🔌 Cálculo y Análisis de una Bombillo LED basado en BP2863
por: Rommel Contreras
✅ Datos iniciales (bombillo de 7 led):
- Voltaje de entrada: 110 V AC
- Número de LEDs en serie: 7 LEDs de alta tensión
- Caída de tensión medida por LED: 8.5 V
- Resistencia de sensado Rsense: 2 Ω (smd)
- Chip driver: BP2863
- Resistencia en serie de entrada: 33 kΩ / 1 W
✅ El controlador del bombillo:
El controlador del bombillo se basa en el chip BP2863 (U1), que es un convertidor de pulsos de alta frecuencia con control de ancho de pulso del voltaje en el pin DRAIN .
✨ Características principales del chip BP2863
- ⚡ Operación en Modo de Conducción Crítica (CRM): Mayor eficiencia y menor estrés en el MOSFET.
- 🛡️ MOSFET de Potencia Interno de 500V: Soporta directamente altas tensiones de entrada.
- 🚫 Sin devanado auxiliar: No necesita bobinas extras para el control de energía.
- 🌿 Consumo de Corriente de Operación Ultra Bajo: Ideal para aplicaciones de bajo consumo.
- 🎯 Precisión de salida de corriente en LEDs de ±5%: Brillo estable y consistente en los LEDs.
- 🔓 Protección contra apertura de LEDs: Evita daños si algún LED se desconecta o falla.
- 🔒 Protección contra cortocircuito en LEDs: Seguridad ante fallas de cortocircuito en los LEDs.
- 🛠️ Protección contra cortocircuito en resistencia de sensado: Seguridad extra para evitar sobrecorrientes si la Rsense falla.
- 🔋 Protección contra bajo voltaje en VCC: Garantiza un arranque seguro y evita funcionamiento inestable.
- 🌡️ Función de Regulación Térmica: Protege contra sobrecalentamientos internos.
- 📦 Disponible en encapsulado DIP-7: Fácil de soldar y manejar en montaje manual o automático.
Los LED VD1… VD7, son encendidos secuencialmente ya que están en serie, se conectan a la salida DRAIN del chip a través del inductor L1, y el ánodo del primer LED VD1 se conecta a la salida HV del puente de diodos del chip. El condensador C se conecta en paralelo a los LED .
Por lo tanto, los LED reciben una tensión constante. El controlador de la bombillo estabiliza la corriente del LED, cuyo valor se regula modificando el factor del pulsos D en el pin DRAIN (una onda cuadrada). |
| Diagrama de funcionamiento del BP2863 |
✅ Circuito del Bombillo Led:
✍️ Cálculos paso a paso:
1. Cálculo del voltaje de pico de entrada:
Utilizamos la relación estándar entre voltaje eficaz (RMS) y voltaje de pico:
\[ U_m = \sqrt{2} \times U_{AC} \]
\[ U_m = 1.414 \times 110\,\text{V} \approx 155.56\,\text{V} \]
2. Cálculo de la corriente de salida:
El BP2863 regula la corriente según la resistencia de sensado:
\[ I_{OUT} = \frac{0.3\,\text{V}}{R_{sense}} \]
\[ I_{OUT} = \frac{0.3\,\text{V}}{2\,\Omega} = 0.15\,\text{A}\quad(150\,\text{mA}) \]
3. Estimación del voltaje total en los LEDs:
Con la medición realizada, cada LED presenta una caída de 8.5 V. Por lo tanto:
\[ V_{\text{total\_leds}} = 7 \times 8.5\,\text{V} = 59.5\,\text{V} \]
4. Cálculo del vatiaje de la lámpara:
La potencia útil suministrada a los LEDs es:
\[ P_{\text{salida}} = V_{\text{total\_leds}} \times I_{OUT} \]
\[ P_{\text{salida}} = 59.5\,\text{V} \times 0.15\,\text{A} = 8.925\,\text{W} \]
Considerando una eficiencia del 85% del driver BP2863:
\[ P_{\text{entrada}} = \frac{P_{\text{salida}}}{0.85} \]
\[ P_{\text{entrada}} = \frac{8.925\,\text{W}}{0.85} \approx 10.5\,\text{W} \]
📊 Resumen de resultados:
| Parámetro |
Valor |
| Voltaje de entrada \( U_{AC} \) |
110 V AC |
| Voltaje de pico \( U_{m} \) |
155.56 V |
| Resistencia de sensado \( R_{sense} \) |
2 Ω |
| Corriente de salida \( I_{OUT} \) |
150 mA |
| Número de LEDs |
7 |
| Caída de voltaje por LED |
8.5 V |
| Voltaje total en LEDs |
59.5 V |
| Resistencia serie de entrada |
33 kΩ / 1 W |
| Potencia útil en LEDs \( P_{salida} \) |
8.9 W |
| Consumo total estimado \( P_{entrada} \) |
10.5 W |
🔋 Comentarios finales:
- El bombillo emplea LEDs de alta tensión (~8.5V por LED), no LEDs comunes de 3V.
- El BP2863 asegura una corriente constante de 150 mA, independientemente de pequeñas variaciones en la red.
- El diseño aprovecha la alta tensión para reducir corriente y minimizar pérdidas.
- Se incluye una resistencia de 33 kΩ / 1 W en serie con la entrada AC para limitar la corriente de irrupción al encender, proteger contra sobretensiones y mejorar la durabilidad del circuito.
- El consumo total aproximado de la bombillo es de unos 10.5 W.
🔍 Observación:
Aunque el BP2863 no incluye un puente rectificador completo interno, puede trabajar eficientemente con tensiones pulsadas de entrada provenientes de un diodo o rectificador sencillo.
✨ Este análisis permite comprender mejor el funcionamiento del bombillo LED moderno que emplean LEDs de alta tensión y controladores de corriente constante como el BP2863.
📚 Referencias:
