Cómo hacer funcionar las luces LED en el DC salvaje de un generador de bicicleta

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Enseño ciencias físicas de sexto grado. Mi conocimiento de la electrónica es limitado. Tengo un generador alimentado por una bicicleta de Windstream, y lo tengo conectado a una placa con tomas de luz para que los estudiantes puedan sentir la diferencia entre los diferentes tipos de bombillas. Los estudiantes generan fácilmente 120 voltios y pueden sostener 0.5 amperios para alimentar 60 vatios de bombillas.

Problema uno: me gustaría poder tener bombillas LED en la mezcla (Philips 12.5 vatios, 110 voltios de base Edison), pero el voltaje es demasiado impredecible. Mi entendimiento es que el voltaje fluctuante los dañará. El generador es capaz de producir más de 150 voltios. ¿Estoy buscando un regulador de voltaje? ¿Necesita regular mínimo y máximo?

También tengo un paquete de baterías con un inversor de la misma compañía, pero me está dando problemas y prefiero prescindir de la batería por completo. No quiero lidiar con los problemas de mantenimiento, y la batería parece dificultar que los alumnos comprendan todo el sistema.

Problema dos: ¿Cuál es la mejor manera de construir una serie de luces LED que podrían ejecutarse continuamente fuera del generador? Me gustaría tener suficiente espacio de almacenamiento (en un condensador, tal vez?) Para que las luces permanezcan encendidas durante unos segundos mientras un estudiante se baja de la bicicleta y otro se enciende. Prefiero no tener batería. El propósito de esto es "iluminar" la habitación por un día mientras se enseña sobre otras materias. Lo puse entre comillas porque 60 vatios de incluso los LED más eficientes son un poco débiles para mi salón de clases. La lección para los niños es conocer la cantidad de energía que consumimos regularmente. No puedo usar incandescentes para este propósito porque mi habitación no tiene ventanas y estaría muy oscuro. Estoy buscando LED blancos brillantes como la fuente de iluminación más eficiente. La razón por la que me gustaría que las luces permanezcan encendidas mientras los estudiantes encienden y apagan la bicicleta es porque de lo contrario, estará demasiado oscuro en la sala.

    
pregunta Dan Ratliff

3 respuestas

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Para el problema 1:
Una serie de LEDs conectados en serie con un regulador actual como SuperTex CL220 haría el truco: el componente es un simple dispositivo de 2 terminales (como un diodo) y no necesita componentes o configuración adicionales. Permite que pase una corriente de 20 mA (+/- 10%) siempre que haya suficiente margen de tensión: 5 voltios por encima de la tensión directa total de los LED es suficiente. Este reglamento actual es estable hasta 160 voltios, suficiente para sus propósitos.

Tenga en cuenta que los LED dependen de la corriente en lugar de los dispositivos que dependen de la tensión. Se iluminan esencialmente con el mismo brillo siempre que la corriente sea constante.

Para su aplicación, si los LED necesitan comenzar a brillar a partir de unos 60 voltios, la mitad de los 120 voltios que generan sus estudiantes, entonces una cadena de 25-30 LED rojos estándar de 5 mm sería óptima. Ellos brillarían sin cambio de intensidad hasta su máximo voltaje.

Demasiados LED = no se iluminarán hasta un voltaje más alto.
Muy pocos LED = el dispositivo CL220 se sobrecalentaría al disipar el exceso de voltaje
.

Para el problema 2: La cantidad de almacenamiento de energía necesaria para mantener encendida una cadena de alrededor de 25 LED (de la sección anterior) que dura incluso medio minuto es bastante alta. Los condensadores no serían el camino a seguir, a menos que tenga acceso a grandes condensadores de línea eléctrica a través de canales excedentes.

  • Su banco de capacitores debería proporcionar 20 mA a un mínimo de 60 voltios (nuevamente desde la sección anterior), durante "unos pocos" segundos.
  • El capacitor debe estar clasificado para un voltaje más alto que el más alto que el generador podría generar.
  • Aunque "supercapacitor" es un término popular en estos días, las supercápsulas típicas tienen una clasificación de 5.5 voltios o 12 voltios, no cientos de voltios.
  • Añadir trucos del generador Buck / boost para hacer este trabajo resultaría en una complejidad que va más allá del uso de una batería y un cargador estándar.

Espero que esto haya ayudado.

    
respondido por el Anindo Ghosh
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Necesitamos conocer el modelo exacto de la bicicleta para estar seguros. La regulación del nivel de luz y el nivel de voltaje y la calidad de la luz son variables. ¿Es su generador AC o DC o bien? o un alternador tipo automotriz?

Se tarda menos tiempo en cargar una batería de 12 V con pocas horas de amperaje, pero dura menos tiempo. Un nivel de potencia de 60W convertido a una celda húmeda de 14V requeriría 4Amps para descargar y la eficiencia de carga puede ser tan pobre como 50%, dependiendo de la electrónica. Pienso que para demostrar la potencia frente al brillo, usted desactiva la batería pero nunca apaga las cargas y proporciona luz durante todo el día, es posible que alguien necesite vender toda la noche o usar un cargador de batería, por lo que las opciones de administración de almacenamiento necesitan más discusión.

Para toda la clase de almacenamiento, una batería de células marinas sigue siendo la mejor solución y es más fácil de mantener que un generador de motor de giro u otras formas de almacenamiento de energía.

Para la iluminación, hay muchas opciones, utilizadas por los "Especificadores", tales como Eficacia luminosa en lúmenes / vatios, Índice de reproducción en color o CRI 50 ~ 100%, Brillo y amp; Ángulo de visión para los indicadores en Candella y grados, etc., etc.

Una solución económica regulable es Philips Warm A19 12.5W LED similar a 60W clasificada para 120Vac. No estoy seguro acerca de la tolerancia excesiva, pero sospecho que el 10% es factible, pero el 20% puede calentarse demasiado durante un período prolongado. Intentaré encontrar las especificaciones exactas.

La buena solución aquí es que es regulable con excelente CRI en una luz cálida usando diferentes fósforos recubiertos dentro de la bombilla sobre los LED azules dentro. También se llama LED de conversión de fósforo remoto, algo así como las luces fluorescentes, excepto las que comienzan con luz UV convertida en luz visible, pero algunos piensan que la calidad del color es muy superior.

¿Sepuedeusarunalternadordemotocicletaenlugardeunasalidadevoltajeconstanteeinterruptoresparavercuántasbombillaspuedenfuncionar?oquieresmedirlapotenciaporelbrillodelaluz.Necesitaráalmenos4delaslucesLEDde12Wyesposiblequenecesiterepuestos.UstedquerráqueunmedidordeadministracióndelabateríamuestreelmedidordecargaparallenarlasbateríasconlacargadesuLuces.Delocontrario,laclasepodríaterminarprontosialguiennoestávendiendo.

Elácidodeplomodelacélulamarinapuedemanejardescargasprofundas,mientrasquelasbateríasdeautomóvilnormalesnopueden.

Ciertamente,haymuchasmásopciones,comocadenasde12VdcdeLEDSMToelusodecadenasdeLEDdeNavidadquepuedenserbasadasentransformadoroconexióndirectade120Vac.

added

Estoysegurodequeelpresupuestoesunfactorimportante,considerandosutiempo,costosdealmacenamiento,tarifasdeelectricista,cableado,bombillas,luminarias,etc.

Mirelastarifasactualesparalosconsumidoresenlastiendasdedescuentosovolúmenesrazonablesdehoy,peroesperequeéstasbajenenelfuturo.-LEDdeCCensustratosquenecesitandisipadoresdecalor,luminarias,etc.$0.5~2/vatiodependiendodelacalidad,cantidad-BombillasLEDdeCA>$1~$3/vatio,másaltoparaelblancocálido,másaltoparalaintensidadregulable,másaltoparalacalidad(CRI,MTBF),másbajoparalocontrario.

enlace

Arriba muestra el mejor 1er de Philips a $ 2 / vatio (y más barato a $ 1.2 / vatio)

Si su generador funciona a 160 Vcc, con una bombilla de 60 vatios se quemará, por lo que necesita una carga electrónica para limitar las RPM cuando la tensión excede los 130 Vca, pero puede encender más bombillas o cargar la batería con un límite de corriente y / o límite de voltaje o utilice una carga de luz ficticia, como una luz halógena de 300 vatios controlada por un relé y un sensor de sobre voltaje, o use CA con un transformador y un relé adecuado para regular el voltaje.

    
respondido por el Tony EE rocketscientist
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Eso es fácil. Solo compre una bombilla LED que esté clasificada para voltajes de 110 VCA y 240 VCA. Por ejemplo, las palabras de búsqueda "LED 110V 240V" producirán unos pocos resultados relevantes (y un montón de irrelevantes) en amazon.com. Eso no significa que sea un respaldo de Amazon, es solo una de las dos tiendas de Internet que probé lo que me dio resultados relevantes.

Esta será una bombilla LED que, muy probablemente, no se atenuará cuando el voltaje sea demasiado bajo. Es posible que simplemente se apague a un voltaje inferior a 110 V o comience a parpadear. Algunas bombillas LED producen destellos brillantes de brillo nominal a intervalos de muchos segundos o unos pocos minutos cuando se accionan con muy bajo voltaje.

    
respondido por el Klaws

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