Uso dei LED in un circuito raddrizzatore a ponte

Come collegherei 4 LED in modo che possano fungere da raddrizzatore a ponte? Ho uno spazio limitato (l'interno di un fanale posteriore per bicicletta), quindi vorrei utilizzare i LED stessi per correggere la corrente alternata proveniente da un generatore di ruote di biciclette.

Inoltre, per limitare la corrente in modo da non superare la corrente diretta per ciascun LED, come dovrei calcolare il valore del resistore?

I LED in genere hanno limiti di tensione di rottura inversa molto più bassi ( Vrrm = da 5 a 15 Volt ) rispetto anche ai diodi al silicio più economici e più piccoli ( 1n4001 = 50 Volt, 1n4007 = 1000 Volt, 1n4148 = 100 Volt).

( Wikipedia )

La tensione diretta Vf invece è ovunque da 1,7 Volt per alcuni LED rossi, a 3,5 Volt o superiore per alcuni LED blu e bianchi. Confronta questo con un tipico Vf da 0,7 Volt per un diodo di rettifica al silicio standard.

In una configurazione con raddrizzatore a ponte intero, la tensione viene ridotta di 2 x Vf durante la parte di conduzione diretta del ciclo.

Pertanto, se si dovesse costruire un raddrizzatore a ponte con LED, la tensione di uscita calerebbe da 3,4 a 7 Volt o più, rispetto all'ingresso. La conduzione inizierà molto più tardi nella parte positiva del ciclo (una volta che la tensione sale sopra il LED Vf), rispetto a un diodo al silicio. Sarebbe finito anche prima. Inoltre, durante la parte inversa del ciclo, a seconda del LED specifico utilizzato, è probabile che il "diodo" entri nella conduzione entro l'intervallo della tensione di ingresso.

In altre parole, il ponte fornirà tensione durante una parte molto più piccola del ciclo CA rispetto ai diodi al silicio e fornirà anche una tensione inferiore.

Dato che il tuo scopo sembra essere effettivamente quello di illuminare i LED piuttosto che semplicemente rettificare la tensione, l'uscita del ponte potrebbe non avere importanza, ma è utile saperlo.

Un'alternativa suggerita se si desidera utilizzare i LED in questo modo particolare è quella di collegare i LED come si desidera, ma aggiungere un 1n4001 economico o minuscolo o simile, in serie il resistore di limite corrente e ogni LED. I diodi non sono molto più grandi dei resistori discreti che probabilmente userete.

Perché funziona :
i diodi al silicio bloccano la tensione inversa meglio di un LED, ovvero a una tensione molto più elevata.

Tuttavia, la raccomandazione rimane di utilizzare solo un IC ponte a 4 derivazioni integrato (unità singola da 35 centesimi, 800 Volt / 1 Ampere ) e di utilizzare i LED come in qualsiasi configurazione di circuito CC. Lo spazio necessario non aumenterà in modo significativo.

Per quanto riguarda il calcolo della resistenza di limitazione corrente :

Ottenere la tensione di picco del segnale CA della dinamo della bicicletta, utilizzando un multimetro con la modalità di tensione CA di picco, se disponibile, o la tensione CA RMS (più comune nei multimetri di base) e moltiplicando per 1,4142 per stimare la tensione di picco. Tutto questo mentre pedalate il più velocemente possibile con il ciclo sul cavalletto.

Aggiungi un fattore di sicurezza raddoppiando questa tensione di picco se, ad esempio, sei preoccupato per i LED bruciati a causa dell'alta tensione durante la velocità in discesa. I LED perdonano in qualche modo i picchi di corrente minori se sono per brevi periodi - Non è una sovracorrente che uccide un LED di solito, è l'incapacità di liberarsi del calore generato.

Ora, se Vmax è la tensione di picco regolata per la sicurezza, sottrarre il LED Vf da esso (2 x Vf se si utilizza il bridge, 2 x (Vf + 0.7) se si aggiungono i diodi al silicio), per ottenere la tensione Vres ogni resistenza deve cadere.

R = Vres / I,

Quindi collega la corrente raccomandata I per il tuo LED preferito e avrai i tuoi numeri.

I LED vengono comunemente in 5 mA (SMD e alcuni 3mm), 20 mA, 25 mA o nella regione di ampere (ad es . LED Osram "Golden Dragon" ). Consultare i fogli dati appropriati.

Come sospetti, puoi saltare del tutto il raddrizzatore a ponte e fare in modo che i LED rettifichino la corrente per te:

Quando la corrente scorre in un modo, si accenderà solo una stringa di LED. Quando scorre dall'altra parte, si accenderà solo l'altra stringa. Finché una stringa è sempre accesa, la tensione inversa sull'altra stringa verrà mantenuta sufficientemente bassa da non danneggiare i LED spenti. Poiché è accesa solo una stringa alla volta, è necessaria solo una resistenza.

Puoi aggiungere più LED, fino alla tensione del tuo generatore, in ogni stringa, assicurati solo che ci sia lo stesso numero di LED in ciascuna stringa (per evitare il problema della rottura della tensione inversa). Quindi, se stai usando LED rossi da 1,7 V e un generatore da 12 V, puoi avere 7 LED in ogni stringa - o solo un LED su ciascun lato se hai solo bisogno di un totale di due LED.

Il calcolo della resistenza in questo caso è fastidioso a causa della tensione variabile del generatore. Se non ci sono altri carichi sul generatore (come un faro) potresti vedere delle tensioni piuttosto elevate.

Tuttavia, i LED sono piuttosto robusti e quindi non è necessario essere esatti per ottenere un buon risultato.

Se usi il circuito sopra con due LED rossi in ogni stringa e il tuo generatore è valutato per l'uscita a 12V, vedrai circa 8,6 V attraverso il resistore (12 - 1,7 - 1,7) in condizioni ideali. Se i resistori hanno una potenza nominale di 20 mA, allora vorrai una resistenza che consuma 20 mA quando 8,6 V è attraversata da esso. Inserendo che in legge ohm, V = IR, 8.6 = 0.20 * R, dà R = 430quindi si vorrà qualcosa intorno a 430 ohm per la resistenza. 470 ohm è un valore comune ed è adatto per questo circuito.

Quando il generatore non ha altri carichi, potrebbe generare tensioni più elevate. È probabile che tu vada bene, ma se noti che il fanale posteriore non funziona, dovresti misurare la tensione del generatore con una resistenza da 470 ohm e collegare quella tensione per 12V sopra per determinare un valore di resistenza migliore.