048 - Kitalálható nagy teljesítményű LED meghajtó
Ebben a cikkben részletesen leírom, hogyan lehet meghajtót készíteni nagy teljesítményű LED-ekhez, elemezve az ilyen típusú eszközökhöz kapcsolódó számos kérdést.
Az összes cikk, amelyet eddig a LED-ekről publikáltam, a nagy fényerejű LED-ekre utalnak, vagyis azokra, amelyek 20 mA-es és meglehetősen alacsony teljesítményű, 0,03–0,08 W közötti áramokkal működnek (az egyes jellemző feszültségek szerint). modell).
Azon anyagok felfedezése után, amelyek lehetővé tették a fehér LED-ek kifejlesztését, a világításban való alkalmazásuk lehetősége arra késztette a gyártókat, hogy minden nap egyre erősebb modelleket fejlesszenek ki. Bár a LED-ek még mindig nem képesek a közös lámpák cseréjére, ez a cél nagyon közel van.
12 V-os spot egyetlen 5 W-os vezetéssel
Sajnos ezek az elért eredmények nem fájdalommentesek: a LED-ek nagyon kényes alkatrészek, és nem túl ellenállóak a barátságtalan munkakörülményekkel szemben. A LED-gyártók azon vágya, hogy kényelmes alternatívát kínáljanak az izzólámpákra, arra készteti őket, hogy olyan modelleket állítsanak elő, amelyek lehetőségeik határain belül működnek.
Ezért amikor velük dolgozunk, tanácsos fokozott figyelmet fordítani a számukra nyújtott "kezelésre". Két alapvető feltételt kell figyelembe venni: az áramot, amely áthalad a leden, és a hőmérsékletet, amelyet elvezet. Ellentétben az izzószálas lámpákkal, amelyek nem szenvednek különösebben magas hőmérséklettől (a fényt adó izzószálat fel kell melegíteni), a LED-ekben a fény közvetlenül az áram áthaladásával jön létre, ezért a hő másodlagos jelenség és nem kívánt (mint minden félvezetőnél) ). A hőmérséklet csökkenti a led hatékonyságát, öregíti és túlzott mértéke károsíthatja vagy csökkentheti élettartamát. Emlékeztetem az olvasókat arra, hogy a LED-ek nem örökkévalóak, idővel fényhatékonyságuk fokozatosan csökken, és általában LED-nek tekintik élettartama végén, amikor az általa kibocsátott fény 50% -kal kevesebb, mint az új állapotban. Szerencsére ez több ezer órás használat után következik be (egyes esetekben több mint 50 000 óra).
5 Wattos led
Visszatérve az áram kérdésére, a közös 20 mA-es nagy fényerejű LED-ekkel, az áram szabályozásának legegyszerűbb és legolcsóbb módja az ellenállás használata, amint azt az előző cikkek többségében láttuk. Nagyobb teljesítményű LED-eknél, bár ha az elméleti vonalon folytatni lehet az ellenállások használatát, két probléma merül fel: az első az ellenállásokban kialakuló felesleges teljesítmény (és hő), a második probléma az alkatrészek toleranciájának köszönhető és a tápfeszültség elérheti az áramot olyan értékekre, amelyek károsíthatják vagy idő előtt elöregíthetik a LED-eket.
A nagy teljesítményű LED-ek nagyon összetett és változó. A teljesítmény növelése érdekében a gyártók gyakran több egyszerűbb LED-ből álló LED-eket építenek, amelyek ugyanazon az aljzaton vannak elhelyezve (sorba és párhuzamosan vannak csatlakoztatva). Egyébként egyszerű tápfeszültségű LED-ekkel és 3V és 3,6V közötti küszöbfeszültséggel két széles körben alkalmazott áramérték van: 300mA és 600mA, 1 Wattos, illetve 2 Wattos LED-ekről beszélünk.
Anélkül, hogy tudnunk kellene, hogyan épülnek fel, alapvetően elég, ha ismerjük a szükséges áramot és kevésbé pontos módon a küszöbfeszültséget oly módon, hogy nagyobb feszültséget használjunk, hogy a led világítson.
1 Wattos Luxeon Led
Általában kétféle módon lehet táplálni a nagy teljesítményű LED-eket: a soros áram szabályozása vagy DC-DC átalakítók (konfigurációtól függően "buck konverter" vagy "boost konverter") segítségével. Bár a DC-DC konverterek teljesítményük szempontjából sokkal hatékonyabbak (90% vagy annál nagyobbak), megvalósításuk bonyolultabb és sok olyan összetevőt igényel, amelyeket nem olyan könnyű megtalálni, például a kimeneti feszültség előállítására szolgáló tekercseket. A DC-DC átalakítók másik hibája a hasznos élettartamuk, amely gyakran rövidebb az általuk szállított LED-ekhez képest.
A privilegizált jogok egyelőre a legegyszerűbb megoldás, ebben a cikkben leírom az első típusú rendszert, vagyis egy soros áramszabályozót. A projekt nagyon egyszerű, és önálló módban való használatra vagy egy PWM típusú változó vezérlőrendszerhez való csatlakoztatásra szolgál, amelyet egy jövőbeni cikkemben ismertetek.
A javasolt modell
Az áramszabályozók különböző módon készíthetők: tranzisztorokkal, tápellátással vagy lineáris feszültségszabályozókkal, amelyek egy meghatározott módon kapcsolódnak. Mindannyian ugyanazt a működési elvet alkalmazzák: egy kis értékű ellenállás sorban a leddel (általában söntnek hívják), amely "méri" az azon áthaladó áramot és vezérli az áramot szabályozó áramkört.
Az általam javasolt modell N-csatornás mosfet-et használ szabályozóként, mert azt tartom a leghatékonyabbnak és ugyanakkor egyszerűen elvégezhetőnek. Azok számára, akiknek az N-csatornás tápellátása nem áll rendelkezésre az alkatrész fiókban, NPN teljesítménytranzisztor is használható ugyanolyan nyomtatott áramkör fenntartása mellett. Bár ha az eredmény kevésbé hatékony, akkor kiszabadíthat minket a bajból. Az áramkör tipikus állandó áramforrás, és egyszerűen elvégezhető.