El -drevet Solar Garden Light Restoration: 7 trin

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sidst ændret: 2024-01-30 08:28

Dette følger virkelig fra nogle af mine tidligere strømforsyningsprojekter, men er tæt forbundet med LED -nedrivningen, der tidligere er dokumenteret.

Nu er vi alle gået ud og købte dem om sommeren, de små blomstergrænselys, der er solcelledrevne og oplades i løbet af dagen, og når natten først starter, fungerer de som et grænselampe. Selvfølgelig har de et begrænset liv billig import, der lider i det gode gamle britiske vejr med fejlslagne batteripakker og nogle gange bare svigtede solpaneler.

Normalt køber du disse ting i pakker med 4 eller flere, og lyskilden er en enkelt laveffekt -LED af den billige sort. Når de er døde, smider vi dem i skraldespanden og går til losseplads. Det fik mig til at tænke, hvorfor ikke konvertere det til en strømforsyningsenhed med 10W LED'er. Det skulle dog være sikkert og beskyttet mod vejret, og det skal være billigt. Kunne det lade sig gøre, spekulerede jeg på, og ville 10W være for meget? På billederne kan du se, at lyskilden er et rørformet design med en diameter på omkring 60 mm i rustfrit stål og en plastdiffusor. Plus et andet rørformet låg, der passer ovenpå med solpanelet i. Den første ting, jeg gjorde, var at fjerne den originale lille hvide LED og det firkantede solpanel i taget. Idé til dette er at montere LED'erne på en plade, der er fastgjort til en køleplade, der vender opad gennem solpanelets åbning.

Trin 1: LED -specifikationen

Efter for nylig at have købt nogle 10W single COB LED'er, spekulerede jeg på, om det ville være muligt at bruge en enkelt og bruge en switch mode strømforsyning direkte fra lysnettet [240V uisoleret] Kandidat var en buck switch mode driver driver chip FL7701 og induktor 1.4mH coilcraft. Desværre fungerer konverteringen fra 240v til FW for COB -blokken [12V] ikke let, da den nødvendige strøm gennem COB'en er langt større, end driverchippen kan klare, hvis du vil have 10W. Chippen kan håndtere 0,5A, som med en fremspænding på 12v kun ville bringe dig til 5W eller deromkring. Du kan bruge en fremadskifteromskifterfunktion med isolering, som ville gøre jobbet, men omkostningerne begynder at stige, trods alt dette skulle være billigt og muntert. Så hvordan kunne jeg få 10W med kun 0,5 A strøm. I betragtning af bevarelsen af energiteori er den eneste måde at øge wattforbruget på at øge spændingen, og den eneste måde, jeg kunne gøre det på, er at øge forspændingen af LED'erne ved at bruge mere end en af dem. Hvis du ser på min LED -nedrivning, der kan instrueres, kan du se, hvorfor de gjorde dette i det design. Ved browsing på EBAY fandt jeg let nogle 1W lysdioder med en fremspænding 0f 3V@330mA. Nu hvis jeg brugte 10 og under løb dem @266mA ville jeg ende med 10 x 3 x0.266A = 8W … tæt nok. Underkørslen har en to -polet tilgang…. Hold varmen nede og bevar eller forlæng derfor levetiden. Lavere krydsetemp betyder glade lys.

Trin 2: LED -basen

Når man ser på billederne af havelyset, er det nødvendigt at montere disse lysdioder, og hvis de synker 266mA, skal vi slippe af med 8W energi på tværs af dem, hvilket kræver en køleplade. røret er lidt under 57 mm, så hvis jeg kunne montere elektronikken i et forseglet plastrør og installere det på indersiden af røret, kunne jeg montere pladen med lysdioder vendt nedad oven på kabinettet, som derefter ville belyse diffusoren. Så hvordan ville vi arrangere lysdioderne?

Først og fremmest skærer jeg en 46,5 mm cirkel af aluminium med et centerhul ved hjælp af en hulsav [se billede] og ved hjælp af et dobbeltsidet kølelegemebånd dækket den ene side. Du kan få dette bånd på ebay og det er rimeligt billigt, bruges normalt til kølelegeme vedhæftet fil se billede. Aluminiet var en gammel strømforsyning, men du kan sandsynligvis købe dette på eBay. Jeg brugte et stykke 2 mm tykt. Du skal dække og isolere metallet fra bunden af LED'en, men har stadig god varmeledningsevne. Brug et dobbelt omgang termotape, der er lagt på tværs af ortogonalt i to lag. Dette vil ændre den termiske ledningsevne, og vi mister yderligere 20 grader c over krydset, men det er det, der skal til. Jeg vil besøge dette senere og måske se på en fuldstændig forseglet aqualusion -løsning, men ikke for nu.

Trin 3: BasePlate

Derefter brugte jeg Autocad til at lægge ud, hvor lysdioderne skulle gå på basen. Se billederne af dette vedhæftede som pdf'er.

Jeg printede designet i målestok og brugte en hulning til at lave en monteringsskabelon til layoutet til at fungere som en grov guide. Ved at lægge dette over min klæbrige bundplade tegnede jeg omridset af cirklerne på tapen.

Derefter lagde jeg lysdioderne ud, så jeg kunne få en positionering af noget kobberbånd, som jeg ville bruge til at forbinde lysdioderne på overfladen af det isolerende termiske bånd.

Da jeg sørgede for, at intet kobberbånd krænkede på undersiden af "sneglen" lodde jeg dem alle sammen. Selvfølgelig skal du sørge for, at katoder går til anoder. Du kan bare stikke dem ned og bruge en tilslutningstråd mellem stifterne, selvom brug af kobberbånd hjælper med at sprede noget af varmen ind i båndet. Til genstand for varme genererer disse meget af det, så du har brug for en temmelig stor køleplade. Jeg valgte en 40x40x30 H kølelegeme, der holder bundpladen på omkring 58-60 grader C. Det sker så, at hans størrelse passer pænt ind i den fjernede solchip. pr. watt og sig 1 grader C pr. watt fra plade til sag, dette skulle betyde en krydsetemperatur på (8x1)+4 = ca. 60+12 grader C = 72 grader C, hvilket burde være rimeligt.

Den samlede spænding over lysdioderne vil være 10 x 3v eller deromkring, så næste trin vil teste strømmen gennem dem.

Den vedhæftede PDF har en oversigt, der skal bruges som en skabelon, men du kan altid lave dit eget design.

Tjek easam -vedhæftet fil, som du kan downloade eviewer for at læse

Trin 4: Topmontering

Vi sagde tidligere, at vi ville bruge en FL7701 -driverchip til dette, og leg med xcel -regnearksdesigneren kom med et sæt tal, der kunne fungere. Nøglen til buck -konverteren var at få krusningen ned til noget rimeligt givet den RMS -værdi, vi havde brug for. Ripple har en direkte indflydelse på induktorstørrelse og driftsfrekvens og en indirekte effekt. Så hvis vi øger krusningen, skal vi øge induktorstørrelsen, og den eneste måde, hvorpå vi kan reducere den nødvendige induktans, er at øge frekvensen. Se det vedhæftede billede, der viser, hvad jeg gentog og var nøglen til værdierne på skematisk.

Her er de loddede LED'er lagt over min skabelon, inden de stikkes ned. Bemærk brugen af kølelegemet, som har pladen fastgjort til bunden med de monterede lysdioder.

Forøgelse af strømmen til 266mA RMS ved at justere spidsstrømmen til 500mA indstiller spændingen til lidt over 30v over lysdioderne, hvilket indebærer, at spændingen faktisk var tæt på 3v fremad, hvis vi har 10 leds. Bemærk, at beregningen forventede 286mA, mens vi i virkeligheden kun klarede 266. Hyppighed burde have været 101Khz, men at se på omfanget virkede lidt under. Jeg vil diskutere skematisk og driveren og bølgeformer på det næste trin.

Så stikket tændte bundpladen op som et juletræ. Hurtig bemærkning her om sikkerhed. Dette er et ikke -isoleret design, så alt, hvad der kan hæves til elnettet, skal jordes grundigt. Dette inkluderer kølelegemet, som, hvis du kigger godt efter, har et par huller, der skal tilspidses selv via en jordmærke til kølelegemet og det rustfrie metalværk og den indgående netjord. Vær forsigtig med ledningerne til ledningerne, så der ikke sker kortslutning mellem lysdioderne og jorden. Hvis det gør det, vises større end designet spænding på tværs af lysdioderne og vil ødelægge dem hurtigt. Jeg har en testopsætning, der har en isolerende transformer, men når den er tilsluttet direkte til elnettet, er den ene side af induktoren ved netpotentiale, som hvis den bliver tilsluttet isolerede metalstykker ville være en fare.

Trin 5: Test og skematisk

Så lad os tage et spring tilbage og se på, hvad vi har brug for til at køre lysdioderne. Vi sagde allerede, at vi skal understøtte 266mA eller der omkring, så vi har allerede gjort tallene.

Med henvisning til den skematiske note følgende:

Indgående gennem sikring 1 til at bygge bro ensretter derefter til filtrering induktor med to c'er.

D1 er genoprettelsesdioden og midlerne til at rampe strømmen ned på induktoren. Q1 -port drives af pin 2 i FL7701 via R3 med D2, der hjælper med at feje ladningen ud af porten på det negative slag på FL7701. Frekvensen for udgangen er indstillet med R5/R4. Et par stifter har en vis afkobling, og CS -stiften..pin1 er den aktuelle følelse, der overvåger spænding og dermed strøm gennem R6. Henvis til spidsstrømmen i R6 på 0,5A, hvilket får IC til at nulstille og rampe ned klar til næste på periode. Bemærk, hvad der mangler i dette kredsløb. Der er ikke krav om en stor ensretter DC -hætte til indgangen. FL7701 tager sig smart af inputvariationerne internt. I betragtning af at dette normalt er en dyr del, hjælper det med at spare på omkostningerne. Da PCB'et var fyldt, tjekkede jeg krusningen. Ved hjælp af en strømprobe på katoden i ledblokken gav krusning som 150mA, og den gennemsnitlige strøm ved hjælp af måleren blev målt til ca. 260mA. Dette er 100mA ned på max for lysdioderne og lader dem køre køligere og derfor forlænger deres levetid. Frekvensen blev målt til 81Khz og faldt ned til 1,71us. Dette er 13% af chip/induktorens muligheder, så det burde være fint. Udgangspunktet for hele dette design var i brugen af en 1,4 mH fra hylden coilcraft induktor

Trin 6: PCB -konstruktion

Bemærk, at billederne er af prototypekortet, som havde nogle fejl på, som jeg rettede på de nye uploadede pcb -layout. Bemærk springerne på den for at komme rundt med noget forkert fastgørelse ….doh. Dette forårsagede nogle blowups, før jeg indså fejlen … må have været træt!

Der er et par af oversiden og en af undersiden.

Trin 7: Sæt det hele sammen

Så her er det slotted sammen. Jeg vil vedhæfte en stykliste med alle de nødvendige dele senere. Nogle ting at passe på. Jeg jordede kølelegemet i toppen og førte den gennem enheden til et jordingspunkt i bunden. Dette jordes derefter tilbage til forsyningen. Vær forsigtig med dette. Katoden på den endelige LED er 30V eller deromkring under maksimal netspænding på 310V. Dette vil gøre ondt, hvis det berøres, så det skal holdes isoleret, og alle metaldele, der kan komme i kontakt, boltes ned til jorden for at sikre en fri vej for fejlstrøm. Bemærk brugen af kabelforskruninger top og bund for at stoppe vand, der finder dets vej ind i elektronikken. Jordskruen i bunden fungerer som et stop for lysnettet "beholder", og der er et drænhul, hvis der kommer fugt ind. Dette er ikke en vandtæt beholder, men lysnettet holdes ude af vejen fra fingre og afløbshul er godt over terræn. Den øverste kølelegeme har brug for tætning omkring toppen, og dette mangler stadig at blive afsluttet. Jeg agter at lægge dette ud i haven til sommeren og tilføje sandsynligvis nogle andre senere.