トランスレス電源の電圧について教えてください

質問

添付画像のトランスレス電源にて白色LED10個を点灯させています。
動作については問題ないのですが、自分自身で説明(解明)できないことがありますので質問です。
なお、実測した電圧について備考に記述しました。
考え方などにおかしい部分がありましたら、ご指摘願います。

質問：1
CB 間の電圧36Vはどのような計算で算出できるのでしょうか。
（どういう理由で36Vになるのでしょうか）

質問：2
EH 間の電圧実測値は30Vです。12Vのツエナーを3個使用しているのに、なぜ36V程度にならないのでしょうか。
（ツエナーダイオードはこんなに(16%程度)誤差があるのが普通なのでしょうか）
-----
以上です。
アドバイスよろしくお願いいたします。

-----備考
AB 間の電圧：交流100V
CB 間の電圧：交流36V
DB 間の電圧：交流34V
CD 間は交流2VなのでR1には 2V/75オーム=約26.7mAが流れていることになる。
EF 間の電圧：直流10V
FG 間の電圧：直流10V
GH 間の電圧：直流10V
EH 間の電圧：直流30V
XY 間の電圧：直流3V したがってR2には 3V/220オーム=約13.6mAが流れていることになる。
YH 間の電圧：直流27V したがってLED 1個あたり2.7Vで動作していることになる。

回答No.3

inara1 · ベストアンサー

＞今回の回路ではツェナーは不要なので省略できる？
ツェナーは働いています。ツェナーを外すとLEDに過大電流が流れます。

回路シミュレータでツェナーの有無を調べた結果を添付します。ツェナーを外すとLEDのピーク電流は40数mAになります。定格20mAのLEDだと劣化してしまいます。

お礼

ありがとうございます。大変参考になりました。

> ツェナーは働いています。ツェナーを外すとLEDに過大電流が流れます。
ご指摘のとおりです。
ツェナーを外す前にいくつか試してみました。
無負荷にしたり、抵抗やLEDを減らしてみるとEH間の電圧が変動することからツェナーは働いていると判断して、ツェナーを外すのはやめました。

回答No.4

oneone101

ツェナーが常時作動しているとすると、それは設計が悪いですね。
LEDに流れる電流の制限はC1によってなされるべきで、それが最大
効率となる。
もとの設計者の意図としてはツェナーは雷などのサージ系ノイズから
LEDを守るために付けているはず。
R1は電源投入時の過電流を少しでも抑えるため。
R2はサージ印加時にツェナーによってクランプされた後の電圧でも
なおLEDにとって危険なので、電流制限するためにある。

回答No.2

tetsumyi

電圧は何を使って計ったのですか？
この回路ではブリッジ整流で平滑用コンデンサを使っていないので流れる電流は一定の直流ではなくて山が次々にやってくるような電流です。
ですから１つのツェナーに掛かっている電圧を測定すると１０Vとなるのは正常です。
オシロスコープで見れば電圧の状態はすぐに理解できるはずです。
LEDに掛かっている電圧も２．７V(平均値）かもしれませんが２０mAの定格で１３．６ｍA（平均値）で充分な明るさであれば安全で寿命を延ばす使い方ですから良い状態と言って良いのではないでしょうか。
LED１０個を直列にしていますからバラツキがあることを考慮すると非常に良い設計と言えます。

お礼

アドバイスありがとうございます。
オシロスコープは持っていませんのテスター(デジタルマルチメータ)で測りました。
今回の回路ではツェナーが機能する電圧に達していないということなのでしょうか。
つまり、今回の回路ではツェナーは不要なので省略できる、ということでしょうか。
試してみることにします。

回答No.1

fjnobu

先にツエナーダイオード側から、LEDと抵抗の電圧は３６Vにはならないので、ツエナーに流れる程の電圧は掛からない。３６Vは電圧が高くなると破壊するので、上限の電圧を決めて保護しているのです。次にCB巻の電圧はコンデンサーのインピーダンスで電圧降下をさせているのです。１/（ωｃ）が直列に入っているので計算してみてください。

補足

アドバイスありがとうございます。

交流周波数50Hz、コンデンサ1uFで64V電圧降下する計算方法がわからない状態ですので、質問したのですが...。
具体的な数値をあてはめた計算式を教えていただきたいのですが...。
よろしくお願いいたします。