¿Cómo conectar mas de 100 Led´s con fuente Capacitiva y entrada de alimentación de 120 VAC?

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Antes de abordar bien este tema, te sugiero revisar el apartado de: "Fuente Capacitiva para circuitos de bajo Consumo en Corriente", debido a que ahí explico como el voltaje AC, es "Aislado" para que la salida tenga un voltaje de 120 VDC y nos permita conectar los leds que necesitamos.

¿Cómo funciona un Led?

De entrada, un led funciona con un voltaje de corriente directa por lo que presenta una polaridad positiva y negativa para que este se ilumine.

Lo mas importante es que los led´s se controlan a través de la CORRIENTE y no tanto del voltaje. En función a la intensidad de iluminación; dependerá de que tanta corriente consuman el led. 

Ahora será importante entender que NO todos los led´s irán conectados en serie, es decir, si hay 1000 leds, no todos irán en serie.
La conexión que se aplicara sera de tipo: serie-paralelo.

¿Por qué?

La linea de alimentación en corriente directa, no sera capaz de alimentar a todos los led´s, debido a que estos por ende generan una resistencia que evita que el circuito cierre o llegue a GND. La realidad es que ¡si llega hasta el ultimo led de la serie!. El problema es que son valores menores en mili-volts y la corriente no es suficiente para que enciendan todos los led.

¿Que hacemos?

Ahora tenemos que que determinar las especificaciones técnicas del led por las que el fabricante estipula su correcto funcionamiento.

Para algunas especificaciones técnicas se investigo la siguiente tabla:

Color emitido: Blanco

Diámetro: 5mm

Color del lente: Transparente

Corriente: 20 mA

Voltaje: 3.2 a 3.4V

Mili-candelas: 13000 a 15000

Angulo de emisión: 25

Para no meternos en tantos cálculos, sigamos la lógica que nos permitirá entender mas el como conectar los led´s.

Tomamos en cuenta el voltaje de 3.2 volts y la corriente máxima de 20 mA.

Si medimos la salida del la fuente capacitiva nos entregara un voltaje cercano a los 120 VDC.

Por lo tanto las formulas que aplicamos son:

Vled = (3.2 volts) x (10 led´s) = 32 volts. 

-Este voltaje es menor y por lo tanto se quemaran todos-.

Vled = (3.2 volts) x (35 led´s) = 112 volts. 

-Este voltaje sigue enciende todos ya pero en poco tiempo comenzara a fallar-.

Vled = (3.2 volts) x (40 led´s) = 128 volts. 

-Este voltaje es el "ideal" para que todos enciendan-.

Con estos 40 led´s, toda la serie se ilumina bastante bien, pero debemos tener en cuenta que estos trabajan al máximo de la corriente, es decir, cerca de los 20 mA.

¿Qué problema hay?

Menos vida útil al led, es decir, como trabaja al máximo de su corriente se degrada mas rápido y por lo tanto se irán quemando al grado de que basta solo uno para interrumpir la corriente y no enciendan todos. En caso de trabajo hay que revisar uno por uno.

Para reducir su consumo podemos colocar una resistencia, sin embargo, mi sugerencia es agregar 6 led´s más para reducir la intensidad de corriente y no se degraden tan rápido.

Para aprovechar mejor la teoría, vamos a ver un ejemplo:

Ejemplo 1: 

A la salida de la Fuente Capacitiva, se desea conectar 100 led´s de color blanco para una lámpara de techo con una entrada de alimentación de 120 VAC. A continuación  se muestra el diagrama de los 100 led´s.

Imagen 01: Conexión de 100 leds a la Fuente Capacitiva.

Se puede observar que la primera serie consta de 40 led´s al igual que la segunda serie. Se conecta en paralelo para que los 120 VDC puedan alimentar bien a todos los led´s.

Existe un problema con los led´s restante que son 20 unidades. Si aplicamos los cálculos tenemos que:

Vled = (3.2 volts) x (20 led´s) = 64 volts. 

-Este voltaje es menor y por lo tanto se quemaran todos-.

Como solo queremos 100 led´s y faltan 20 unidades, entonces tenemos que agregar una resistencia para evitar que estos se quemen.

Imagen 02: Circuito básico para conocer y obtener el valor de R1.

Para determinar el valor de R1, aplicaremos los siguientes cálculos:

Al conocer el valor de R1, debemos ahora determinar la Potencia de trabajo que el resistor ejercerá para poder disipar el calor que en él habrá.

Al haber concluido los cálculos correspondientes, podemos entonces obtener ya los resultados:

Debemos aclarar que el voltaje de 56 volts, es el que habrá en la resistencia antes o después del arreglo de led´s.

En la siguiente imagen se muestra el circuito ya listo:

Imagen 03: Circuito completo para conectar los 20 led´s restantes.

Finalmente, tenemos completo la conexión de los 100 led´s que deseamos conectar.

Imagen 04: Resultado final del circuito a 20 led´s con fuente capacitiva.

¡Nota importante!

Si conectamos mas led´s, es decir hubieran sido 40 mas a la linea; en total 120 led´s conectados, lo mas seguro es que no hubieran encendido debido a que el consumos de corriente en la fuente capacitiva es bajo y no puede alimentar a mas tan fácil.

La recomendación ahí es construir otra fuente de las mismas características o en su defecto tratar de aumentar mas el numero de capacitores. Mientras mas capacitancia en uF tenga, un poco mas corriente puede haber.

Si se sobre pasa un numero mayor de led´s, entonces sera necesario ya el uso de una fuente de alimentación de mayor amperaje para que estos puedan encender. 

Con esta informacion se puede concluir, el como conectar a la red eléctrica a través de una fuente capacitiva.

En otro apartado los conectaremos directos a la red de 120 VAC, sin necesidad de emplear una fuente externa o capacitiva. Sin mas, esperando te haya sido útil esta informacion.

¡Hasta pronto!