.
Isso vai alterar a condutividade térmica. Perdemos mais 20 graus Celsius na intersecção, mas é exatamente disso que precisamos.
Voltarei a este assunto mais tarde, talvez analise uma solução solúvel em água completamente selada, mas não agora.
Em seguida, utilizo o AutoCAD para posicionar o LED na base.
Consulte a imagem em PDF anexa.
Imprimi a planta do projeto proporcionalmente e usei o furador para fazer o gabarito de instalação como um guia aproximado.
Coloquei isso na parte adesiva e desenhei o contorno do círculo na fita.
Em seguida, posicionei o LED de forma a poder localizar algumas fitas de cobre, que usaria para conectar o LED à superfície da fita isolante.
Para garantir que nenhuma faixa de cobre invadisse a parte inferior do tarugo, eu as soldei.
É claro que você precisa garantir que o cátodo esteja conectado ao ânodo.
Você pode colá-los e usar alguns fios entre os pinos, embora usar fita de cobre ajude a dissipar parte do calor na fita.
No caso do calor, estes geram muito calor, sendo necessário um radiador considerável.
Escolhi um radiador de 40 x 40 x 30 horas para manter o piso em torno de 58 a 60 graus Celsius.
Neste caso, seu tamanho corresponde à remoção dos chips solares, de modo que o calor na junção entre a carcaça do LED e a carcaça é de cerca de 4 graus Celsius/Watt, e o calor de um painel para outro é de 1 grau Celsius/Watt, o que significa que a temperatura na junção deve ser de 1 grau Celsius/Watt. (8x1)+4= aprox.
60 + 12 graus centígrados = 72 graus centígrados, o que é razoável.
A tensão total de todos os LEDs será de aproximadamente 10 x 3 V, portanto, a corrente que passa por eles será testada na próxima etapa.
O PDF em anexo contém um esboço que pode ser usado como modelo, mas você também pode criar seu próprio design.
Confira os anexos do EASAM e você poderá baixar o eViewer para analisá-los. Usaremos um chip driver FL7701 e exploraremos o editor de planilhas do Excel para gerar um conjunto de números que possa funcionar.
A principal função do conversor Buck é reduzir a ondulação a um nível aceitável, considerando o valor RMS necessário.
As ondulações afetam direta e indiretamente o tamanho e a frequência dos indutores.
Portanto, se aumentarmos a ondulação, devemos aumentar o valor da indutância. A única maneira de reduzir a indutância necessária é aumentar a frequência.
Veja a imagem em anexo, que lista o que estou iterando e é a legenda dos valores no diagrama.
Este é o LED de solda posicionado no meu gabarito antes da colagem.
Por favor, preste atenção ao uso do radiador. A placa do radiador e a placa de LED instalada estão na parte inferior.
Ajustando a corrente de pico para 500 mA e aumentando a corrente para 266 mA rms, a tensão no LED é definida para um valor ligeiramente superior a 30 V, o que significa que, se tivermos 10 LEDs, a tensão direta será próxima de 3 V.
Note que o cálculo esperado era de 286 milhões de anos, enquanto na verdade conseguimos apenas 266.
A frequência deveria ser de 101kHz, mas parece um pouco baixa dentro da faixa de valores aceitáveis.
Discutirei os esquemas, os drivers e as formas de onda na próxima etapa.
Assim, ao ligar a energia, as luzes do chão se acendem como uma árvore de Natal.
Cuidado!
Este é um projeto não isolado, portanto, todos os dispositivos que podem ser atualizados para esse nível de potência precisam ser devidamente aterrados.
Isso inclui dissipadores de calor. Se você observar com atenção, verá que vários orifícios precisam ser automaticamente afunilados para os dissipadores de calor, passando pelo terminal de aterramento, pelas peças de metal de aço inoxidável e pelo aterramento da entrada de energia.
Preste atenção à fiação do LED para garantir que não haja curto-circuito entre o LED e o terra.
Nesse caso, haverá tensões superiores à tensão nominal do LED, e eles serão destruídos em breve.
Tenho um dispositivo de teste com um transformador de isolamento principal, mas quando conectado diretamente à fonte de alimentação principal, um dos lados do indutor fica no potencial da fonte. Se for conectado a qualquer parte metálica isolada, isso representará um perigo.
Então, vamos olhar para trás e ver o que precisamos para acionar o LED.
Já dissemos que precisávamos suportar cerca de 266 mA, e já fizemos isso.
As anotações do esquema de referência são as seguintes: através do fusível 1 para a ponte retificadora e, em seguida, com dois indutores de filtro C.
D1 é um diodo de recuperação e um método para reduzir a corrente de indutância.
O gate Q1 é acionado pelo pino 2 do FL7701 através de R3, e D2 auxilia na remoção da carga do gate durante o curso negativo do FL7701.
A frequência de saída é definida por R5/R4.
Os dois pinos possuem algum desacoplamento e pinos CS.
O pino 1 é um sensor de indução de corrente, que monitora a tensão e, portanto, a corrente através de r6.
Consulte a corrente de pico de R6 0.
5a, o que levará à reinicialização do CI e à preparação para o próximo estágio de ativação.
Observe o que está faltando neste circuito.
A extremidade de entrada não precisa de uma grande cobertura CC do retificador.
O FL7701 lida com mudanças de entrada de forma interna e eficiente.
Considerando que esta é geralmente uma peça cara, isso ajuda a economizar custos.
Após preencher a placa de circuito impresso, verifiquei a ondulação.
A sonda de corrente é usada no cátodo do módulo LED, e a ondulação é de 150 mA. A corrente média medida pelo instrumento é de cerca de 1,5 mA a 260 mA.
Para LEDs, a corrente máxima é reduzida em 100 mA, tornando-os mais frios e, assim, prolongando sua vida útil.
As medições de frequência foram de 81 kHz e a inclinação diminuiu para 1,71 µs.
Isso representa 13% da capacidade do chip/sensor, então deve ser bom.
O ponto de partida de todo o projeto é usar 1.
O processo de bobinagem de quatro horas revelou alguns erros na placa protótipo. Corrigi o layout da nova placa de circuito impresso carregada.
Observe o jumper acima para contornar algumas conexões incorretas... Ah, droga.
Isso causou algumas explosões antes que eu percebesse o erro...
Deve estar cansado(a)!
Há duas partes superiores e uma parte inferior.
Então, aqui está costurado.
Vou incluir uma lista de todas as peças que preciso no final.
Algumas coisas precisam de atenção.
Aterrei a parte superior do radiador e enviei a corrente através do dispositivo até um ponto de aterramento na parte inferior.
Em seguida, ele é aterrado à fonte de alimentação.
Assista.
Por fim, a tensão do cátodo do LED é inferior a 310V e a tensão de pico da fonte de alimentação é de cerca de 30V.
Isso pode causar danos se entrar em contato, portanto, o isolamento e o aterramento de quaisquer partes metálicas que possam ser tocadas são necessários para garantir que o caminho da corrente de falha esteja livre.
Deve-se prestar atenção à parte superior e inferior da capa de vedação do cabo para evitar a entrada de água no equipamento eletrônico.
O parafuso de aterramento na parte inferior serve como batente para o "recipiente" da fonte de alimentação e possui um orifício de drenagem para evitar a entrada de umidade.
Este recipiente não é à prova d'água, mas o cano principal está obstruído na entrada e o orifício de drenagem fica muito acima do nível do solo.
O radiador superior precisa ser vedado na parte superior, o que precisa ser feito.
Vou colocar isso no jardim no verão e acrescentar mais algumas coisas depois.