Napájecí napětí: Supply voltage: |
230 V AC. | 50 Hz |
Celkový příkon: Total pover input: |
asi 5,6 W. | |
Účinnost zdroje napájení: Power suooly efficiency: |
>90 %. | |
Počet LED: Number of LEDs: |
52. | |
Proud LED: LEDs current: |
30 mA. | |
Světelný tok (odhad): Luminous flux (estimated): |
230 lm. | rychle se zmenšuje rapidly decreases |
Obr. 1. Zapojení svítidla s LED
Fig. 1. LED bulb circuit
LED bulb schematic is in Figure 1. Power supply with capacitor is description here. Diodes current is limited by capacitor C1 to about 30 mA. Rectified current is charging a capacitor C2, which is used to filter the supply voltage. Without filtering, however, LED lights 100 times per second and turn off. Filtration remove annoying flicker and strobe effect noticeable in fast movements. LED brightness ripple after filtering capacitor 100 uF about 8% (100 W bulb has a ripple about 15% brightness, 60 W about 25%). After switching off LED current gradually decreasing and a LED poorly lit long after shutdown. Voltage on C2 is slowly decreased, although LED was not lit, it remains at voltage over 120 V. Dimming LED accelerating circuit with transistors T1 and T2. When lit, the current through the LED creates voltage drop of about 0.5 V on D1 (1N4007). Transistor T1 is open and the transistor T2 is closed. After switching off the LED current reduces, and voltage drop on D1. T1 is closed and open T2. Capacitor C2 is relatively quickly discharged a through resistor R5. Transistor T2 must be able to fully supply voltage. I tried the transistors removed from broken energy saving fluorescent lamp, but they hfe are too low and for that purpose are not suited. Resistor R6 is used only for simple measurement LED current and can be replaced by a jumper. Everyone mA current creates a loss of 10 mV. Voltage at resistor easily measured by the multimeter, without the need to disconnect circuit. Parallel to each LED is connected Zener diode 5.6 V. Low-quality LEDs, which I used, often discontinued. After connecting the Zener diodes voltage at the faulty LED increases only to the Zener voltage and the other LED lights. Voltage 5.6 V was chosen as a compromise - at the normal operation LED runs through Zener diode only a negligible current.
LED bulb placed on two PCB. On one board power source, the
second LEDs with Zener diodes. Threaded sleeve I got from a faulty energy-saving
lamps. I glued a circular plastic plate to the rest of the cover. Before cutting
a hole in the plate, you marked the places for distance posts. Capacitor C1 is
suppression X2 type on the AC voltage 275 V. Capacitor C2 is suited from the
solder side and inserted into the compartment cover and sleeve. I used a
capacitor to 250 V. It is sufficient if they are connected to LED because the
capacitor voltage is around 170 V. If LEDs string is discontinues, increases C2
voltage after a few seconds to light up 310 V. If the LED not lit, should
immediately turn off the lamp. Better would be to use a capacitor to 350 V, but
I don't fit it into the sleeve.
LEDs are soldered to the circular plate by Figure 3. Zener diodes soldering is
in Figure 5. LED bulb design you can see in the photos.
Attention! Be careful! All electric
parts of the LED bulbs are directly connected to the mains!
I was delighted at first - LED bulb shoned brilliantly and I
assumed that it will be long. But later some LED were damaged. Therefore I added
the Zener diodes to the circuit. After them the lamp shining if one or more LEDs
are defective. Also damaged LEDs could be easily identified. When I changed
after seven months the damaged LED again I noticed that the new LEDs luminosity
was significantly higher than old - see Figure 6.
I used the same LEDs as before, I bought them about the 150 pcs. Since then
stopped another 6 LED light. Finally, I replaced the LED bulb back in a compact
energy saving lamp. I think that LED lighting technology would also like some
time before it is sufficiently reliable and cheap. If you aplly the (cheap) LEDs
to lighting, here are a few suggestions:
At first do not use cheap unbranded LEDs - lifetime specified by the
manufacturer is highly overrated. Second - LED current will be less than the
manufacturer specifies a maximum. With less current the lifetime dramatically
extended.
Zapojení svítidla je na obr. 1. Základem zapojení je napájecí zdroj s kondenzátorem,
jehož popis je tady. Toto zapojení mi pro amatérskou konstrukci přijde nejvhodnější. Proud diodami je
omezen kondenzátorem C1 asi na 30 mA. Usměrněným proudem se nabíjí kondenzátor
C2, který slouží k filtraci napájecího napětí. Použití filtračního kondenzátoru
se může zdát zbytečné - střední proud procházející LED je i bez filtrace
prakticky stejný, tedy ani svítivost se významně nezmění. Bez filtrace se však
LED za sekundu 100x rozsvítí a zhasnou. Filtrací se odstraní nepříjemné blikání
a stroboskopický jev patrný při rychlých pohybech. Změna jasu LED je po filtraci
kondenzátorem 100 µF asi 8 % (žárovka 100 W má zvlnění jasu asi 15 %, 60 W asi
25 %). Po vypnutí však kondenzátor napájí LED postupně se zmenšujícím proudem a
LED nepatrně svítí ještě dlouho po vypnutí. Napětí na C2 se přitom zmenšuje jen
pomalu, a i když LED už nesvítí, zůstává na něm napětí přes 120 V. Zhasnutí LED
urychluje obvod s tranzistory T1 a T2. Je-li rozsvíceno, prochází proud z
usměrňovače řetězcem LED, rezistorem R6 a diodou D1. Na D1 se vytvoří úbytek
napětí asi 0,5 V, který stačí na otevření tranzistoru T1. Tranzistor T2 je
uzavřen a obvod zatěžuje zdroj jen nepatrným proudem procházejícím R4. Po
zhasnutí se zmenší proud LED a také úbytek napětí na D1. T1 se uzavře a otevře
se T2. Kondenzátor C2 je pak relativně rychle vybit proudem procházejícím
rezistorem R5. Tranzistor T2 musí být dimenzován na plné napájecí napětí.
Zkoušel jsem tranzistory vypájené z vadných úsporných zářivek, ty však mají při
malých proudech prakticky zanedbatelné proudové zesílení a pro daný účel se
nehodí.
Rezistor R6 slouží jen pro jednoduché měření proudu LED a lze ho nahradit
propojkou. Každý mA proudu vytvoří úbytek 10 mV. Napětí na rezistoru snadno
změříme multimetrem, aniž by bylo třeba obvod rozpojit.
Paralelně ke každé LED je zapojena Zenerova dioda 5,6 V. Nekvalitní LED, které
jsem použil, se často přerušují. Po zapojení Zenerovy diody se napětí na vadné
LED zvětší jen na Zenerovo napětí a ostatní LED dále svítí. Napětí 5,6 V bylo
zvoleno jako kompromis - při běžné funkci LED teče Zenerovou diodou jen
zanedbatelný proud.
Obr. 2 a 3. Deska s plošnými spoji
Fig. 2 & 3. PCB board:
PCB GIF 600 dpi
PCB PDF
Obr. 4. Napájecí obvod vrchní strana součástek
Fig 4. LED driver top side component (GIF)
Z praktických důvodů je zapojení rozděleno a umístěno na dvou
deskách s plošnými spoji. Na jedné desce je napájecí zdroj, na druhé LED. To
usnadní případnou výměnu LED za nové typy s větší svítivostí nebo použít jiné
uspořádání diod.
Objímku se závitem jsem získal z vadné úsporné zářivky. Po opatrném rozlousknutí
krytu jsem odpájel přívody k objímce od destičky s elektronikou zářivky. Ke
zbytku krytu jsem přilepil kruhovou plastovou desku. Na tu jsem použil větší
víčko od elektroinstalační krabice, do kterého jsem ve středu vyřízl díru tak,
aby se do ní dal zbytek krytu těsně nasunout. Ještě před vyříznutím díry jsem si
na víčku vyznačil místa pro distanční sloupky. Pro distanční sloupky jsem v
plastové desce vyvrtal díry a vyřízl závit M3. Kondenzátor C1 je odrušovací na
střídavé napětí 275 V. Na desce je umístěn na ležato. Pro snížení výšky zdroje
jsem v místě C1 vyřízl otvor a C1 do něj zapustil. Kondenzátor C2 je zapájen ze
strany spojů a zasunut do prostoru krytu a objímky. Kondenzátor jsem použil na
250 V. To je zcela dostatečné, pokud jsou připojeny LED, protože pak je na
kondenzátoru napětí asi 170 V. Přeruší-li se však řetězec LED, zvětší se po
několika sekundách napětí na C1 až na 310 V. Nerozsvítí-li se LED krátce po
zapnutí, je třeba svítidlo ihned vypnout. Lepší by bylo použít kondenzátor na
350 V, ten se mi však do krytu nevešel.
LED jsou připájeny na kruhové desce podle obr. 3. Použil jsem čtvercové autoLED
prodávané v GM pod skladovým číslem 511-895. Jedná se s největší
pravděpodobností o LED 913PWO4C, pro které najdete katalogový list v odkazu na
konci článku.
Jmenovitý proud těchto LED je 30 mA. Doporučuji tento proud nepřekračovat, neboť
pak se LED dosti zahřívají. Původně mělo svítidlo 45 LED napájených proudem asi
35 mA a umístěných těsněji u sebe. Pro lepší chlazení jsem nakonec použil více
LED na větší desce. Desku před připájením LED nastříkejte bílou barvou nebo
alespoň přelepte bílou samolepicí fólií. Před připojením k síti důkladně
zkontrolujte, zda svítí všechny LED a řetězec není přerušen. Řetězec LED lze
vyzkoušet i po částech zdrojem menšího napětí s omezovacím rezistorem. Celkové
provedení LED „žárovky“ je zřejmé z fotografie. Pozor! Všechny části LED
„žárovky“ jsou galvanicky spojeny se sítí. Při umístění v dosahu uživatele je
třeba použít kryt!
Obr. 5. Zenerovy diody jsou připájeny ze strany spojů
Fig. 5. Zener diodes are soldered on the bottom
Zpočátku jsem byl LED žárovkou nadšen - svítila úžasně a
předpokládal jsem, že to tak bude nadlouho. Pak však začaly "odcházet" LED jedna
za druhou. Doplnil jsem proto zapojení o Zenerovy diody. Svítidlo pak svítilo
jako celek i s jednou nebo několika vadnými LED. Vadné LED se daly navíc snadno
identifikovat, stačilo nesvítící označit lihovým fixem - hledejte jinak vadnou
LED, když nesvítí žádná. Když jsem měnil vadné LED podruhé, zhruba po 7 měsících
provozu, všiml jsem si, že vyměněné LED svítí znatelně více než ty původní - viz
obr. 6. LED jsem použil stejné jako před tím, koupil jsem jich asi 150. Od té
doby přestalo svítit dalších 6 LED. Po zhruba roce provozu svítí zbylé původní
již tak málo, že jsem LED žárovku nahradil zpátky za kompaktní "úspornou"
zářivku. Myslím si, že technologie LED osvětlení chce ještě nějaký čas, než bude
dostatečně spolehlivá a levná. Chcete-li se přesto do výroby osvětlení s LED
pustit, zde je několik doporučení:
1. Nepoužívejte levné neznačkové LED - životnost udávaná výrobcem je spíše
zbožné přání, než reálný údaj. Doba života použitých LED nebyla v řádu
desetitisíců, ale jen v řádu stovek hodin.
2. Pokud už takové LED použijete, napájejte je menším proudem, než jaký udává
výrobce jako maximální. Při menším proudu se doba jejich života dramaticky
prodlouží.
Obr. 6. Pokles svítivosti LED po 7 měsících provozu. Poznáte, které čtyři LED byly
vyměněny těsně před pořízením fotografie?
Fig. 6.The decrease LED luminosity after 7 months of operation.
Will you know which
four LEDs were exchanged before taking this
photography?
R1 | 1 MOhm |
R2 | 220 Ohm, 1 W |
R3 | 1 kOhm |
R4 | 4,7 MOhm |
R5 | 47 kOhm |
R6 | 10 Ohm |
C1 | 1 µF/275 V~, X2, odrušovací CFAC |
C2 | 100 µF/250 V, viz text |
D1 | 1N4007 |
DB1 | B250C1500, kulatý |
T1 | BC548B |
T2 | MPSA44 |
LED | 52x bílá autoLED |
ZD | 52x BZV55C5.6, Zenerova dioda 5,6 V |
deska s pl. spoji, objímka, plastové distanční sloupky PCB, bulb clamp, plastic spacers posts |
Jaroslav Belza
Původní text je součástí článku "Osvětlení s LED na 230 V",
který vyšel v PE 5/2009, s. 20 a PE 6/2009, s. 29
The original text is from the article "Lighting with LED for 230 V, which
appeared in Czech magazine "Prakticka elektronika" issue 5/2009, p. 20 and
6/2009, p. 29
Výrobce použitých LED / The LED manufacturer: http://www.hebeiltd.com.cn/?p=led.auto.piranha (913PWO4C)
27. 12. 2009