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01/09/2013 #1

Avatar de blanko001

Fuente conmutada AC-DC para LED de 10W
Hola a todos!
Debido a un tema del foro donde "reutilizan" el circuito de lamparas de bajo consumo y debido a preguntarme si dicho circuito servía para iluminar un LED de 10W sin limitador de corriente, simplemente trabajando el voltaje algo por debajo del nominal; haciendo modificaciones veo que lo mas prudente es realizar una fuente conmutada intentando rescatar componentes fundamentales del circuito.

A simple vista se pueden utilizar los transistores 13003 o 13007, los 4 diodos, el condensador electrolítico principal, el fusible y la bobina.

He intentado miles de cosas y modificaciones, de hecho me basé en una idea de circuito que tenía como borrador de hace un tiempo que empecé a ensayar con fuentes de este tipo.

Lo rescaté lo mejor posible de tantas ideas y valores de los componentes. Bueno en ese entonces era para una salida de unos 6V. El diseño es el siguiente: (no es totalmente mío, debe tener un par de cosas extras pero no es mi ingenio, es chino...)



Como pueden ver también utilicé otros componentes que no son de la ahorradora, por ejemplo las resistencias, el transistor C945, el Zéner... entre otros. Pero la idea es reutilizar el cascarón con la base roscada para albergar el circuito, y además aprovechar al máximo lo que se pueda de las mismas.

Soy consciente que el número de espiras en el transformador fue casi que valores hipotéticos y como de hecho es el primer circuito experimental entonces utilicé los siguientes parámetros:

Primario: 180 espiras de alambre magneto Nº 29
Secundario de retroalimentación: 15 espiras de alambre magneto Nº 27
Secundario "Util": 34 espiras de alambre magneto Nº 24

Cuando conecto al vacío (sin el LED) obtengo los siguientes valores para cada valor de Zéner:

Zéner de 6.8V, 16.26V
Zéner de 7.5V, 19.55V
Zéner de 10V, 26.00V
Zéner de 13V, 32.00V

Bueno también he medido la tensión con el LED encendido, y aunque he sido atrevido con los voltajes, siempre aparecen cerca de 8.2V sobre el LED, sin importar si utilizo el Zéner de 13V que me mostraba en la salida 32V. El LED sigue integro, no se estropea, de hecho no logra iluminar con todo su poder...

Quiero que alguien me dé una pista que me indique que debo mejorar al circuito, para tener por lo menos 11V sobre el LED. He intentado cambiando los valores de cada uno de los componentes. Gracias.

PD: entiendo que existen miles de páginas donde se pueden comprar dichos aparatos para iluminar los LEDs, pero... porque nosotros no nos ponemos a diseñar cosas como esas... siempre intentamos dejarle esa tarea a los chinos, es decir, nos ponemos en sus manos.
02/09/2013 #2


Hola caro Blanko001, una sugerencia que puede dar resultados es agregar mas hilos de cubre en paralelo con los que hay hoy ,esto es mismo numero de espiras y mismo calibre de lo hilos pero alguns en paralelo para aumentar lo calibre, diminuir la resistencia serie de lo enrolamiento y consequentemiente las perdas.Eso es valido para lo primario y secundario util , para lo secundario auxiliar de realimentaciõn no es necessario.
Espero tener sido claro en mis expalnaciones, caso no contesteme y yo retorno con mucho gusto.
Att.
Daniel Lopes.
02/09/2013 #3

Avatar de blanko001

daniel lopes dijo: Ver Mensaje
Hola caro Blanko001, una sugerencia que puede dar resultados es agregar mas hilos de cubre en paralelo con los que hay hoy ,esto es mismo numero de espiras y mismo calibre de lo hilos pero alguns en paralelo para aumentar lo calibre, diminuir la resistencia serie de lo enrolamiento y consequentemiente las perdas.Eso es valido para lo primario y secundario util , para lo secundario auxiliar de realimentaciõn no es necessario.
Espero tener sido claro en mis expalnaciones, caso no contesteme y yo retorno con mucho gusto.
Att.
Daniel Lopes.
Muito obrigado.

También pensé que se requiere mas corriente, la tensión cae por la falta de corriente que pueda entregar el circuito. Quizás me excedí con el numero de espiras del primario (pasar de 180 a unas 100) y re-calcular el secundario "util". Además de intentar bobinar en paralelo o con un diámetro superior.

Entonces los pasos a seguir serían:
1. Rebobinar primario para un número menor de vueltas, también los secundarios para éste nuevo número de espiras. (montar, ensayar y medir). Si no hay mejoría:
2. Rebobinar primario y secundario útil con un diámetro mayor de alambre o alambres en paralelo para que el circuito pueda entregar la corriente necesaria.

En ambos casos se reduce la resistencia interna de los devanados, apenas tenga tiempo lo desarrollo.

Saludos!
02/09/2013 #4


blanko001 dijo: Ver Mensaje
Muito obrigado.

También pensé que se requiere mas corriente, la tensión cae por la falta de corriente que pueda entregar el circuito. Quizás me excedí con el numero de espiras del primario (pasar de 180 a unas 100) y re-calcular el secundario "util". Además de intentar bobinar en paralelo o con un diámetro superior.

Entonces los pasos a seguir serían:
1. Rebobinar primario para un número menor de vueltas, también los secundarios para éste nuevo número de espiras. (montar, ensayar y medir). Si no hay mejoría:
2. Rebobinar primario y secundario útil con un diámetro mayor de alambre o alambres en paralelo para que el circuito pueda entregar la corriente necesaria.

En ambos casos se reduce la resistencia interna de los devanados, apenas tenga tiempo lo desarrollo.

Saludos!
Yo seguramiente no canbiaria lo numero de espiras , solo agregaria mas hilos de cubre de misma bitola en paralelo para reduzir la resistencia serie de los devanados.
Att.
Daniel Lopes.
02/09/2013 #5
Moderador general

Avatar de DOSMETROS

Cuantas espiras lleva una ahorradora en el primario ?
02/09/2013 #6

Avatar de blanko001

Huy DOSMETROS buena pregunta... solo me limité a desarmar. pero le calculo que unas 220 porque del mismo alambre que quité utilicé 180 espiras. Igualmente no es que tenga primario, en una ahorradora solo es una bobina. En tanto desarme otra contaré las espiras.
02/09/2013 #7
Moderador general

Avatar de DOSMETROS

Porque estaba pensando que cuando arrancan generan un pico alto de tensión para ionizar , y una vez que la lámpara enciende , aumenta la corriente y cómo el transformador es bastante inductivo entonces baja la tensión.

Habría que fijarse cuantas espiras tiene el primario de los de dicroica
02/09/2013 #8

Avatar de blanko001

Que buena aclaración. Desconozco mucho sobre las "ahorradoras".
Por otro lado creo que con la información suficiente (que no logro hallar) se puede obtener el número de espiras y calibre necesario de los bobinados para ciertas dimensiones de los núcleos...(como en trafos a 50Hz y 60Hz) bueno también hay factores como el tipo de material del núcleo y la frecuencia. Pero por ahora veo que tendré que experimentar una y otra vez, tabular, observar el fenómeno y entregar una conclusión. Yo creo que empíricamente puedo obtener buenos resultados, quizás mejores que las metas a lograr. Mi meta ideal para éste proyecto sería lograr controlar la corriente de salida para los LED y que esté ligada al número de espiras y calibre de los devanados.
Por ahora iré por pasos, efectuando experimentos, recolectando datos y analizando las diversas situaciones.
La idea es realizar un documento con el diagrama, el diseño en PCB, los pasos para la elaboración del transformador y recomendaciones... claro y que se pruebe a 110V y a 220V o sus respectivas modificaciones; para que muchos de los que intentan o trabajamos con LEDs tengamos a la mano un driver de bajo costo y hecho por nosotros mismos, que además resuelva la pregunta de muchos en el foro que día a día quieren conectar éste famoso LED de 10W.
Saludos.

PD: quedo pendiente con el número de espiras de las bobinas en lamparas de bajo consumo y aclaro que controlar la corriente es relativamente fácil con módulos o integrados como los de PI que incluyen software que nos dice directamente todo lo que debemos utilizar.. incluyendo el tamaño del núcleo y numero de espiras... pero entonces pierde la simplicidad y aumenta la dificultad de encontrar los componentes.
02/09/2013 #9
Moderador general

Avatar de DOSMETROS

Hay una fuente de Ejtagle con todos los cálculos . . . buscala
03/09/2013 #10

Avatar de blanko001

Desarmé una bobina de una lampara de bajo consumo, he observado que algunas traen el cable de mayor sección. La que desarmé era algo fino y tenía 315 espiras.

Prueba 1:
Primario: 80 espiras
Secundario de retroalimentación: 12 espiras
Secundario útil: 24 espiras

Intenté utilizar alambre fino y doble como sugerencia de daniel lopes, pero se me hizo un enredo... entonces opté por un calibre mayor.

Resultados, fusible quemado...

Creo que empezaré de nuevo....

DOSMETROS: veo un ampli con fuente de Ejtagle, a eso te refieres?
03/09/2013 #11
Moderador general

Avatar de DOSMETROS

Explicaba el cálculo del transformador . . .
03/09/2013 #12

Avatar de blanko001

En transformadores de fuentes conmutadas supongo que también es válido decir que:

(V1/V2)=(N1/N2)=(I2/I1)

Bueno por otro lado realicé lo siguiente. Con alambre fino (quedo debiendo el calibre) realicé todos los bobinados así:

Primario: 170 Espiras, 2 hilos en paralelo.
Secundario útil: 30 Espiras, 8 hilos en paralelo.
Secundario de retroalimentación: 20 espiras. 6 hilos en paralelo.

Con ese transformador realicé la siguiente prueba con carga (LED de 10W) y los siguientes valores de Zéner de retroalimentación:

Zéner 6.8V: I LED: 0.21A, V LED: 8.31V
Zéner 7.5V: I LED: 0.171A, V LED: 8.3V
Zéner 10V: I LED: 0.1708A, V LED: 8.29V

Noten como con el Zéner mas bajo en la retroalimentación hizo posible entregar mayor corriente en el secundario 0.21A, mi meta es lograr entre 0.7A MIN - 0.85A MAX ya que la corriente de operación del LED es de 0.9A.

No dispongo por el momento de Zéner de menor valor por el momento, solo uno de 3.3V prefiero utilizar primero uno de 6.2V y 5.1V porque aunque se puede predecir que la corriente puede subir no puedo saber en cuanto lo hará y no quiero estropear el LED.

Alguien tiene una opinión? algo que se me escape? Todo es bienvenido.
Saludos!
03/09/2013 #13

Avatar de blanko001

UPDATE:

compre los respectivos Zéner de 6.2 y 5.1V.... pero veo que si los conecto cae la tensión a la salida, por ende decae el brillo del LED.

Hoy he bobinado como 6 veces en configuraciones distintas, si bien he logrado buen brillo, no logro llegar a la meta. Por ahora voy en 8.7V y 300mA (a mi me parece que puede ser mas, no se si el multímetro barato que tengo sea una basura en fuentes conmutadas), he llegado a aumentar las espiras de ambos devanados, por ejemplo el primario con 240 espiras dobles de alambre fino, no se si sea mas eficiente utilizar un primario con 160 espiras triples de alambre fino.

Personalmente creo que la "falencia" está en los cálculos de los devanados... pero para empezar no comprendo muy bien como logra oscilar el circuito para estimar la frecuencia y poder calcular el transformador.
04/09/2013 #14


Hola a todos , caro blanko001, yo sugiro usteds volver a lo premero transformador pero con mas hilos en paralelo incluso en lo secundario que alimenta lo LED.
!fuerte abrazo y buena suerte en tu desahollo!
Att.
Daniel Lopes.
04/09/2013 #15

Avatar de blanko001

He logrado los 650mA (con muy buena luz y ya calienta el disipador); sobre los 700mA habré cumplido la misión... en parte.
Me falta ir a comprar algo de alambre (ya no tengo para mas pruebas). El transistor que he utilizado es el mas "grande" de las de bajo consumo: MJE13007 ya que como estoy en fase de pruebas es siempre mejor contar con mas amperios antes de dañar los mas peques.

En el transcurso del experimento me he dado cuenta que el circuito puede alimentar otros LED de por ejemplo 1W, 2W, 5W... y ahora el de 10W. Ya que manipulando el valor del Zéner tendremos un margen de posibilidades, además nos permite bobinar de acuerdo al caso (la sección) ya que no siempre necesitamos la misma corriente, ésta depende de la naturaleza del LED que utilizaremos.

Muchachos he notado de otros driver para LED (comprados desde China) donde sus trafos calientan en alto grado se puede decir (muy caliente al tacto), de manera normal en electrónica diría yo... El trafo de este circuito también lo hace similar a los drivers chinos. He querido experimentar encendiendo el circuito un par de horas con el LED y todo... ¿con cuántas horas puedo decir que pasó la prueba y no terminará con un trafo estropeado?
04/09/2013 #16
Moderador general

Avatar de DOSMETROS

Hay alambres de 180ºC de trabajo , otros de 120ºC y los viejos oleoresinosos de 80ºC
04/09/2013 #17

Avatar de blanko001

Buena info DOSMETROS; he escuchado algunos que aparentemente son mas resistentes a la temperatura y se denominan doble capa... es decir doble baño de barniz dieléctrico. Lo malo es que en la tienda donde voy a comprarlo me dicen: no hemos escuchado lo que dice... todo es igual... y yo quedo como en las historias de condorito ¡PLOP!

Entonces como quien dice bobinar y esperar que tenga buenos resultados.

Bueno les comento que no esperé mucho por ir a comprar mas alambre (en la tienda citada ) y realicé el bobinado nuevamente así:

PRIMARIO: 160 espiras, 3 hilos en paralelo.
SECUNDARIO PRINCIPAL: 17 espiras, 10 hilos en paralelo
SECUNDARIO RETROALIMENTACIÓN: 21 espiras, 5 hilos en paralelo

(al fin encontré la relación de espiras)

También reconsideré el circuito así:



En consiguiente he obtenido unos 740mA sobre el LED con Zéner de 15V (me parece bien dejarlo así), si aumento el Zéner a 16V obtengo facilmente 850mA... EUREKA!

Unas imágenes... (disculpen el desorden)

Una con el LED apagado:


Ahora el LED encendido:


Una mas...


Bueno me resta seguir mejorando el trafo, estoy seguro que con 240 espiras del primario y re-calculando los secundarios evito forzar el transistor 13007, a propósito, alguien me puede decir como hago para medir la corriente que atraviesa el transistor (Ice) ya que supongo es continua pero a la frecuencia de oscilación del circuito. Es para conocer cuanta corriente atraviesa por el transistor y medir luego con el otro transformador.

Como es de esperar la corriente en el LED aumenta cuando existe aumento de la temperatura, por ese motivo los LED son alimentados con fuentes limitadas en CORRIENTE, me falta verificar hasta donde sube dicha corriente.

Se me escaparán datos pero espero me puedan dar ideas a cerca de mis inquietudes, gracias por la ayuda que me brindan.

Saludos

Nota: los diodos marcados como UF en el diagrama, en efecto son diodos ultra-rápidos.
Imágenes Adjuntas
Tipo de Archivo: jpg LED DRIVER.jpg (43,5 KB (Kilobytes), 752 visitas)
Tipo de Archivo: jpg DSC02138.JPG (119,2 KB (Kilobytes), 715 visitas)
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Tipo de Archivo: jpg DSC02140.JPG (112,3 KB (Kilobytes), 702 visitas)
06/09/2013 #18

Avatar de blanko001

Dejo la vista superior (pines abajo) del transformador y como debe ser bobinado.
Las flechas indican el sentido de bobinado. El color rojo representa al primario, de verde el secundario "util" o para el LED, por último aparece el azul que es la retroalimentación. Además se tiene el número de pines como fueron dispuestos en el esquemático del circuito.



Ya bobiné de nuevo ahora de la siguiente manera:
Primario: 240 espiras, 2 alambres en paralelo.
Secundario LED: 26 espiras, 8 alambres en paralelo.
Retroalimentación: 32 espiras, 2 alambres en paralelo.

Nota: he utilizado en todos los casos AWG35, aún no he realizado pruebas de corriente, tensión, temperatura, ni estabilidad del circuito con el nuevo trafo. Enciende LED con buena potencia: Sí. Cuando pueda realizará mas pruebas y actualizo la información.

Saludos.
Imágenes Adjuntas
Tipo de Archivo: jpg trafo.jpg (54,7 KB (Kilobytes), 709 visitas)
08/09/2013 #19

Avatar de blanko001

Señores (as) una pregunta que deseo que me aclaren...
¿En transformadores de fuentes conmutadas también es válido decir que (V1/V2)=(N1/N2)=(I2/I1)?

Comprendo que esa es una simple relación que todos utilizamos al bobinar trafos a 50Hz o 60Hz, pero nunca lo había pensado para otras frecuencias.

Por otro lado agrego que ya se puede controlar por corriente el circuito, como defecto es que debo unificar el negativo proveniente de rectificar a la entrada y el negativo del secundario, es decir, NO TOCAR LOS CABLES DEL LED.

Estoy trabajando en la versión mas avanzada con optoacoplador (aumenta a un par de componentes mas pero es mas segura).

Las 2 versiones limitan CORRIENTE y se puede ajustar. Bueno, les dejo la duda y en el transcurso de la semana subiré resultados.

Saludos
08/09/2013 #20

Avatar de palurdo

creo que con la topologia de esa fuente debe de haber un problema de rendimiento. La topologia del esquema es flyback. Esta topologia es muy simple y basicamente el transformador almacena energia del primario en Ton y entrega la energia al secundario en Toff. La energia almacenada en un transformador flyback se situa en el gap de entrehierro del nucleo (el cual suaviza la histeresis de este). Si se usa un trafo sin entrehierro y solo circula corriente por un bobinado cada tiempo, aparecera una FCEM (por la inductancia del bobinado) que limitara el paso de corriente por el, o en el caso de pocas vueltas el nucleo se saturara muy rapido y se calentara haciendo que el rendimiento de la fuente sea pobre.

Yo cuando tenga un rato probare a probar a hacer una fuente en semipuente capacitivo. Ademas si quiero usarla con los 13003 a 220 no queda otra...
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