Hallo Elektrotechniker,
Ich bin ein Neuling in der Elektrotechnik (ich bin Softwareentwickler von Beruf und fange an, mit Raspberry Pis zu arbeiten und möchte etwas über das grundlegende Schaltungsdesign lernen).
Mein erstes Projekt ist der Umbau einer LED-Ampel für den Innenbereich. Die Lichter in der Einheit, die ich gekauft habe, haben 230VAC FuturLED von Swarco. Laut Datenblatt – https://www.swarco.com/futurit-en/Products/Signals/LED-Modules/FUTURLED3-230V-AC können die LEDs mit voller Helligkeit mit 196 – 253 VAC und mit einer gedimmte Helligkeit bei 150 V – 170 VAC.
Da ich in Nordamerika wohne, werde ich mit einer Standard-Haushaltsleistung von ~ 110 VAC arbeiten. Ich könnte die Spannung mit einem billigen handelsüblichen Spannungswandler leicht von 110 auf 220 VAC erhöhen, aber wenn ich im "Dim-Modus" arbeiten möchte, muss ich entweder von 110 auf ~ 160 VAC erhöhen oder von 220 VAC herunterschalten auf ~160 VAC (nach Erhöhung von 110 VAC).
Die Wattleistung dieser LEDs beträgt jeweils 12 W bei voller Helligkeit und 8 W bei gedimmter Helligkeit.
Meine Fragen sind:
1) Ich habe Probleme, einen Aufwärts-/Abwärtstransformator zu finden, der ~160 VAC ausgibt. Gibt es solche Dinge, oder müsste ich eine Sonderanfertigung haben (klingt teuer)?
2) Ich habe gelesen, dass ich 2 Widerstände verwenden kann, um die Spannung zu "teilen" und 160 Volt zu liefern, aber kann dies mit Wechselstrom erfolgen? Ich kann in meinen Recherchen keine schlüssige Antwort finden, aber ich fange an zu glauben, dass Widerstände nur mit Gleichstrom funktionieren.
3) Gibt es einen anderen Ansatz?
1) In der Tat wird es schwierig sein, einen geeigneten Transformator zur Herstellung der 160 VAC zu finden. Und weil fast niemand 160 VAC benötigt, wird es teuer. Wenn Sie kein Neuling in EE wären, könnte ich einen 120-V- bis 40-V-Transformator vorschlagen und dann die Sekundärseite in Reihe mit dem Wechselstromnetz schalten, aber dazu müssen Sie sich der Gefahren bewusst sein, also habe ich dies nicht vorgeschlagen.
2) Ja, die Verwendung eines Widerstandsteilers, um 160 V AC aus 240 V AC zu machen, ist möglich, Widerstände kennen den Unterschied zwischen AC und DC nicht. Aber auch das ist nicht energieeffizient und widerspricht teilweise der Verwendung von energieeffizienten LED-Leuchten.
Die tatsächliche Schaltung in den LED-Lampen spielt auch eine Rolle, einige Schaltungen geben einfach die gleiche Lichtstärke aus, unabhängig von der Eingangsspannung (natürlich innerhalb praktischer Grenzen).
3a) Versuchen Sie, ob die Lichter nur mit 120 VAC funktionieren, Sie könnten Glück haben.
3b) Kaufen Sie Lampen, die für 120 VAC geeignet sind, das könnte am Ende billiger sein als ein kundenspezifischer Transformator.
Ich kann zwei Vorgehensweisen vorschlagen:
Möglicherweise können Sie einen 1:1-Trenntransformator kaufen, der für die von Ihnen benötigte Stromstärke ausgelegt ist, und dann einige der Windungen von einer der Wicklungen entfernen.
Dies müsste sehr sorgfältig durchgeführt werden, um die Isolationsintegrität des Hochspannungstransformators aufrechtzuerhalten, und wäre nur für ein einmaliges Projekt wirklich anwendbar. Dies könnte getan werden, um die Erstellung eines Aufwärtstransformators von 120 auf 160 VAC oder eines Abwärtstransformators von 230 auf 160 VAC zu unterstützen.
Untersuchen Sie, ob diese LED-Lampe in der Lage ist, mit einem Standard-230-VAC-Dimmschalter gedimmt zu werden. In diesem Fall könnten Sie das Licht an einen 230-V-Stromkreis anschließen und dann den Dimmer auf die gewünschte Lichtstärke einstellen.
Auf der von Ihnen verlinkten Webseite gibt es keinen Schaltplan, aber es scheint, dass die Lampen keine aktive Elektronik enthalten und dass die LEDs in einer Art Reihenschaltung verdrahtet sind, um direkt vom Netz zu laufen.
Abbildung 1. Wellenform eines phasengesteuerten Triac-Dimmers. Durch Variieren des Einschaltpunktes von 0° bis 180° bei jeder Halbwelle kann die Spannung von 100 % auf 0 % reduziert werden.
Ein haushaltsüblicher Dimmer an Ihrem 220-V-Aufwärtstransformator erzeugt diese Art der Steuerung und kann für Ihre Zwecke geeignet sein. Die Dimmer sind sehr effizient, da während des "Aus"-Teils des Zyklus der Strom Null ist, so dass die im Triac verbrauchte Leistung Null ist. Während des "Ein"-Teils des Zyklus wird etwa 1 V über den Triac abfallen, so dass die Verlustleistung gering ist. Der Standardkühlkörper eines Haushaltsdimmers sollte für Ihre Zwecke ausreichend sein. Eine Widerstandslösung würde ziemlich viel Wärme erzeugen, was problematisch sein kann.
Achten Sie auf die Nennspannung Ihres Dimmers. Es muss eine Nennspannung von ≥ 220 V haben, damit Sie möglicherweise ein europäisches kaufen.
Sie werden Schwierigkeiten haben, einen 120 -> 160 VAC oder 240 -> 160 VAC Transformator zu finden, da es nicht viele Anwendungsfälle gibt.
Sie sollten in der Lage sein, einen geeigneten Variac zu finden, den Sie auf eine geeignete Ausgangsspannung einstellen können. Dies könnte auch als Dimmer fungieren.
Zum Dimmen ist der beste Ansatz wahrscheinlich ein elektronischer Dimmer. Die Speisung eines elektronischen Dimmers mit einem elektronischen Spannungswandler oder umgekehrt kann problematisch sein. Ich würde einen herkömmlichen Transformator oder Spartransformator für die 120:240-Spannungsumwandlung in Betracht ziehen. Ein elektronischer Dimmer könnte wahrscheinlich entweder auf der 120-V-Seite oder auf der 240-V-Seite davon verwendet werden.
1) Ich wette, Sie werden keine finden, da es keine beliebten Anwendungen für 160 V gibt. ABER - Sie können einen Stelltransformator finden, normalerweise in Form eines Autotransformators (Variac), der einfach auf die benötigte Spannung eingestellt werden kann.
2) Widerstände sind egal, sie funktionieren mit Wechselstrom genauso gut wie mit Gleichstrom. Aber der Spannungsteiler verschwendet viel Strom. Es geht nicht nur darum, dass Energieverschwendung mit hocheffizienten LEDs sinnlos ist. Wenn wir über die Netzleistung sprechen, bedeutet dies, dass diese "bloße Ineffizienz" so groß werden kann, dass die Widerstände verkochen und explodieren. Außerdem ist es lächerlich schwer zu kontrollieren, da sich die Spannung ändert, wenn Sie Dinge verbinden / trennen. Fazit: Tun Sie es nicht, es funktioniert nur einigermaßen gut, um winzige Ströme zu steuern.
3) Es gibt viele andere Ansätze, aber ehrlich gesagt klingt in Ihrem Fall nur der Variac-Ansatz machbar. ZB: Sie könnten einen Triac-Dimmer ausprobieren, aber LEDs sind normalerweise nicht dimmerkompatibel, sofern nicht anders angegeben (ihre kondensatorgespeisten Netzteile nehmen sowieso Spitzenspannung auf, sodass der Dimmer nichts bewirkt).
Also: Suchen Sie nach einem Variac mit geeigneter Größe (nicht kleiner als 12 W und größer etwa 2-mal, nicht 100-mal). Sie sind wegen des vielen Kupfers normalerweise ziemlich teuer, aber sie funktionieren einfach. Denken Sie nur daran, die Wähleinstellung zu beobachten, wenn Sie sie auf 100% einstellen, beträgt die Ausgabe 220 V und Ihre LEDs werden wahrscheinlich nicht überleben. Probieren Sie es zuerst mit einer 12-W-220-V-Glühlampe (oder zwei in Reihe geschalteten 110-V-Glühbirnen) aus, um zu verstehen, wie es funktioniert. Im Allgemeinen empfehle ich Ihnen, an billigen Glühbirnen mit ähnlicher Leistung zu arbeiten und nur dann auf LEDs umzusteigen, wenn Sie mit Ihrem Dimmer / Controller zufrieden sind.
Vorbehalt: Die meisten amerikanischen Häuser haben einen 220-V-Anschluss, sie werden einfach "Trocknersteckdose" oder "Boilersteckdose" genannt und, wie der Name schon sagt, für die größten Lasten im Haus verwendet. Wenn Sie auf eine solche Steckdose zugreifen können, brauchen Sie keinen billigen Schritt nach oben. Auf der anderen Seite finden Sie vielleicht einen Variac, der das Step-up übernimmt oder im Step-up-Modus arbeiten kann, das ist auch einen Blick wert.
Simulieren Sie diese Schaltung – Schaltplan erstellt mit CircuitLab Sie benötigen keinen 240-zu-160-Transformator, um die Dimmspannung zu erhalten. Sie können einen 240 bis 80 verwenden, wobei die Sekundärseite angeschlossen ist, um die Primärseite zu bucken. Das Schema zeigt eine Buck- (oder Boost-) Verbindung, die die Sekundärspannung (zu oder) von der Primärspannung (addiert oder) subtrahiert. Durch Austauschen der sekundären Leitungen kann es von Buck zu Boost geändert werden. Sie haben vielleicht genauso viel Mühe, 240 bis 80 zu finden wie 240 bis 160, aber es ist eine andere Option.
LEDs funktionieren natürlich nicht mit Wechselstrom, aber wahrscheinlich ist ein Diodenbrückengleichrichter enthalten. Das ist ein Hinweis auf den Ansatz des Redneck-Dimmens: Das Wegwerfen einer Hälfte des Zyklus kann mit einer einzelnen Diode erfolgen und dimmt die LED effektiv auf etwa 6 W. Die meisten Menschen werden das 60-Hz-Flimmern nicht erkennen.
Denken Sie daran, dass die Diode Spitzenspannungen bewältigen muss, also etwa 400 V Spitze für 220 V Wechselstrom. Und es ist gute Technik, auch eine Diode zu wählen, die den Spitzenstrom verarbeiten kann, der ungefähr 0,01 A betragen wird.
Nur zur Bestätigung: Das bedeutet, dass Sie überhaupt nicht mit 160 VAC arbeiten. Sie verwenden entweder +220/-220 V für volle Leistung oder +220 V/0 V für gedimmt.
Warum investieren Sie nicht einfach 12 Dollar in einen leeren Transformatorkern, 5 Dollar in eine Spule Magnetdraht und wickeln ihn selbst auf?
Chris Stratton
variac
, der sehr nützlich sein könnte, um zu bestätigen, wie Sie dies tatsächlich betreiben möchten.Andreas Morton
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