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Autor Tópico: [Ajuda] Projecto: lâmpada de LEDS DIY.  (Lida 252 vezes)

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Offline brunus

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[Ajuda] Projecto: lâmpada de LEDS DIY.
« em: 11 de Julho de 2017, 01:28 »
Não sei se é só de mim, mas cada vez que um lâmpada queima costumo guardá-las para tentar fazer reciclagem dos componentes e num futuro, tentar montar lâmpadas mas em versão a LEDs. Pode não compensar, ou não conseguir reciclar uma boa parte dos componentes, mas pretendia desenhar uma/s PCBs mais ou menos genéricas para que depois na montagem uma pessoa podesse escolher o número de LEDs a montar conforme os Lúmens ou a potência que precise, e para pequenas potências para evitar a necessidade de PCB em substrato em aluminio e conseguir placas em FR4 relativamente baratas.

O que reciclava e aproveitaria das lâmpadas avariadas:
Das lâmpadas incandescentes: os balões de vidro* e talvez os casquilhos E14 e E27,
Das CFLs: os casquilhos e a electrónica
Das Lâmpadas de LEDs: os LEDs, a ou parte dela electrónica, os casquilhos e o balões de plástico.

Nos bolbos de vidro, ainda tenho de descubrir uma maneira mais eficaz de conseguir cortar o vidro direitinho ao longo da geratriz e na posição em que quiser (gostava de ensaiar numa máquina laser mas não tenho uma laser nem sei de alguém que pudesse ensaiar numa, com um torno rotatito e que pudesse aplicar jactos de água fria após a passagem/s do laser face à solução do acido.)
Para tornar o vidro difuso recorreria ao ácido fluorídrico.

Como a maioria são incandescentes e CFLs a minha ideia era desenhar PCB e mandar fazer as placas. Pelo que vi, conseguiria PCBs de 32mm diâmetro a menos de 45 cêntimos cada uma. Depois arranjar os LEDs, a electronica, e pelo que vi não é muita nas lâmpadas de LEDs, mas variam em circuitos com driver ou sem driver, fora a questão de poderem ser também dimáveis ou não (neste caso não pretendia a opção para lâmpada dimável).

Não sei se aposte em placas para LEDs Tru-hole ou se aposte já nos SMDs ou nos COB LEDs (também vi umas COB LEDs já com a electronica e prontas a funcionar a 12Volts, com estas só me tinha de preocupar em converter os 230VAC em 12VDC, mas ainda não vi a menos de 2€ cada uma)

Gostava de começar com lâmpadas para menos de 2W e o mais eficientes possiveis (transformeless e com recurso a um driver), com a hipotese de aproveitar os LEDs SMDs mais baratos e que consiga obter nas 3 cores (branco quente <3500K, branco normal 4500K e branco frio >6000K) e com PCB não maior que 20mm e com um desenho que me permita evoluir do centro (com a electronica de potência, drivers no centro e com os LEDs a evoluirem em espiral ou em circulos concentricos de modor a poder evoluir para tamanhos maiores com a hipotese de se poder cortar ou reduzir o diâmetro da PCB, porque os casquilhos das fluorescentes compactas que ja colectei, variam em varios diâmetros (para o casquilho E27 tenho diâmetros do plástico onde alberga a electronica e a PCB entre os 36mm a 48mm onde a maioria é entre os 40 e 44mm e para os casquilhos E14 entre os 31 a 41mm).

Pretendia seguir este tipo de circuito:

Maior duvida, quais os ICs e mais baratos, até quantos LEDs e quais LEDs poderia usar.
Tenho ideia que os LEDs smd mais baratos ou faceis de arranjar seriam os do tamanho 5730, não sei se são de outra opinião e começar com lâmpadas de baixa potência.


Tenho um exemplo, este circuito com este driver da microchip:

na pagina 9 do datasheet do driver, refere um exemplo com 10 LEDs (mas uns da OSRAM e Thru-hole, 20mA e 4.1V maximo), se quisesse usar estes SMD LED 5730 (60mA, 7V) conseguiria controlar só até 4 LEDs corecto?

Alguém tem algumas dicas ou me pode ajudar no circuito mais simples (barato) que poderia conseguir?
« Última modificação: 11 de Julho de 2017, 01:43 por brunus »

Online jm_araujo

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Re: [Ajuda] Projecto: lâmpada de LEDS DIY.
« Responder #1 em: 11 de Julho de 2017, 12:32 »
Tenho um exemplo, este circuito com este driver da microchip:

na pagina 9 do datasheet do driver, refere um exemplo com 10 LEDs (mas uns da OSRAM e Thru-hole, 20mA e 4.1V maximo), se quisesse usar estes SMD LED 5730 (60mA, 7V) conseguiria controlar só até 4 LEDs corecto?
(fiz uma leitura superfícial da DS):
Só tens de refazer os cálculos e podes meter mais LEDs. É um driver de corrente constante conforme a versão (20/30/50ma), escolhes o mais apropriado para os teus LEDs, calculas os componentes e siga para bingo. Só é preciso que a cadeia de LEDs deixe margem na alimentação para o indutor a dimensionar. Mas não é uma solução "universal" porque a corrente é fixa e os componentes (Indutores e Condensadores) dependem da quantidade de LEDs em série.


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Gostava de começar com lâmpadas para menos de 2W e o mais eficientes possíveis (transformeless e com recurso a um driver),

Cuidado com o driver que escolhes. O mais eficientes possíveis implica teres sempre "magnetics", sejam indutores ou transformadores, além que dessa forma consegues frequências de comutação elevadas e evitar flicker. Não sei se há algum driver com armazenamento capacitivo (?circuito do género do que mostraste com o ST3003A que não existe datasheet?), mas tenho dúvidas de se é realizável para potências não desprezáveis e com que eficiência.




« Última modificação: 11 de Julho de 2017, 12:34 por jm_araujo »

Offline brunus

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Re: [Ajuda] Projecto: lâmpada de LEDS DIY.
« Responder #2 em: 22 de Julho de 2017, 02:42 »
Quanto ao primeiro esquema, de facto não encontro o IC, foi uma imagem do google para mostrar o esquema genérico, acho que é um daqueles ciircuitos com IC Chineses.

(fiz uma leitura superfícial da DS):
Só tens de refazer os cálculos e podes meter mais LEDs. É um driver de corrente constante conforme a versão (20/30/50ma), escolhes o mais apropriado para os teus LEDs, calculas os componentes e siga para bingo. Só é preciso que a cadeia de LEDs deixe margem na alimentação para o indutor a dimensionar. Mas não é uma solução "universal" porque a corrente é fixa e os componentes (Indutores e Condensadores) dependem da quantidade de LEDs em série.

Estava a pensar na versao 50mA, mas se quiser usar COB LEDs smd que pelo que eu vi é tudo acima dos 60mA, nao arrisco a ter o IC no limite ou mesmo a queimá-lo?


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Gostava de começar com lâmpadas para menos de 2W e o mais eficientes possíveis (transformeless e com recurso a um driver),

Cuidado com o driver que escolhes. O mais eficientes possíveis implica teres sempre "magnetics", sejam indutores ou transformadores, além que dessa forma consegues frequências de comutação elevadas e evitar flicker. Não sei se há algum driver com armazenamento capacitivo (?circuito do género do que mostraste com o ST3003A que não existe datasheet?), mas tenho dúvidas de se é realizável para potências não desprezáveis e com que eficiência.

Queria referir-me aos circuitos para lâmpadas de LEDs que não fossem deste tipo 1):
onde existe uma resistência de 1 a 3Watts a dissipar mais energia que a energia usada nos LEDs. Se calhar para tão poucos LEDs seja o circuito mais economico vs barato de implementar.
Mas pelo que já vi, ha 3 tipos de circuitos para lâmpadas de LEDs.
1) os transformeless  (segundo o exemplo são de pouca eficiencia 40% segundo o exemplo do autor)

2) com drivers

3) e os driveless?

Os mercados categorizam 3 tipos de lâmpadas de LEDs em 3 categorias de economia: A, A+ e A++ e as A++ estao associadas a estas lâmpadas:


A ideia, numa fase inicial, apenas desenhar uma placa pequena para usar este tipo de COB LEDs smd tamanho 5730 porque é do mais barato e vulgar de se encontrar e é dos tamanhos SMD que até se poderá reaproveitar de lâmpadas LEDs avariadas ou mesmo de fita de LEDs que se arranjam baratas.
Seria com este SMD ou com os SMDs 5050 (talvez depois no desenho da placa, desenhar o pinout de modo a poder-se soldar quer o 5730 ou o 5050 SMD, mas penso que não possuem as mesmas caracteristicas de potências).

Usando este LED SMD 5730 a 60mA, 7V e 350mW, com 3 LEDs teria então uma lâmpada de 1Watt, ou talvez um pouco bem mais, consoante o circuito a usar para controlo dos LEDs.
Para 3 LEDs destes, teria de ter controlo de corrente, certo? Pelo que percebi, tudo que é usar COB LEDs (arrays) ou de alto power, é preciso controlo de corrente.
E controlo de temperatura ou algum driver especial?

Esbarrei-me nestes dois drivers:
I) este com o ic da texas diz que controla até 5A, mas não sei como dimensionar o circuito.

datasheet
II) com o AN-7701/FL7701 OnSemicondutor/Fairchild, 10 LEDs (não faço ideia de que tipo), 300mA e 85% eficiencia:

http://www.onsemi.com/pub/Collateral/AN-7701.pdf.pdf
Mas da mesma maneira, não estou a ver como adapto ou se dá para adaptar os meus 3 LEDs smd 5730type..


E se usar apenas metade da onda dos 230VAC, num circuito transformeless sem recurso a uma ponte de diodos para retificar a onda toda, estaria a poupar 50% da energia, e o piscar dos LEDs não seria perceptivel, certo?
« Última modificação: 22 de Julho de 2017, 02:49 por brunus »

Online jm_araujo

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Re: [Ajuda] Projecto: lâmpada de LEDS DIY.
« Responder #3 em: 22 de Julho de 2017, 09:29 »
E se usar apenas metade da onda dos 230VAC, num circuito transformeless sem recurso a uma ponte de diodos para retificar a onda toda, estaria a poupar 50% da energia, e o piscar dos LEDs não seria perceptivel, certo?

Se andares a pé coxinho ficas metade de cansado? Só usaste uma perna, mas tem de trabalhar pelas duas.

O 1W (exemplo) teria de vir todo desse meio ciclo, a energia que gastas é a mesma. Se quiseres poupar 50% dimensiona para .5W, mas para isso não precisas de meio ciclo.
E 50Hz a 50% dá um flicker MUITO notável. A maior parte das pessoas é sensível bem pela centenas de Hz a dentro, e há quem se queixe mesmo nos kHz...


Offline SerraCabo

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Re: [Ajuda] Projecto: lâmpada de LEDS DIY.
« Responder #4 em: 22 de Julho de 2017, 10:21 »
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E se usar apenas metade da onda dos 230VAC, num circuito transformeless sem recurso a uma ponte de diodos para retificar a onda toda, estaria a poupar 50% da energia, e o piscar dos LEDs não seria perceptivel, certo?

Mesmo que fosse assim (se houver condensadores de filtragem não haverá "poupança"), à poupança de 50% de energia corresponderia poupança de 50% de luz.

E com um piscar monumental, como afirma o JM_Araujo.
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Offline brunus

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Re: [Ajuda] Projecto: lâmpada de LEDS DIY.
« Responder #5 em: 23 de Julho de 2017, 03:42 »
Ok entendi. Foi uma ideia retirada de um circuito o Joule Thief onde o LED pisca sem se notar e assim usar menos energia da pilha e se a lâmpada tivesse os LEDs a piscar de maneira a não se notar o cintilar da luz, acharia que poderia baixar o consumo da lâmpada.

A lâmpada não precisa de ser abaixo dos 2W, mas que tivesse uma eficiência aceitavel mas que não tivesse muita electronica volumosa, cara ou complicada de implementar.

Haverá algum circuito transformeless, que forneça uma corrente controlada até 100mA e uma tensão de 7V com eficiencia energéntica acima dos 90%?

Offline SerraCabo

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Re: [Ajuda] Projecto: lâmpada de LEDS DIY.
« Responder #6 em: 23 de Julho de 2017, 07:47 »
Citar
acharia que poderia baixar o consumo da lâmpada.

Nada como desligar a lâmpada para o conseguir a 100%.
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Offline senso

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Re: [Ajuda] Projecto: lâmpada de LEDS DIY.
« Responder #7 em: 23 de Julho de 2017, 14:04 »
Ok entendi. Foi uma ideia retirada de um circuito o Joule Thief onde o LED pisca sem se notar e assim usar menos energia da pilha e se a lâmpada tivesse os LEDs a piscar de maneira a não se notar o cintilar da luz, acharia que poderia baixar o consumo da lâmpada.

A lâmpada não precisa de ser abaixo dos 2W, mas que tivesse uma eficiência aceitavel mas que não tivesse muita electronica volumosa, cara ou complicada de implementar.

Haverá algum circuito transformeless, que forneça uma corrente controlada até 100mA e uma tensão de 7V com eficiencia energéntica acima dos 90%?

Estás a pedir para passar de 230v AC para 7V dc acima de 90%, se considerares retificação dos 230v AC passas para sensivelmente 325v DC.
(7/325)*100 -> 2%
Precisas de um regulador buck que funcione estavel com um duty cycle de 2%, basicamente, nope..

Por alguma razão se utilizam vários leds em séries para trabalharem com tensões algures entre 12 e 110-120v.

E o "milagre" vai estar em teres leds decentes, da Cree por exemplo, leds marca branca vão ser bem piores na parte da eficiência.
Avr fanboy

Offline SerraCabo

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Re: [Ajuda] Projecto: lâmpada de LEDS DIY.
« Responder #8 em: 23 de Julho de 2017, 16:22 »
É capaz de haver alguma hipótese por este caminho...



...substituindo o Zener por uma comutada mas, atenção. é preciso que o consumo se mantenha mais ou menos estável ou a tensão à entrada da comutada vai subir à estratosfera. Alternativamente e por causa das tosses, poderá manter o Zener (matulão) numa tensão mais alta mas, sabendo-se como no nosso amigo Brunus é amigo de misturar tudo com tudo e interligar de uma forma e no seu contrário, suspeito que acabará em estoiro histórico.
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