Uso de LED en un circuito rectificador de puente

¿Cómo cablearía 4 LED para que sirvieran como su propio puente rectificador? Tengo un espacio limitado (el interior de un accesorio de luz trasera de bicicleta), por lo que me gustaría usar los LED para rectificar la CA proveniente de un generador de rueda de bicicleta.

Además, para limitar la corriente para no exceder la corriente directa a cada LED, ¿cómo calcularía el valor de la (s) resistencia (s)?

Los LED generalmente tienen límites de voltaje de ruptura inversa mucho más bajos ( Vrrm = 5 a 15 voltios ) que incluso los diodos de silicio más pequeños y baratos ( 1n4001 = 50 voltios, 1n4007 = 1000 voltios, 1n4148 = 100 voltios).

( Wikipedia )

Por otro lado, el voltaje directo Vf es de 1.7 Voltios para algunos LED rojos, a 3.5 Voltios o más para algunos azules y blancos. Compare esto con un típico 0.7 Volt Vf para un diodo de rectificación de silicio estándar.

En una configuración de puente rectificador completo, el voltaje cae 2 x Vf durante la parte de conducción directa del ciclo.

Por lo tanto, si construyera un puente rectificador con LED, el voltaje de salida caería de 3.4 a 7 voltios o más, en comparación con la entrada. La conducción comenzaría mucho más tarde en la parte positiva del ciclo (una vez que el voltaje sube por encima del LED Vf), en comparación con un diodo de silicio. También terminaría antes. Además, durante la parte inversa del ciclo, dependiendo del LED específico utilizado, es probable que el "diodo" ingrese a la conducción dentro del rango de voltaje de entrada.

En otras palabras, el puente proporcionará voltaje durante una parte mucho más pequeña del ciclo de CA que con los diodos de silicio, y proporcionará un voltaje más bajo incluso en ese momento.

Como su propósito parece ser en realidad encender los LED en lugar de solo rectificar el voltaje, la salida del puente puede no importar, pero es útil saberlo.

Una alternativa sugerida si desea utilizar los LED de esta manera particular es conectar los LED como desee, pero agregar un 1n4001 económico o pequeño, o similar, en serie, la resistencia de límite de corriente y cada LED. Los diodos no son mucho más grandes que las resistencias discretas que probablemente usará.

Por qué funciona esto : los
diodos de silicio bloquearán el voltaje inverso mejor que un LED, es decir, a un voltaje mucho más alto.

Sin embargo, la recomendación sigue siendo usar solo un CI de puente de 4 cables integrado (unidad individual de 35 centavos, 800 voltios / 1 amperio ) y usar los LED como en cualquier configuración de circuito de CC. El espacio requerido no aumentará significativamente.

Con respecto al cálculo de la resistencia limitadora de corriente :

Obtenga el voltaje máximo de la señal de CA de la dinamo de la bicicleta, utilizando un multímetro con el modo de voltaje de CA máximo si está disponible, o el voltaje de CA RMS (más común en multímetros básicos) y multiplíquelo por 1.4142 para estimar el voltaje de pico. Todo esto mientras pedaleas tan rápido como puedas con el ciclo en su soporte.

Agregue un factor de seguridad duplicando este voltaje máximo si le preocupan los LED fundidos debido al alto voltaje al acelerar, por ejemplo. Los LED son un poco indulgentes con los picos de corriente menores si son de corta duración: no es una sobrecorriente que mata a un LED por lo general, es la incapacidad de deshacerse del calor generado.

Ahora, si Vmax es su voltaje pico ajustado de seguridad, reste su LED Vf (2 x Vf si va con el puente, 2 x (Vf + 0.7) si agrega los diodos de silicio), para obtener el voltaje Vres cada resistencia necesita caer.

R = Vres / I,

Así que conecte la corriente I recomendada para su LED de elección, y tendrá sus números.

Los LED comúnmente vienen en 5 mA (SMD y algunos de 3 mm), 20 mA, 25 mA o en la región de amperios (por ejemplo, LED Osram "Golden Dragon" ). Consulte las hojas de datos apropiadas.

Como sospecha, puede omitir el puente rectificador por completo y hacer que los LED rectifiquen la corriente por usted:

Cuando la corriente fluye en una dirección, solo se encenderá una cadena de LED. Cuando fluye hacia el otro lado, solo se encenderá la otra cuerda. Mientras una cadena esté siempre encendida, el voltaje inverso en la otra cadena se mantendrá lo suficientemente bajo como para no dañar los LED apagados. Como solo se enciende una cadena a la vez, solo se necesita una resistencia.

Puede agregar más LED, hasta el voltaje de su generador, en cada cadena, solo asegúrese de que haya el mismo número de LED en cada cadena (para evitar el problema de ruptura de voltaje inverso). Entonces, si usa LED rojos de 1.7V y un generador de 12V, puede tener 7 LED en cada cadena, o solo un LED en cada lado si solo necesita un total de dos LED.

El cálculo de la resistencia es molesto en este caso debido a la tensión variable del generador. Si no hay otras cargas en el generador (como un faro), es posible que vea algunos voltajes bastante altos.

Sin embargo, los LED son bastante robustos, por lo que no tiene que ser exacto para obtener un buen resultado.

Si usa el circuito anterior con dos LED rojos en cada cadena, y su generador tiene una salida de 12V, verá alrededor de 8.6V a través de la resistencia (12 - 1.7 - 1.7) en condiciones ideales. Si las resistencias están clasificadas para 20 mA, entonces querrá una resistencia que consuma 20 mA cuando 8,6 V esté al otro lado. El tapar que en la Ley de Ohm, V = IR, 8.6 = 0.20 * R, da R = 430lo que usted quiere algo alrededor de 430 ohmios para la resistencia. 470 ohmios es un valor común y es adecuado para este circuito.

Cuando el generador no tiene otra carga, puede generar voltajes más altos. Lo más probable es que esté bien, pero si nota que su luz trasera no funciona, debe medir el voltaje del generador con una resistencia de 470 ohmios a través de él y enchufar ese voltaje a 12V por encima para determinar un mejor valor de resistencia.