LEDs a 220Vac

Aquí les mostrare una forma sencilla y eficaz de conectar leds a 220Vac
Este circuito es extremadamente simple, pero mejorable a la vez, en mi caso no le he puesto ningún capacitor electrolítico de filtrado a la salida del puente rectificador, lo que podría generar algún parpadeo que depende de la persona se perciba o no.
El circuito es el siguiente y luego explicare la forma de calcular los componentes.

 
Como podemos ver en el circuito, tenemos una fuente de corriente alterna V1, la cual sera nuestro suministro eléctrico, en mi caso 220Vac 50Hz.
Tenemos un fusible FU1 que puede o no ir, pero es una medida de seguridad mínima. El calculo del mismo sera en función de la corriente de consumo de todo el circuito.
Luego le sigue el capacitor de Poliester C1, el mismo posee una de las funciones mas importantes del circuito ya que sera el encargado de limitar la corriente a todo el circuito para que no explote.
Luego tenemos el puente rectificador BR1 y aquí es donde pueden o no poner un capacitor electrolítico para completar la fuente y que no se vea el parpadeo de los leds.
Después vemos una resistencia limitadora para los leds y por ultimo los leds en serie. Notese que hay puntos suspensivos ya que de esto depende la cantidad de leds a utilizar.
La resistencia R2 debe ser de entre 680k y 1M en 1/4W, cumple la función de descargar el capacitor C1 de forma amortiguada y de protección ya que si tocamos el capacitor "luego de desenchufar el sistema" la resistencia debería servir para descargar el mismo.

Ahora los cálculos:

1) Elegimos la cantidad de leds a utilizar, y el tipo de led.
Para este ejemplo serán 50 Leds blancos de 20mA y 2,8V.
Esto nos da una caída de tensión entre los extremos de la serie de leds de 2,8V*50=140V, la corriente es la misma 20mA para toda la rama ya que el circuito es serie.
2) Elegimos la resistencia limitadora R1, para esto podemos utilizar una R del valor que queramos o bien no utilizarla pero recomiendo limitar el circuito minimamente en mi caso son solo 100ohms lo cual tendrá una caída de tensión de E=100*20mA=2V, es poca tensión en función de los 140V que utilizan los leds pero cumple las veces de limitadora. De todas forma el limite mas fuerte lo tiene el capacitor C1.
3) Elegimos el puente de diodos, que en nuestro caso sera de 1A por 400V, podría ser de menor valor pero es el mínimo que he conseguido y nos sobra. no hay mucha diferencia de precio con otro de menor valor.
4) Ahora viene el calculo del capacitor lo cual es lo mas importante del circuito. 
Para que lleguen 20mA al circuito debemos utilizar el capacitor como una resistencia, pero como en corriente alterna tenemos en juego al tiempo, podemos aprovechar las propiedades del capacitor.
siendo la formula de reactancia capacitiva Xc=1/(w*C) donde Xc es la reactancia capacitiva que se mide en ohms, w es omega el cual representa 2*pi*f donde pi es 3,1415..., y f es la frecuencia de trabajo que en nuestro caso son 50Hz (frecuencia del suministro eléctrico). por ultimo el valor C sera el del capacitor medido en Faradios.
Para un valor de 20mA en 220Vac tenemos que la resistencia debe ser R=(220V-140V)/20mA=4000ohms.
Ahora calculamos el capacitor. C=1/(w*Xc) donde C=1/(314*4000)=729nF es decir debemos poner un capacitor de 796nF el cual a una frecuencia de 50Hz funcionara como una resistencia de alterna de un valor de 4kohms, el valor de tensión del capacitor debe ser de al menos 250V, y el material debe ser poliester.
si bien no es un valor normalizado debemos buscar un aproximado. que podría ser unir en paralelo dos capacitores de 390nF quedando así un total de 780nF.


 

14 comentarios:

  1. Hola, es que tengo una duda, respecto a que restaste 220 -140 volt AC rms, puesto que digamos los 140 volt Ac rms, después de rectificar darían 198 volt pico, y esto usando la integral 1/T int (0 a T) de Vp*sen(wt)d(wt) se obtiene que el voltaje promedio rectificado (No filtrado) de onda completa ignorando la caída de tensión en los diodos es = a (2*Vp)/pi osea (2*140)/3.1416 = 89.12 volt, que es lo que mediría un voltimetro en DC después del puente rectificador obviamente, osea, cada led tendría una caída aproximada de 1.7825 volts promedio (ignorando la resistencia limitadora de protección de los leds la de 100 ohm), pues uso promedios puesto que eso es lo que se mide en el voltimetro aproximadamente, estoy en lo correcto?

    ResponderEliminar
    Respuestas
    1. Hola! estas en lo correcto, pero los cálculos utilizados son discretos, ya que la mayor cantidad de publico del sito no suele tener conocimientos de Calculo Diferencial/Integral, de esta forma se puede "Aproximar" con cálculos simples de nivel medio. Claramente siempre se puede cuantificar el algoritmo pero no viene al caso para este proyecto tan pequeño!
      Igual es valido claramente, si tenes los conocimientos suficientes como para calcular el algoritmo con herramientas mas avanzadas, va a ser mejor y mas aproximado tu calculo!
      Saludos!

      Eliminar
  2. Hola, y esto no lo puedes hacer para 110V? Yo conozco poco de electrónica.
    Gracias
    Miguel

    ResponderEliminar
    Respuestas
    1. Para 110Vac es el mismo circuito solo varia el capacitor de poliester de la entrada "C1", para 220V sera de 780nF y para 110V podes poner uno de 390nF. Ojo depende del brillo que desees, si queres sobrealimentar los leds (aumenta el brillo, pero disminuye la vida util del led) tenes que aumentar el valor de C1.
      Saludos!

      Eliminar
  3. muy bueno el proyecto..pero tengo una inquietud...hace tiempo que quiero saber que valor debe llevar el fusible en estos circuitos...como se calcula la capacidad del fusible...muchas gracias...mi correo es...tres.fases@hotmail.com saludos

    ResponderEliminar
    Respuestas
    1. Hola como estas, el tema de los fusibles es muy sencillo, básicamente tenes que saber cual va a ser el mayor consumo de tu carga, si es que en algún momento va a tener un pico de consumo (esperado y conocido) también hay que tenerlo en cuenta. Por ejemplo si tenes una carga que consume 800mA que no va a tener ningún pico de consumo, podes usar un fusible de 1A, y vas a proteger el sistema. Ahora si tenes por ejemplo un motor que requiere de un pico de consumo importante vas a tener que calcular el fusible en función de ese pico.
      Otro ejemplo muy practico y común es el del transformador:
      Supone que tenes un transformador de 220Vac a 12Vac con 2A en el secundario. Es decir en el secundario vas a tener 24W, si el transformador seria ideal y perfecto en el secundario tendrías que transformar 24W también pero como existen perdidas, se calcula un 40% de perdida... por lo que para tener 24W en el secundario tenes que tener unos 60W, entonces en el devanado primario de 220Vac, vas a tener una corriente de 0.272A, entonces podes poner un fusible de 300mA en el primario, y uno de 2,5A en el secundario, de esta forma te queda protegido el circuito (desde el secundario) y la red eléctrica (desde el primario). Tene en cuenta que hay fusibles lentos, rápidos, ultra rápidos, etc..., esto depende de lo que estés alimentando. En el primario podes poner un fusible lento, pero en el secundario si estas manejando circuitos electrónicos y demás tal vez te convenga uno rápido ya que un exceso de consumo pueda quemar la electrónica que alimentas, y si el fusible es rápido, corta ese exceso de consumo de forma casi instantánea.
      Espero que te sirva. Saludos.

      Eliminar
  4. Hola una pregunta el capacitor da 796nf en micro como seria?0.79 algo así o queda así como está pregunto m gusta todo esto pero nose mucho de electrónica gracias de ante mano

    ResponderEliminar
    Respuestas
    1. Hola como estas?, el capacitor de 796nF equivale a 0.796uF, no es un valor normalizado por lo que vas a necesitar alguno que este por debajo o por encima, si pones uno mas grande la corriente aumenta y corres riesgo de quemar algún componente del circuito, si pones uno mas chico disminuye la corriente y no se quema nada pero por ejemplo los leds pueden iluminar un poquito menos. Por ejemplo tenes 680nF o 0.680uF que podes usar, no es tan chico, o podes poner ese en paralelo con uno de 100nF o 0.1uF asi llegas a los 780nF o 0.780uF, recorda que estos capacitores deben ser de 400V, lo ideal es que sean del tipo X2, pero si no conseguir podes usar poliester.
      Tene en cuenta también que en este circuito tenes unos 300Vdc y 220Vca en todo el sistema, por lo que tenes que tomar las precauciones eléctricas.
      Saludos!

      Eliminar
    2. Hola como estas? estoy realizando un cartel con leds , una cosa asi como 2000 leds , y quisiera saber si hay alguna circuito de protección por sobre tension para este circuito . o que me aconsejas realizar . Saludos

      Eliminar
    3. Hola, como estas?, 2000 Leds, tenes que hacer un circuito serie/paralelo ya que por ejemplo para leds de 2.5V, tendrias unos 120 para llegar a 311Vdc aproximadamente.
      son unas 17 series de 120 leds que estaran en paralelo, de ahi tenes que ver el consumo, ya que a 15mA por led por ejemplo tenes 15mA por las 17 series 2.6A aprox, es un consumo importante, este circuito de este post no te va a responder a esa potencia, habria que rediseñar todo y las protecciones son en base a ello.
      Para proteger sobretensiones tenes que usar MOV (Varistores) o TVS (Supresores).
      Saludos!

      Eliminar
  5. Respuestas
    1. Hola, no veo el error en la nota, 220Vac 50Hz.

      Saludos.

      Eliminar
  6. Buenas.
    una pregunta sobre este circuito, tengo lo que quedo de un televisor led, lo único sano son los led y me prestaron una placa de fuente para poder medir las tensiones y consumos. los cuales me dieron que los led están a 110v y unos 240mA, según yo es mucha corriente para este circuito, pero me gustaría saber si es posible su funcionamiento.
    Desde ya muchas gracias.
    Sebastian.

    ResponderEliminar
    Respuestas
    1. Hola, como estas, podes usar el circuito, pero vas a necesitar capacitores grandes para atenuar eso y son complicados de conseguir, a menos que trabajes a menos corriente (menos brillo).
      Saludos.

      Eliminar