Uzun Ömürlü Tasarruflu Lamba Devresinde Sorun

[M.Salim GÜLLÜCE]

Merhaba Salim hocam.

Hesaplanana göre 32,kusur mA geçer. 150mA ile çalışan LED için düşük görünüyor. Bunu mu demek istediniz?

Kesinlikle doğru anlamışsın.

@mehmet
(Resim gizlendi görmek için tıklayın.)

Blok kondansatörün doruk tahammül gerilimi 350V. Eğer LED'lerden biri bozulursa ya da çıkış bir şekilde boşa çıkarsa, burada en fazla 320V gerilim toplanıyor. Sınıra yakın ama güvenli görünüyor. 400V yaparız sorun değil.

Burada hiçbir zaman zenerler açık devre olmadıkça da voltaj şebeke voltajı seviyesine çıkmaz.
Yük üzerinde harcanmayan zener üzerinde harcanır. Zener ve R2 üzerine düşen anorlmal durumlardaki gücü de hesaplamalısın.
Mesela ledler arızalandı açık devre olduğu zaman akım zener ve direnç üzerinden akacak.
Ne kadar güç zenerde ne kadar güç dirençte açığa çıkacak hesaplamalısın. Zenerin max akımını aşıp aşmadığına da bakmalısın.
Burada datasheetler devreye giriyor.

[seron]

Merhaba Salim hocam. Sırayla gidelim.

C1'i büyütmemiz gerektiğini tahayyül edersek, 2,2uF kondansatöre ihtiyacımız olduğu ortaya çıkıyor. Bu durumda 152mA akım elde edebiliyoruz(hesaplanan). Fakat;

220V x 152mA = 33,44 Watt yapıyor. Bir tasarruflu ampul için bu kadar güç harcanması çok anormal.

Bir de bu tip hesaplar yapılırken gerilimin yüksek olmasını da hesaba katmamız gerekiyor. Örneğin;

3V-20mA'lık bir LED'i 3V...3,2V gerilim altında 15mA-25mA ile besleyebiliyoruz. Tamam. Ancak gerilim 220V olduğunda;

220V-20mA yaparsak LED'i bozarız.

3V x 20mA = 0,06Watt/h

220V x 20mA = 4,4Watt/h olur.

Bir ya da birkaç LED'i direkt şebeke geriliminden beslerken, akımı (bilinenden daha) aşağı çekmek zorundayız; yüksek voltajın etkisinden dolayı.

Şimdi benim (olası yanlış) teorime gelelim.

Kondansatörü küçük seçelim, çok düşük amperli 320V, blok kapasitörde toplansın. Buradaki yüksek güç, bir şekilde LED serisini doyuma ulaştırır zaar...

LED' in akım sınırlayıcı direncinin hesaplanması:

R_LED = (V_source – (V_fLED x LED sayısı) / I_fLED

Kapasitif reaktanslı trafosuz adaptör için bu hesabı yapmak kolay.

220V – (3Vx12Adet) / 0,15A = 1226 Ohm gerekiyor.

Aşağı yukarı 2uF ila 2,2uF'ye tekabül etmekte. (zener devresinin ihtiyacı hariç). Ancak bu değer, voltajın yüksek olmasından dolayı aşağı çekilmelidir. < Bu sadece benim teorim, gerçeği yansıtmıyor.

Şayet böyle bir kondansatör (2u2) kullanırsam, tasarruflu ampulün içine sığdırmak zorunda kalacağım devrenin toplam boyutu büyük kalıyor, sığmıyor. Proje hepten çöp oldu. (Gerekirse vazgeçeriz.)

-----------------


Gelelim ucu boşa çıkarsa zenerin durumuna. LED devresi bozulur ve açıkdevre verirse, tüm yük zener devresine biner. Yaptığım hesaplamaya göre,

Zener direnci: 2,5k–30,25Watt oluyor. Sırf bu bile bu sevdadan vazgeçmemi gerektiriyor. Bu kadar büyük bir direnç, 2,2uF kondansatörle birlikte çok yer kaplar ve kartı minimum tasarlayamam.

Zener diyot: en az 4 adet 1Watt zener diyodunu birbirine seri bağlamamı gerektiriyor. Ya da bir başka başlığımdaki power zener devresini kurmamı gerektiriyor. Kart üzerinde daha çok komponent, daha fazla yer. Proje yine iptal.

Sonuç: Tasarımım ideal değil.

Sorunlar bitti mi? Ahahah güldürdünüz.

LED devresi zener devresi gibidir. Girişte C1 ile akımı sınırlandırılmış kaynak gerilimini kendi toplam Vf'sine çökertir. Bu da doğru hesapladıysam 36 ila 38,4V yapıyor. Bu devreye paralel 40V zener bağlamak, "zenerin asla devreye giremeyeceği" anlamına geliyor. Ya zener küçük seçilip devreye girer, LED'leri söndürür; ya da LED'ler baskın çıkar, zeneri devreden çıkarır. Olay basit.

Voltaj regülasyonunu devreden çıkarırsam, bu defa piyasadaki çabuk bozulan ürünlerden bir farkı kalmaz. Haydaaaaaa... Proje yine iptal.

Peki bu fikir nereden çıktı?

Geçen yıl "bilinçli eskitme" adlı bir belgesel izledim ve çok etkilendim. Belgeselin bir yerinde uzun ömürlü tasarruflu ampullerin tanıtımı yapılıyordu. "Ben neden yapamıyayım" dedim ve bu fikir ortaya çıktı. Bakkaldan tasarruflu ampul alıp, dairesel şekilde tasarladığım PCB'yi içine monte ederek ampulü firmanın hesapladığından çok daha uzun süre kullanılabilmesini sağlarım, gibi düşündüm ve burada paylaşmaya karar verdim.

Olay budur.

---------

Zener akımları: https://www.vishay.com/docs/85607/bzx85.pdf

[M.Salim GÜLLÜCE]

Aslında pes etmek yerine üzerine üzerine gitmelisin.
Bir defa power led kullanmalısın. Max Current altında çalıştığında zaten uzun ömürlü olur.
Sınırda çalıştığında uömrü kısa olur.
Hesaplamalarını teyid etmeye uğraşamadım Ama benim hesabıma göre 1µF için 86 mA hesaplamıştım.
Wataj meselesine gelince kapasitör üzerinde harcanacak güç sadece ve sadece Kapasitör ESR si ile ilgilidir.
Gerilim düşürmenin temel yollarından biridir. Aynı zamanda da faz kaydırdığından dolayı üzerine fazla yük düşmez.
Saniyede 100 defa şarj olur ve arkasından deşarj olur.
Şarj deşarj kapasitesi ise akımı sınırlayan etkendir.
Formülüde zaten basit. Geriye led üzerine düşen saf akım ve gerilim kalırki yüksek voltaj hesabı yapmana hiç gerek kalmaz.
Anormal arızi durumlarda zaten her aygıtta sıkıntı çıkar.
Bence beyin fırtınasına devam etmelisin.

[seron]

Abi bu bilgileri zaten biliyorum.
Lakin uygun akımı sağlamak için dev bir kapasitör kullanmak,
Ayrıca dev bir direnç kullanmak(zener direnci) işime gelmiyor.
Bir önceki sayfada örnek bir PCB göstermiştim. O bile uygun değildi.
SMD elemanlarla ufacık bir PCB tasarlayabilseydim, abartmıyorum 10 yıl kullanılabilecek LED ampuller yapılmasını sağlayabilirdim.
Elemanların büyüklüğüne çare bulunamadı.
Zener diyodu ve LED serisinin voltaj uyuşmazlığına çare geliştiremiyorum.
Kaldım böyle.
-------
1uF'nin hesaplanan değeri 69mA'dır. Ancak @gevv şurada 100mA çektirebilmiş: https://320volt.com/trafosuz-guc-kaynagi/
(Yanlı alaşılma olmuş. 50mA civarında çekebilmiş. 2x1uF kullanınca zar zor 100mA çekebiliyor.)
Hesaplananla gevv'in anlattığu durum birbirini tutmadığı için parantez içinde (hesaplanan) yazıyorum.
LED'leri kollektöre almamın neden olabileceği olumsuzluklar hakkında yorum bekliyorum:



Yapay zekaya göre stabil bir voltaj elde edemez mişim öyle diyor. Siz ne diyorsunuz? Tekrar emitere alayım mı LED'leri?

* * *

Hayal ettiğim düzen şöyle olmalıydı:

Devrenin güç kaynağı katı, ideal tasarlanmış olmalıdır.
Böylelikle LED'ler ne fazla voltaja maruz kalır, ne de fazla akım çekebilir.
Böyle olunca LED'ler ısı üretemezler ve soğutucu plaka da yeterli olur. Ömrü uzar, bozulmaz.
Bozulmazsa zenere binecek yükü hesaplamak zorunda kalmayız...

Ama Salim abi aklıma fitneyi soktu

[Mr.Thinking]

Koprusuz, kapasitorsuz, transistorsuz bir devre ile yapılsa olmuyor mu? Ledlerin Işığı çok mu titrer.
Aşağıdaki hesaplamada 220 volta 12 LED seri bağlı ve uzun ömürlü olması için 20 mA LED 10mA olarak hesaplandı. Uzun ömürlü ampulün çok parlak yanmasının gereği yok ban kalirsa.

[seron]

Koprusuz, kapasitorsuz, transistorsuz bir devre ile yapılsa olmuyor mu? Ledlerin Işığı çok mu titrer.
Aşağıdaki hesaplamada 220 volta 12 LED seri bağlı ve uzun ömürlü olması için 20 mA LED 10mA olarak hesaplandı. Uzun ömürlü ampulün çok parlak yanmasının gereği yok ban kalirsa.

220Volt'luk bir şebeke kaynağından trafosuz ya da benzer başka bir etkensiz nasıl düşürme yapacağız? Direnç kullanmaya kalkarsak çok büyük watajda (10Watt'ın üzerinde) direnç lazım. Soba gibi ısınır lamba.
Diyotsuz olmaz. LED'lerin ters gerilim tahammülü 5V'dir. En azından bir tane diyot koymak zorundayız. Ki AC'nin negatif alternansı LED'in 5V'sini aşıp LEDi bozmasın.
Son olarak 15-20mA'lık LED'ler ufak, 5mm'lik standart LED'lerdir. Bunlarla ancak gece lambası ya da masa lambası yapılabilir.
Aydınlatma amaçlı tasarruflu ampullerde "power LED" sınıfındaki 5730 ve benzeri LED'ler kullanılıyor. Bunlar da 150-200mA akım çekiyor ve gavur gibi ısınıyor.
Evet, LED'lerin ışığı çok titrer. Baş ağrısı yorgunluk yapar. Epilepsi hastalarının krizini tetikleyebilir.

[Mr.Thinking]

220Volt'luk bir şebeke kaynağından trafosuz ya da benzer başka bir etkensiz nasıl düşürme yapacağız? Direnç kullanmaya kalkarsak çok büyük watajda (10Watt'ın üzerinde) direnç lazım. Soba gibi ısınır lamba.
Diyotsuz olmaz. LED'lerin ters gerilim tahammülü 5V'dir. En azından bir tane diyot koymak zorundayız. Ki AC'nin negatif alternansı LED'in 5V'sini aşıp LEDi bozmasın.
Son olarak 15-20mA'lık LED'ler ufak, 5mm'lik standart LED'lerdir. Bunlarla ancak gece lambası ya da masa lambası yapılabilir.
Aydınlatma amaçlı tasarruflu ampullerde "power LED" sınıfındaki 5730 ve benzeri LED'ler kullanılıyor. Bunlar da 150-200mA akım çekiyor ve gavur gibi ısınıyor.
Evet, LED'lerin ışığı çok titrer. Baş ağrısı yorgunluk yapar. Epilepsi hastalarının krizini tetikleyebilir.

Aydınlatma amaçlı 20mA Lik 12 seri LED bana yeter. Bu nedenle 2 watt direnç bana yetiyor.
Peki bir diyot ve arkasına birde 400 voltluk 10uf bir filtre kapasitoru koysak titreme etkisi gidermi.

[Epsilon]

@seron linkte  orjinalii Elektor dergisinde yayınlanmış, trafosuz 5 volt 100mA lik power supply tasarlarken dikkat edilmesi gerekenleri izah eden bir yazıdır.(Linktekin tam okumadım ama genel açıklamaları elektordan alınma)
Sen istediğin voltaj ve akım için devreyi güncellersin
linki
Youtube videosu ise , AC de RC devrelerinin nasıl hesaplanması gerektiğini izah eden bir video (Bunun 2.bölümüde var) Burada izah edilenleri sen biliyordundur da bilmeyenler için yardımcı olur.

[seron]

Aydınlatma amaçlı 20mA Lik 12 seri LED bana yeter. Bu nedenle 2 watt direnç bana yetiyor.
Peki bir diyot ve arkasına birde 400 voltluk 10uf bir filtre kapasitoru koysak titreme etkisi gidermi.

Denemeden anlamak pek mümkün değil hocam. Bir dene.
Titreştiğini anlamak için devreyi sallaman lazım. Yani güvenli bir şekilde tutup sağa-sola sallarken titreşim var mı diye bak.
Benim çizdiğim devrede 4,7uF var. Yeterli değil. Ama kapasite büyüdükçe kondansatör de büyüyor ve PCB'de daha fazla yer kaplamaya başlıyor.

@seron linkte  orjinalii Elektor dergisinde yayınlanmış, trafosuz 5 volt 100mA lik power supply tasarlarken dikkat edilmesi gerekenleri izah eden bir yazıdır.(Linktekin tam okumadım ama genel açıklamaları elektordan alınma)
Sen istediğin voltaj ve akım için devreyi güncellersin
linki
Youtube videosu ise , AC de RC devrelerinin nasıl hesaplanması gerektiğini izah eden bir video (Bunun 2.bölümüde var) Burada izah edilenleri sen biliyordundur da bilmeyenler için yardımcı olur.

Haaa şu meşhur devre. Bu yazıyı daha önce görmüştüm.
40Volt-12mA'ya kolayca uyarlanabilir aslında. 

EDİT:





Halbuki tasarladığım şu devresinde güç tüketimi max. 7W - 8W civarında geziyor:

[power20]

önce C1 =1uF ile deneyerek anyayı konyayı gördükten sonra... yapılan "tasarımın" ne kadar kaliteli olduğu hemencecik anlaşılacaktır.  Sonra 4.7uF takılabilir.   (fışkıran asit az gelmişse )

[seron]

önce C1 =1uF ile deneyerek anyayı konyayı gördükten sonra... yapılan "tasarımın" ne kadar kaliteli olduğu hemencecik anlaşılacaktır.  Sonra 4.7uF takılabilir.   (fışkıran asit az gelmişse )

Daha önce söktüğüm, watajını unuttuğum bir tasarruflu ampulün içinde 1,5uF kondansatör görmüştüm. Yanlış hesaplamışlar demek ki. Çabuk bozulsun diye olabilir...
O ampulü kullanırken sadece Burdur'u görebiliyorduk.

[Epsilon]

Seron senin excelde hazırladığın programların içinde,videosunu eklediğim hesaplamalar yokmu .Optimum hesaplamaları yapmıyormu

[Epsilon]

O ampulü kullanırken sadece Burdur'u görebiliyorduk.

Burduru görmek?

[seron]

Var hocam var.
Hesaplamalarımı onlarla yapıyorum.
Ayrıca yapay zekaya da başvuruyorum.
Ancak içinde bulunduğum komplex durumda hesaplayıclarım yardımcı olamıyor.

Burduru görmek?

"Hanyayı konyayı gör" demiş ya ona binaen.

[power20]

1,5uF kondansatör görmüştüm. Yanlış hesaplamışlar demek ki.

Seri değil belki köprü çıkışına takılan kondansatördür. Seri bağlanacaksa pahalı bir kondansatör gerekecek o da trafo maliyeti gibi olacak. kısaca hesaplanan "tasarlanan" bu  devre pratik değeri yok denecek kadar azdır. Kaliteli yüksek güçlü kolay bozulmayan ampüllerin içinde daha yüksek değerli ve daha pahalı konsansatör yerine smps olur.