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Autor Tópico: [Ajuda] Projecto: lâmpada de LEDS DIY.  (Lida 713 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 »

Offline 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 »

Offline 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 »
Citar
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.
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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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Offline brunus

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Re: [Ajuda] Projecto: lâmpada de LEDS DIY.
« Responder #9 em: 27 de Julho de 2017, 20:00 »
à poupança de 50% de energia corresponderia poupança de 50% de luz.
Também não tinha o interesse em projectar uma PCB para ter uma lâmpada com muito poder de iluminação, porque seria para criar uma lâmpada de ambiente, tipo luz de lâmpada de mesinha cabeceira. Claro que preferia que a energia consumidade fosse gasta na iluminação que na dissipações de calor ou na fraca eficiência do circuito transformador e mais economico possivel com componentes baratos ou que se conseguem recuperar de lâmpadas avariadas ou mais comuns de se arranjar.

Ok, entendo então que o critico não é só o número máximo de LEDs que se podem colocar em série, mas também o número mínimo de LEDs devido à grande redução do potêncial para os LEDs que funcionam a mais baixas tensões ou então ter de usar reductores de tensão e tornar o circuito mais desperdiçador de energia. O circuito para aquelas lâmpadas de filamento é mais eficiente porque aquelas tiras de LEDs trabalham a tensões mais altas, penso que 75Volts ou mais e para baixas correntes 15 a 20mA, que usando o mesmo circuito transformador para LEDs de menor tensão ou dentro dum potêncial menor.
Pelo que li, o problema no uso de COB LEDs de arrays ou strings, é a necessidade de haver controlo de corrente para evitar o efeito bola de neve quando algum dos LEDs queima ou devido ao calor que faz mudar as caracteristicas dos LEDS para pior, por isso haver lâmpadas de LEDs com uns NTC ou controladoras de temperatura, correcto?

Também foi um lapso quando falei em 7V, queria dizer pelo menos 21Volts pois seria a contar com 3 COB LEDs smd 5730 em série 3x7V, e uma corrente entre os 60mA a 100mA.

Achei este blog com este circuito, do género ao postado atrás:

às tantas experimentava primeiro com os LEDs normais do exemplo (5mm thru-hole 3.3V e 20mA), mas como tem uma calculadora para ajustar alguns componentes para este circuito consoante o numero de LEDs e caracteristicas deles, sempre me ajudava a ajustar os componentes para os LEDs em causa. Há inputs que não consegui entender para poder modificar para maximizar o circuito ou depois como saber para que zeners teria de usar, mas simulei para os COB LED smd 5730 e tenho as seguintes duvias:
A resistencia dinâmica, para o COB LED smd (60mA, 7V, 350mW) é R=0.35/0.062=97.2 Ohm correcto?
alfa= Rp/impedância C1
beta= impedância C1/Rs
Poderia melhorar a eficiencia do circuito?

C1= 1uF 400V (condensador poliester com uma impedância menor que 3K ?)
C2= ia para um 220 ou 330uF de 25V ? (condensador eletrolítico)
Rp= 68K ohm de 1Watt
Rs= 68 Ohm de 1/3W (sugere uma com mair potência da do calculo, 1/2W chegava ou teria de meter também uma de 1Watt?)
A impedância do C1 teria de ser menor que isto?
3Kohm = 61000 ohm / alfa (20) = 61 x beta(50)

E como calcularia os Zéners?

Os zeners do circuito são de 18V, porquê dois em série e qual a função deles?
« Última modificação: 27 de Julho de 2017, 20:24 por brunus »

Offline SerraCabo

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Re: [Ajuda] Projecto: lâmpada de LEDS DIY.
« Responder #10 em: 27 de Julho de 2017, 20:54 »
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Os zeners do circuito são de 18V, porquê dois em série e qual a função deles?

Provavelmente para evitar que o condensador expluda caso os LEDs fiquem em aberto.

Quando ao resto, apenas lhe digo que o caro usa a palavra rendimento como quem come tremoços. O rendimento é aquilo que se recebe a dividir por aquilo que se gasta. Antes, é preciso que se decida o âmbito do cálculo, quer dizer, se estamos a falar, por exemplo, do rendimento eléctrico (luz produzida/consumo de energia) ou rendimento económico (quanto se obtém em luz / o dinheiro que gasta). É um campo em que o que por aí se ouve é quase sistematicamente pura propaganda. O rendimento eléctrico para quase nada interessa pois o custo das peças implica consumo de energia para as produzir. É típico que malta cheia de ideias muito giras e fofas ignore que quando compra uma coisa cara tendo como meta a poupança de energia, já gastou 500x mais do que alguma vez virá a poupar.

Um dia destes tive que explicar a um desses "especialista" em coisas giras e fofas, mais ou menos em jeito de anedota, que a energia consumida para a produção do suporte em aço que ele comprou para montar uma fotovoltaica nunca seria compensada pela energia que o sistema iria gerar até ao fim do século (este). Claro que eu já deveria saber que não se diz a um crente que Deus não existe.

Quanto ao resto, entrego as armas. Não sou adepto de palavras cruzadas.
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Re: [Ajuda] Projecto: lâmpada de LEDS DIY.
« Responder #11 em: 27 de Julho de 2017, 20:56 »
E tem de ser 220 porquê?
Dado o andar do tópico ainda te matas a inventar a pendurar leds directamente da tomada, fazes exactamente o mesmo com 12 ou 24v..
Se queres mesmo tomada usa IC's dedicados para porque esse circuito de condensador e zener é os leds do chinês, e para isso vais ao chinês/ebay e compras um caixote a 1 ou 2€ cada lampada.
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Offline brunus

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Re: [Ajuda] Projecto: lâmpada de LEDS DIY.
« Responder #12 em: 27 de Julho de 2017, 22:21 »
Citar
Os zeners do circuito são de 18V, porquê dois em série e qual a função deles?

Provavelmente para evitar que o condensador expluda caso os LEDs fiquem em aberto.

Quando ao resto, apenas lhe digo que o caro usa a palavra rendimento como quem come tremoços. O rendimento é aquilo que se recebe a dividir por aquilo que se gasta. Antes, é preciso que se decida o âmbito do cálculo, quer dizer, se estamos a falar, por exemplo, do rendimento eléctrico (luz produzida/consumo de energia) ou rendimento económico (quanto se obtém em luz / o dinheiro que gasta). É um campo em que o que por aí se ouve é quase sistematicamente pura propaganda. O rendimento eléctrico para quase nada interessa pois o custo das peças implica consumo de energia para as produzir. É típico que malta cheia de ideias muito giras e fofas ignore que quando compra uma coisa cara tendo como meta a poupança de energia, já gastou 500x mais do que alguma vez virá a poupar.

Um dia destes tive que explicar a um desses "especialista" em coisas giras e fofas, mais ou menos em jeito de anedota, que a energia consumida para a produção do suporte em aço que ele comprou para montar uma fotovoltaica nunca seria compensada pela energia que o sistema iria gerar até ao fim do século (este). Claro que eu já deveria saber que não se diz a um crente que Deus não existe.

Quanto ao resto, entrego as armas. Não sou adepto de palavras cruzadas.
Ai, não procuro discussão ou conversa sobre o sexo dos anjos, só estou a perguntar detalhes técnicos que não domino e tirar umas duvidas sobre certos elementos num dado circuito para tentar entender.
Também não quero inventar a lâmpada de LEDs mais económica do mundo, só estou a tentar fazer uma com 3 ou 4 LEDs com um circuito ajustado ao tipo de LEDs que falei e que fosse economica e não um comilão.
Eu sei que nunca vou conseguir obter uma lâmpada ao preço da lâmpada de LEDs mais barata, mesmo que venha a ter os mesmos componentes. E sei que dois componentes iguais e do mesmo fabricante tem um preço diferente se for comprado só uma unidade ou se forem comprados cem mil unidades.

E tem de ser 220 porquê?
Dado o andar do tópico ainda te matas a inventar a pendurar leds directamente da tomada, fazes exactamente o mesmo com 12 ou 24v..
Se queres mesmo tomada usa IC's dedicados para porque esse circuito de condensador e zener é os leds do chinês, e para isso vais ao chinês/ebay e compras um caixote a 1 ou 2€ cada lampada.
Porquê 230VAC? Porque quero montar em casquilhos E14 e E27 e ligar à rede eléctrica que é o que existe numa casa. Quanto muito mando o quadro abaixo e se explodir que expluda numa extensão extendida na rua, por isso procuro orientação e apoio técnico para não construir uma bomba!  ;D

Também era isso que estava a evitar, os circuitos das lâmpadas LEDs dos Chineses que devem ser as lâmpadas menos económicas, mas também tenho dessas lâmpadas e ainda nenhuma explodiu. Mas as lâmpadas de LEDs não são feitas todas na China e pelos Chineses?!  ::)

Que simuladores de circuitos online existem para poder simular o circuito? Estava no circuitlab e quase a terminar o desenho do circuito quando aquilo bloqueia e diz que tenho de pagar para continuar a usar.. dass! >:(
« Última modificação: 27 de Julho de 2017, 22:30 por brunus »

Offline brunus

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Re: [Ajuda] Projecto: lâmpada de LEDS DIY.
« Responder #13 em: 27 de Julho de 2017, 22:29 »
É capaz de haver alguma hipótese por este caminho...



...substituindo o Zener por uma comutada mas, atenção
o que é uma comutada?

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é preciso que o consumo se mantenha mais ou menos estável ou a tensão à entrada da comutada vai subir à estratosfera.
E como se faz isso?

Citar
Alternativamente e por causa das tosses, poderá manter o Zener (matulão) numa tensão mais alta
como se mantem o zener numa tensão mais alta?

Citar
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.
Já soldei e liguei muitos circuitos e nunca estoirei nada. Não sou assim tão azelha ou burrinho e que não distinguir um condensador dum diodo ou que ligue o pino positivo no pino negativo.

Offline SerraCabo

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Re: [Ajuda] Projecto: lâmpada de LEDS DIY.
« Responder #14 em: 27 de Julho de 2017, 22:38 »
Caro Brunos,

Por que não aprende o caro um bocado de electricidade para poder aprender alguma electrónica?

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o que é uma comutada?

https://en.wikipedia.org/wiki/Switched-mode_power_supply

Citar
E como se faz isso?

Mantendo o nível de consumo, não permitindo que ele baixe.

Citar
como se mantem o zener numa tensão mais alta?

Não se mantém, compra-se um de tensão mais alta.

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Já soldei e liguei muitos circuitos e nunca estoirei nada. Não sou assim tão azelha ou burrinho e que não distinguir um condensador dum diodo ou que ligue o pino positivo no pino negativo.

Ainda bem. Avance.



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