Restauratie van zonne-tuinverlichting op netvoeding - Ajarnpa

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-01-30 11:17

Dit is echt een vervolg op enkele van mijn eerdere projecten op netstroom, maar is nauw verwant aan de eerder gedocumenteerde LED Teardown.

Nu zijn we er allemaal op uit gegaan om ze in de zomer te kopen, die kleine bloemborderlampjes die op zonne-energie werken en overdag opladen en zodra de nacht begint, fungeren ze als een bordertuinverlichting. Natuurlijk hebben ze een beperkte levensduur goedkope importen die lijden onder het goede oude Britse weer met kapotte accu's en soms gewoon kapotte zonnepanelen.

Normaal gesproken koop je deze dingen in verpakkingen van 4 of meer en de lichtbron is een enkele low power led van de goedkope variant. Eenmaal dood gooien we ze in de prullenbak en gaan ze naar de vuilstort. Nou, het zette me aan het denken, waarom niet ombouwen naar een netvoeding met 10W LED's. Het zou echter veilig moeten zijn en beschermd tegen het weer en het moet goedkoop zijn. Zou het kunnen, vroeg ik me af, en zou 10W te veel zijn? Op de foto's kun je zien dat de lichtbron een buisvormig ontwerp is van ongeveer 60 mm diameter van roestvrij staal en een plastic diffuser. plus nog een buisvormig deksel dat bovenop past met het zonnepaneel erin. Het eerste wat ik deed was de originele kleine witte led en het vierkante zonnepaneel in het dak verwijderen. Het idee hiervoor is om de led's op een plaat te monteren die aan een koellichaam is bevestigd en naar boven gericht is door de opening van het zonnepaneel.

Stap 1: De LED-specificatie:

Nadat ik onlangs een aantal 10W enkele COB-led's had gekocht, vroeg ik me af of het mogelijk zou zijn om een enkele te gebruiken en een schakelende voeding rechtstreeks van het lichtnet te gebruiken [240V niet geïsoleerd] Kandidaat was een buck-schakelmodus power driver-chip FL7701 en inductor 1.4mH coilcraft. Helaas werkt de conversie van 240v naar de FW van het COB-blok [12V] niet gemakkelijk omdat de stroom die nodig is door de COB veel groter is dan de driverchip aankan als je 10W wilt. De chip kan 0,5A aan, wat bij een voorwaartse spanning van 12v maar 5W zou opleveren. Je zou een voorwaartse converter-schakelmodus met isolatie kunnen gebruiken die het werk zou doen, maar de kosten beginnen te stijgen, dit moest tenslotte goedkoop en vrolijk zijn. Dus hoe kon ik 10W krijgen met slechts 0,5 A stroom. Welnu, gezien de theorie van behoud van energie, is de enige manier om het wattage te verhogen, het verhogen van de spanning, en de enige manier waarop ik dat zou kunnen doen, zou zijn om de voorwaartse spanning van de led's te verhogen door meer dan één van hen te gebruiken. Als je naar mijn LED Teardown-instructie kijkt, kun je zien waarom ze dit in dat ontwerp hebben gedaan. Bladerend op EBAY vond ik gemakkelijk enkele 1W led's met een voorwaartse spanning 0f 3V@330mA. Als ik er nu 10 zou gebruiken en ze onder de @266mA zou lopen, zou ik eindigen met 10 x 3 x0.266A=8W … dichtbij genoeg. De onderdoorgang heeft een tweepolige benadering ….houd de warmte laag en behoud of verleng daarom de levensduur. Lagere junctietemperatuur betekent vrolijke lichten.

Stap 2: De LED-basis

Als we naar de foto's van de tuinverlichting kijken, is er een methode nodig om deze LED's te monteren en natuurlijk, als ze 266mA zinken, moeten we 8W aan energie erover kwijt, waarvoor een koellichaam nodig is. De binnendiameter van de roestvrijstalen buis is iets minder dan 57 mm, dus als ik een van de elektronica in een afgesloten plastic buis zou kunnen monteren en aan de binnenkant van de buis zou kunnen installeren. Ik zou dan de plaat met leds naar beneden op de behuizing kunnen monteren die dan de diffuser zou verlichten. Dus hoe zouden we de leds regelen?

Allereerst sneed ik een 46,5 mm cirkel van aluminium met een gat in het midden met behulp van een gatenzaag [zie foto] en met behulp van een dubbelzijdige heatsink-tape die aan één kant bedekt was. Je kunt deze tape op ebay krijgen en het is redelijk goedkoop, normaal gebruikt voor heatsink bijlage zie foto. Het aluminium was een oude behuizing van de voeding, maar je kunt dit waarschijnlijk op ebay kopen. Ik heb een stuk van 2 mm dik gebruikt. Je moet het metaal van de basis van de led afdekken en isoleren, maar nog steeds een goede thermische geleidbaarheid hebben. Gebruik een dubbele lap thermische tape die orthogonaal in twee lagen is gelegd. Dit zal de thermische geleidbaarheid veranderen en we verliezen nog eens 20 graden c over de kruising, maar dat is wat er nodig is. Ik zal dit later opnieuw bekijken en misschien kijken naar een volledig afgesloten aqualusie-oplossing, maar niet voor nu.

Stap 3: Basisplaat

Vervolgens heb ik Autocad gebruikt om uit te leggen waar de leds op de basis moeten komen. Zie de foto's hiervan als pdf's bijgevoegd.

Ik heb het ontwerp op schaal afgedrukt en een perforator gebruikt om een montagesjabloon van de lay-out te maken als een ruwe richtlijn. Door dit over mijn plakkerige basisplaat te leggen, tekende ik de omtrek van de cirkels op de tape.

Vervolgens legde ik de leds neer zodat ik wat kopertape kon plaatsen die ik zou gebruiken om de leds op het oppervlak van de isolerende thermische tape te verbinden.

Om ervoor te zorgen dat er geen kopertape aan de onderkant van de "slak" werd geschonden, heb ik ze allemaal aan elkaar gesoldeerd. Natuurlijk moet je ervoor zorgen dat kathoden naar anodes gaan. Je kunt ze gewoon naar beneden plakken en wat aansluitdraad tussen de pinnen gebruiken, hoewel het gebruik van kopertape helpt om een deel van de warmte in de tape af te voeren. Wat warmte betreft, deze genereren er veel van, dus hebben ze een vrij groot koellichaam nodig. Ik koos voor een 40x40x30 H koellichaam dat de bodemplaat op ongeveer 58-60 graden C houdt. Toevallig past zijn maat netjes in de verwijderde zonnechip. per watt en zeg 1 deg C per watt van plaat tot geval zou dit een junctietemperatuur van (8x1)+4= ongeveer moeten betekenen. 60+12 graden C =72 graden C wat redelijk zou moeten zijn.

De totale spanning over de leds zal 10 x 3v of daaromtrent zijn, dus de volgende fase zal de stroom door de leds testen.

De bijgevoegde PDF heeft een overzicht om als sjabloon te gebruiken, maar u kunt altijd uw eigen ontwerp maken.

Bekijk de easam-bijlage die u kunt downloaden om de eviewer te bekijken

Stap 4: Bovenste montage

We zeiden eerder dat we hiervoor een FL7701-stuurprogrammachip zouden gebruiken en spelen met de xcel-spreadsheetontwerper kwam met een reeks figuren die mogelijk zouden kunnen werken. De sleutel tot de buck-converter was om de rimpel terug te brengen tot iets redelijks, gezien de RMS-waarde die we nodig hadden. Rimpeling heeft een directe invloed op de grootte van de spoel en de frequentie van de werking en heeft een indirect effect. Dus als we de rimpel vergroten, moeten we de grootte van de inductor vergroten en de enige manier om de vereiste inductantie te verminderen, is door de frequentie te verhogen.

Hier zijn de gesoldeerde LED's die over mijn sjabloon zijn gelegd voordat ze worden vastgeplakt. Let op het gebruik van het koellichaam waarvan de plaat aan de onderkant is geplakt met de gemonteerde leds.

Verhoging van de stroom tot 266mA RMS door de piekstroom aan te passen tot 500mA, stel de spanning in op iets meer dan 30v over de leds, wat inhoudt dat de spanning in feite bijna 3v vooruit was als we 10 leds hebben. Merk op dat de berekening 286mA verwachtte, terwijl we in werkelijkheid slechts 266 konden beheren. De frequentie had 101 Khz moeten zijn, maar kijken naar de scope leek een beetje onder. Ik zal het schema en de driver en golfvormen bespreken in de volgende stap.

Dus bij het aansluiten verlichtte de grondplaat als een kerstboom. Korte opmerking hier over veiligheid. Dit is een niet-geïsoleerd ontwerp, dus alles wat op netniveau kan worden gebracht, moet grondig worden geaard. Dit omvat het koellichaam dat, als je goed kijkt, een paar gaten heeft die via een aardingslabel zelf taps moeten worden gemaakt naar het koellichaam en het roestvrijstalen metaalwerk en de binnenkomende netaarde. Wees voorzichtig met de bedrading van de leds dat er geen kortsluiting plaatsvindt tussen de leds en massa. Als dit het geval is, verschijnt er een grotere spanning dan de ontworpen spanning over de leds en zullen ze snel vernietigen. aan geïsoleerde stukken metaal zou een gevaar vormen.

Stap 5: Testen en schema

Dus laten we een sprong terug nemen en kijken wat we nodig hebben om de leds aan te sturen. We hebben al gezegd dat we 266mA of daar ongeveer moeten ondersteunen, dus we hebben de cijfers al gedaan.

Verwijzend naar de schematische opmerking het volgende:

Inkomend via zekering 1 naar bruggelijkrichter en vervolgens naar filterspoel met twee c's.

D1 is de hersteldiode en het middel om de stroom op de inductor te verlagen. Q1-poort wordt aangedreven door pin 2 van FL7701 via R3, waarbij D2 helpt om de lading uit de poort te vegen op de negatieve slag van de FL7701. De frequentie van de uitgang wordt ingesteld door R5/R4. Een paar pinnen hebben enige ontkoppeling en de CS-pin..pin1 is de stroomsensor die de spanning en dus de stroom door R6 bewaakt. Raadpleeg de piekstroom in R6 van 0,5 A, waardoor de IC wordt gereset en afgebouwd, klaar voor de volgende op periode. Let op wat er ontbreekt in dit circuit. Er is geen vereiste voor een grote gelijkrichter DC-kap voor de ingang. De FL7701 zorgt op slimme wijze intern voor de ingangsvariaties. Aangezien dit meestal een duur onderdeel is, helpt het om kosten te besparen. Nadat de PCB was gevuld, controleerde ik de rimpel. Het gebruik van een stroomsonde op de kathode van het ledblok gaf een rimpel van 150 mA en de gemiddelde stroom met behulp van de meter werd gemeten als ongeveer. 260mA. Dit is 100mA op het maximum voor de leds en laat ze koeler werken, waardoor hun levensduur wordt verlengd. De frequentie werd gemeten als 81 Khz en nam af als 1.71us. Dit is 13% van de mogelijkheden van de chip/inductor, dus het zou goed moeten zijn. Het uitgangspunt voor dit hele ontwerp was het gebruik van een 1,4 mH standaard coilcraft-inductor

Stap 6: PCB-constructie

Merk op dat de afbeeldingen van het prototypebord zijn met enkele fouten die ik heb gecorrigeerd op de nieuwe geüploade pcb-lay-outs. Let op de jumpers erop om een verkeerde pinning te omzeilen….doh. Dit veroorzaakte wat blowups voordat ik me de fout realiseerde… moet moe zijn geweest!

Er zijn een paar van de bovenkant en een van de onderkant.

Stap 7: Alles samenbrengen

Dus hier is het in elkaar geschoven. Ik zal later een stuklijst met alle benodigde onderdelen bijvoegen. Enkele dingen om op te letten. Ik heb het koellichaam aan de bovenkant geaard en door het apparaat naar een aardingspunt aan de onderkant geleid. Dit wordt vervolgens terug geaard naar de voeding. Wees hier voorzichtig mee. De kathode van de laatste LED is ongeveer 30V onder de pieknetspanning van 310V. Dit zal pijn doen als het wordt aangeraakt, dus het moet geïsoleerd worden gehouden en alle metalen onderdelen die in contact zouden kunnen komen, moeten met bouten aan de aarde worden bevestigd om een duidelijk pad voor foutstroom te garanderen. Let op het gebruik van kabelwartels aan de boven- en onderkant om te voorkomen dat water zijn weg naar de elektronica. De aardschroef aan de onderkant fungeert als stop voor de "bus" van het lichtnet en er is een afvoergat voor het geval er vocht naar binnen komt. Dit is geen waterdichte container, maar het lichtnet wordt uit de weg gehouden van vingers en de het afvoergat bevindt zich ruim boven het maaiveld. Het bovenste koellichaam heeft wat afdichting nodig rond de bovenkant en dit moet nog worden voltooid. Ik ben van plan dit voor de zomer in de tuin te zetten en waarschijnlijk later nog enkele andere toe te voegen.