Le lampadine a LED stanno diventando sempre più comuni e stanno sostituendo le lampadine CFL. Con l’abbassarsi del costo della lampadina a LED, ci si sta gradualmente spostando verso l’adozione di lampade a LED nelle case e negli uffici. In questo progetto, proveremo a realizzare una lampadina a LED fai-da-te o una lampada a LED fai-da-te utilizzando un vecchio alloggiamento per lampada a LED.

In questa lampadina LED fai-da-te, il design del driver LED è molto importante. In generale, abbiamo due modi per progettare il driver LED: utilizzare un alimentatore a commutazione o un normale regolatore lineare basato su trasformatore.

Ma per questa lampadina LED fai-da-te, progetteremo un alimentatore senza trasformatore che funga da driver LED. In effetti, questo tipo di alimentazione per lampade a LED sta diventando sempre più comune (almeno per LED di potenza inferiore).

Avvertenza: questa lampadina LED fai-da-te funziona direttamente dall’alimentazione principale, ovvero 230 V CA. Bisogna prestare attenzione quando si lavora sull’alimentazione CA.

Avvertenza: progettare un alimentatore senza trasformatore senza sapere come funzionano i componenti può essere fatale.

Schema del circuito della lampadina LED fai-da-te

Componenti necessari per la lampadina a LED fai-da-te

• Condensatore a film metallico C1 – 135J 400V
• B1 – Bridge Rectifier (4 diodi possono essere collegati in modalità Full wave Rectifier)
• C2 – Condensatore elettrolitico da 35V 22µF
• R1 – Resistenza da 100 KΩ (1/4 Watt)
• LED da 1 a 12 – LED da 8 mm

NOTA: utilizzare solo condensatori a film metallico con valore nominale maggiore di 400 per C1.

Descrizione componenti

Condensatore X-Rated

Il componente principale del design con alimentatore senza trasformatore per la lampadina LED fai-da-te è il condensatore X-Rated. È un condensatore a film metallico che viene spesso utilizzato come condensatore di sicurezza.

Un condensatore X-Rated è posto tra la linea e il neutro. Se questo condensatore si guasta a causa di sovratensione, il guasto sarà breve e la corrente in eccesso farà saltare il fusibile e quindi eviterà qualsiasi scossa elettrica.

Progettazione del circuito della lampadina a LED fai-da-te

Innanzitutto, l’alimentazione principale viene fornita al condensatore a film metallico. L’altra estremità del condensatore è collegata all’ingresso CA di un raddrizzatore a ponte. Per essere più sicuri, collegare un resistore da 100Ω 1W in serie con il condensatore X Rated in modo che funga da fusibile (non mostrato nel circuito).

NOTA: se non si dispone di un raddrizzatore a ponte, è possibile collegare 4 diodi a giunzione PN (come 1N4007) in modalità raddrizzatore a onda intera.

L’altro ingresso CA del raddrizzatore a ponte è collegato al neutro dell’alimentatore CA. L’uscita rettificata è data a un condensatore (C2). 12 LED da 8 mm sono collegati in serie attraverso il condensatore.

Il resistore R1 fungerà da resistore di spurgo (scaricherà il condensatore in caso di mancanza di alimentazione o se il LED si guasta).

NOTA: Abbiamo smontato una lampadina a LED danneggiata e dopo aver ricostruito il circuito, questa era simile a quella che abbiamo progettato. La differenza principale è che erano stati utilizzati componenti SMD per LED e Bridge e noi abbiamo utilizzato componenti a foro passante (per ovvie ragioni).

Progettazione PCB di lampadine LED fai-da-te

Per progettare il layout PCB della lampadina a LED, abbiamo utilizzato il CAD Eagle. L’immagine seguente mostra il layout PCB della lampadina a LED. –

Assemblaggio della lampadina a LED

Assemblare tutti i componenti secondo il layout e saldarli. Abbiamo un alloggiamento LED vuoto ottenuto da una vecchia lampada a LED. Dopo aver assemblato il PCB, abbiamo montato la scheda nell’alloggiamento LED con tutti i fili.

Funzionamento della lampadina a LED

Ora vedremo il funzionamento di questa semplice lampadina a LED fai-da-te.

I LED richiedono molta meno corrente per funzionare. Normalmente, in un normale alimentatore regolato basato su trasformatore, regoleremo il controllo della corrente con l’aiuto di resistori in serie. Ma nell’alimentatore senza trasformatore, la corrente è controllata o limitata dal condensatore X-Rated.

Poiché questo condensatore è collegato in serie con l’alimentazione CA, la corrente totale disponibile nel circuito è limitata dalla reattanza del condensatore.

La reattanza di un condensatore può essere calcolata utilizzando la seguente formula:

XC = 1 / 2πFC Ohm, dove F è la frequenza di alimentazione, C è la capacità del condensatore.

Nel nostro caso, abbiamo utilizzato un condensatore da 1.3µF. Quindi, la reattanza di questo condensatore è

XC1 = 1 / (2 * π * 50 * 1,3 *^10-6) = 2449,7 ≈ 2450 Ω.

Pertanto, la corrente attraverso questo condensatore è data da I = V / XC1 Amps = 230/2450 = 93,8mA.

Ora, l’attuale CA limitata viene fornita al raddrizzatore a ponte. L’uscita del ponte sarà 230V DC. Questo è dovuto ad un condensatore di filtro di 35V. Ma la tensione di ripple da picco a picco attraverso il condensatore C2 è di circa 44V.

Questo è dovuto ai 12 LED in serie e quindi ogni LED occuperà circa 3,7 V, che è uguale alla tensione nominale del LED da 8 mm.

Per quanto riguarda la potenza, la totale erogata dai LED è di circa 4W.

Nota importante: questo progetto è solo una dimostrazione di come progettare una lampadina a LED e come funziona una lampadina a LED. Il metodo menzionato in questo progetto potrebbe non essere adatto per l’uso pratico.

Inoltre, il progetto prevede di lavorare con alimentazione di rete a 230 V CA. È necessario essere estremamente attenti quando si lavora con l’alimentazione CA.

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