Ето че дойде ред и на втората част от изпълнението на проекта за Power LED осветително тяло. Всъщност проектът продължава да е във фаза куп кабели и платки по пода, но ако оставим това на страна, той функционира на пълни обороти. В тази част от статията за домашно еко осветление ще покажа блокова схема на цялото устройство с кратко описание и ще представя информация за ефективността на отделните блокове.
Първо започваме с блоковата схема.
1.) Първият блок е импулсно захранване с малка мощност, което служи за захранване на ШИМ регулатора. Изходните му параметри са: напрежение 5V, максимален изходен ток 0,5А. Консумация на празен ход 0,547Вт. Сигурно ще се зачудите защо съм използвал такъв модул за захранване на непретенциозна схема като ШИМ регулатора. Причината е че имах на разположение старо зарядно устройство за мобилен телефон. Ако то не беше налично, решението щеше да бъде стабилизатор на 5V свързан към токоизправителя.
2.) ШИМ регулатор изграден на базата на микроконтролер PIC12F683 на компанията Microchip. Този контролер разполага с вграден 10-битов ШИМ генератор, което означава сравнително висока разделителна способност на изходния сигнал за управление на драйвера. Регулаторът подава управляващ сигнал към драйвера и змрежово напрежение към тороидалния трансформатор. Консумация на празен ход 10,1мА (в това число влиза консумацията на контролера и на един индикаторен светодиод). Повече подробности за този блок в третата част на тази статия.
3.) Тороидален трансформатор с изходно напрежение 24V~ и номинален работен ток 1А (24VА). Избран е заради високата си ефективност и значително по-ниската си цена спрямо импулсно захранване.
4.) Токоизправител схема Грец. Параметри: входно напрежение <36V~, номинален изходен ток 6А (с охлаждащ радиатор).
5.) Power LED драйвер. Максимално входно напрежение 30V, изходен ток <1А. За този драйвер писах не малко в предната част, така че няма да коментирам преимуществата му отново.
6.) Power LED осветително тяло. Тук също няма нужда от коментари. Всичко е написано в част І на статията.
Време е да споделя и експерименталните резултати. За съжаление те са снети с помощта на уреди с ниска точност, но въпреки това са достатъчно достоверни. По реда от описанието нещата стоят по следния начин:
1.) Импулсно захранване – Pпр.ход=0,547Вт; Рмин=0,5975Вт (ШИМ регулатор в неактивен режим като товар); Рмакс=0,7795Вт (ШИМ регулатор в активен режим като товар).
2.) ШИМ регулатор – Рмин=50,5мВт (неактивен режим); Рмакс=0,2325Вт (активен режим – включено реле за подаване на мрежово напрежение към трансформатора)
3.) Тороидален трансформатор – КПД 82% при 100% осветеност (ШИМ генераторът работи с коефициент на запълване 100%)
4.) Токоизправител – КПД 92,5% при 100% осветеност
5.) Power LED драйвер – КПД 98,7% при 100% осветеност. Трябва да споделя, че постигнатият резултат надминава очакванията ми.
Общата ефективност на цялата схема е приблизително 75%. В това число не влиза ефективността на светодиодите (коефициента на преобразуване на електрическата енергия в светлинна). Консумацията на схемата при 100% осветеност е приблизително 18Вт. Осветеността бих сравнил с 75Вт крушка с жичка или 20-25Вт луминесцентна лампа. Предимството в консумацията пред последната не е особено голямо, но пък нямаме проблеми със стареене, изгаряне при често включване и изключване или липса на регулатор (димер) заради висока цена или трудно намиране на пазара. Светлината е много близка до дневната, което е голямо предимство пред другите източници.
Като заключение мога да кажа, че крайният резултат в общи линии потвърди очакванията към Power LED лампата. Възможно е разбира се и подобрение. Пример е смяната на трансформатора с импулсно захранване, което да захранва и ШИМ регулатора. Също така може Грец схемата да се изработи от мощни Шотки диоди като така ще се увеличи ефективността и на токоизправителя в случай, че се използва трансформаторно захранване. Тези диоди имат неколкократно по-малък пад на напрежение върху прехода, тоест по-малки загуби.
Penoff's Hobby Page 
В Комет го няма. Поръчах 10, пратиха ми 2. Вече не ги продават, защото тяхната цена е много ниска и не им изнася. Доставят ги от Фарнел на цена от малко над 5 лева на брой. За експерименти можеш да се разделиш с 5 лева, но за осветяване на един апартамент примерно ще ти излезе солено.
При мен захранването е с траф на 24V, но токът е малко под 0,7А. Това се дължи на невъзможността да се намери точният сензорен резистор (просто няма такава стандартна стойност). В моя случай постигнах ток от около 0,65А и консумирана мощност (траф, драйвер, изправител и светодиоди) от около 17,5Вт или нещо подобно. Трябва да го има някъде из статията. Описал съм и КПД-то.
Мисля, че бях писал и за радиатора. Той е от AMD Athlon 64×2 5000+. Доста голяма разгърната площ има. Махнал съм разбира се вентилатора, за да няма шумове. Това от своя страна намалява топлоотдаването, респективно увеличава термосъпротивлението на охладителя. Ако ти харесва този вариант можеш да си купиш такъв охладител за 10-тина лева. Не е задължително да е за AMD процесор 🙂 (само е препоръчително 😀 )
🙂 Разгледах ZXLD1360 (Power LED Driver-a) и всичко ми стана ясно 🙂 На какъв радиатор си го сложил този драйвер.
При захранване 24V и ток 0.7A си е почти 17W. И мисля и аз да си поиграя с него. Гледам, че в комет го има 🙂
Точно така работи сензорният резистор. Беше от порядъка на 1 ом мисля. Светодиодите струват на дребно по малко над 7 лева на брой. Аз поръчах 50 и ми излязоха под 5 лева. И това не са най-ефективните от серията. Те струват още повече. Номиналната температура на кристала при 50 000ч MTF и добъл охладител е над 80°С. Параметрите на тези светодиоди са наистина високи и затова заложих на тях въпреки високата цена.
Платките съм ги проектирал с OrCAD. Не са особено малки, но това е защото исках да стават за различни варианти на ползване. Изработени са от един платкаджия в университета срещу заплащане. Нямат никакви покрития, но за моите цели не са и нужни. Така поне цената е ниска. Иначе отдавна се отказах сам да си правя платки. Даже трябва да подаря на някого останалата бутилка 1,5л Fe2Cl3 🙂 За светодиодите можеш да намериш малко повече инфо в статията ми за осветлението на бъдещето ето тук. Там има графика, показваща зависимостта между работната температура на кристала и живота на светодиода.
🙂
А за колко ги купуваш тези светодиоди, защото си мисля, че няма да се много евтини… Аз доколкото съм чел оптималната температура, при което един светодиод може да изкара до към 20 000 часа е около 55 градуса на радиатора .. Лично аз съм мерил температурата с не толкова голям радиатор на 3W светодиод и до кристала е около 92 градуса и на самия радиатор е към 60градуса. Макар, че това е относително защото не съм изчислявал площа на радиатора. А били ми обяснил какъв е този ‘сензорен резистор’. Върху него се следи пада на напрежението и има някаква обратна връзка към драйвера на светодиода?
В София има един магазин за светодиод, които предлага светодиоди на доста изгодни цени и аз от там си купувам.
Тези платки, които си снимал ти ли си си ги ецвал или си давал на фирма да ти ги прави. 🙂
Здравей,
Благодаря ти за коментара. Кодът не е качен на сайта, защото не беше довършен, когато пишех статията. Поради проблеми със сензорния бутон преминах към механичен. Всъщност все още кодът не е доизчистен и не съм монтирал въпросния контролер, макар да функционира вече. Просто не ми е останало достатъчно време, за да се занимая с него. Мисля, че съм писал някъде за светодиодите. Те са на Philips (Lumileds). 3W са и работят на малко под 700mA (ограничението се определя с един сензорен резистор във веригата). Температурата на радиатора не ми е известна, а и не е от голямо значение освен ако не правиш монтаж на някакъв пластмасов панел. Измервал съм температурата до самите диоди, които са запоени към малка медна плочка, а тя е закрепена към алуминиевия радиатор. При температура в стаята около 25°С, тази до диодите достига до около 65-70°С след 15-тина минути работа. Това е в границите на нормалното и гарантира доста дълъг живот на светодиодите. Всъщност този режим на работа не е препоръчителен, но пък намалява крайната цена на осветителното тяло. По предписание на Philips диодите би трябвало да работят при 350mA въпреки, че номиналният им ток е 700mA, а максималният работен е 1А. При 350mA се достига максимална ефективност на преобразуването на електрическата енергия в светлина (най-голямо КПД).
Здрасти,
Първо искам да те поздравя за това,с което се занимаваш! БРАВО! Искам да те попитам кода, които си написал за този PIC12F683, май не го разпространяваш свободно или 🙂 Потърсих, но не открих да пишеш какви светодиоди ползваш(марка и мощност). В тази блокова схема си писал, че драйвера е 1А, а на толкова ли ги пускаш или го ограничаваш за 1W PowerLED -350mA и 3W PowerLED 700mA.
Аз също си правя експерименти с PowerLEDs. Колко градуса поддържаш на радиаторите? 😉