Luz noturna, esquemática e funcionando

Recentemente, comprei uma luz noturna barata por US $ 1 só para ver como eles conseguem reduzir os custos tão baixos. Eu esperava encontrar, na melhor das hipóteses, um regulador de tensão el-cheappo ou mesmo um retificador de ponte, mas infelizmente! Não existe aqui. Eu simplesmente não consigo descobrir como ou por que o circuito aqui funciona com tensão de rede (240V). Ele aquece durante a operação, mas eu não usaria de qualquer maneira, por isso é apenas um suporte de aprendizado para mim. Não tenho idéia do que é a parte SOT chamada "J6" e, se for um transistor, de que tipo. Por favor, ajude-me a descobrir como funciona e o que esse "J6" poderia ser.

edit: R2 é o LDR, os outros resistores são SMD e o capacitor é uma tampa eletrolítica.

O quadro fica assim:

e eu desenhei o esquema como é:

^{simular este circuito - esquemático criado usando o CircuitLab}

^{simular este circuito - esquemático criado usando o CircuitLab}

Figura 1. Redesenho da engenharia reversa do OP.

• $I = \frac {240}{8k2 + 8k2+8k2} = 10~mA$
• Não está claro no seu esquema, mas suspeito que o R2 seja o sensor de luz - um LDR. Quando a luz é detectada, a resistência diminui e o Q2 liga. Isso irá "desviar" o controlador de domínio em C1 para aterrar e desligar os LEDs. Isso dará conforto ao usuário, dando a impressão de que a unidade não está desperdiçando energia quando, de fato, está funcionando com energia constante, esteja ligada ou desligada. Não faria diferença para o consumo de energia se R1, 2 e Q2 fossem omitidos!
• $P = I^2R = (5m)^2 \cdot 8k2 = 205~mW$

A razão para usar uma derivação desnecessária para desligar os LEDs em vez de cortar a energia é provavelmente esta: nos estados "ligado" e "desligado", o lado comercial opera em baixas tensões, apenas R3, R4, R5, D4 precisam ser classificado para altas tensões.

Isso é um pouco astuto: se você tentar cortar a corrente durante o dia, para economizar energia, o transistor deverá ser classificado com a tensão de pico da rede elétrica (350V ou mais), adicionando alguma despesa e (possivelmente) mais preocupações de segurança.

A busca pelo "transistor J6 SOT23" produz o S9014 : um transistor NPN perfeitamente comum, avaliado em Vce <= 45V e Ic = 100mA.

Se algum dos LEDs falhar no circuito aberto, o transistor provavelmente falhará por sobretensão na próxima vez que escurecer, a menos que o capacitor falhe primeiro.

Espero que tenha sido testado e mostrado para não iniciar um incêndio nesse modo de falha - a funcionalidade e o reparo reais não são um problema devido ao preço.

Os LEDs e D4 criam um retificador simples de meia onda. Os resistores R3, R4 e R5 fornecem o limite de corrente necessário. C1 fornece desacoplamento muito simples. Quando o LDR tem luz, sua resistência é muito baixa e a base do transistor Q1 recebe corrente suficiente para ligar, provavelmente saturada. Isso efetivamente reduz os LEDs, então eles se apagam. Quando a luz ambiente se apaga, o LDR possui alta resistência e a base do Q1 recebe quase nenhuma corrente, tornando-a mais como uma abertura, de modo que a corrente flui pelos LEDs.

É interessante que, quando os LEDs estão apagados, os resistores e o D4 ainda estão desperdiçando energia. Barato barato barato! Suponho que os projetistas usaram três resistores diferentes em série, em vez de apenas um por razões de dissipação de energia, mas também pode ser um custo.

Haverá correntes de pico maiores para carregar a tampa do que a corrente média do LED. A corrente de pico do LED é definida pela resistência total, série R, na qual podemos negligenciar a VHS e a queda de tensão dos LEDs

A tampa reduz apenas a cintilação de 15% a 100%, o que podemos determinar a partir do LED ESR.

Negligenciar o circuito de desativação de LDR / NPN que temos;

Entrada de meia onda de 240Vrms 50Hz.

A carga parece na foto como LEDs brancos com classificação de 75mW e ESR = 1 / Pd = 13,3 +/-? vezes 3 LEDs em série = 40 Ohms

Assim, a corrente de pico é de 1.414 * 240V / (3 * 8k2) = 14mA

• e a conversão do pico de meia onda do equivalente RMS para DC é root2 * rms / 2
• assim, a corrente média do LED se torna Vrms / Rtotal ou 10mA
• com o Vf mudando apenas 10% na faixa de brilho de 10: 1 e 100uF * 40 Ohms = 4ms ou 25% do intervalo de corrente de pulso da linha
• e usando meia intensidade de energia em vez de 10: 1, esperamos que a corrente de cintilação do LED esteja mais próxima do ciclo de trabalho de 15% ON
• e a corrente de carga de pico da tampa 10x a descarga média de 10mA.

• um limite maior reduziria a oscilação, mas aumentaria o custo devido às classificações atuais de ondulação do RMS para pequenos limites baratos.

• também esperamos que os resistores pisquem com tensões de pico> 1500 V e queimem se houver algum raio por perto