Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
PCBway
Proszę, dodaj wyjątek dla www.elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

Zasilanie LED w lampce z regulacją jasności

25 Cze 2015 19:00 1782 10
  • Poziom 12  
    Witam,
    Przedstawię pokrótce mój problem.
    Przymieram się do zrobienia lampki LED na diodach SMD 5730. Mam już większość elementów lecz nie wiem dokładnie jak rozwiązać problem zasilania.
    Po analizie temperaturowej, postanowiłem zastosować laminat miedziany na podłożu aluminiowym. Wielkość PCB to 160x100x1.5mm. Na płytce planuje rozmieścić 75 diod po 5 w rzędzie.
    Nie ukrywam, że chciałbym aby lampka była ściemniana, myślałem o zastosowaniu układu scalonego PT4115E i zakupiłem nawet kilkanaście sztuk, lecz doszedłem do wniosku, że podłączenie kilka rzędów równolegle będzie błędem i spalą się diody LED.
    Ostatecznie planuje zastosować w każdym rzędzie rezystor 24R SMD o mocy 1W, co pozwoli mi zasilić układ z zasilacza 20V.
    Ściemnianie planuje zrobić na szybkim tranzystorze IRFZ44N połączonym z NE555.

    Proszę podpowiedzieć czy to dobre rozwiązanie, lub naprowadzić mnie na lepsze pomysły.

    Dziękuję za pomoc.
    Marcin
  • PCBway
  • Poziom 43  
    Tak trudno zaglądnąć do DS, tam jest przykład nawet.
  • PCBway
  • Poziom 12  
    Ja nie pytam się jak to zrobić na tym układzie. Interesuje mnie tylko czy to jest dobre rozwiązanie, może ktoś zna lepsze.
  • Pomocny post
    Poziom 27  
    kotek12321 napisał:
    Nie ukrywam, że chciałbym aby lampka była ściemniana, myślałem o zastosowaniu układu scalonego PT4115E i zakupiłem nawet kilkanaście sztuk, lecz doszedłem do wniosku, że podłączenie kilka rzędów równolegle będzie błędem i spalą się diody LED.
    Ostatecznie planuje zastosować w każdym rzędzie rezystor 24R SMD o mocy 1W, co pozwoli mi zasilić układ z zasilacza 20V.
    Ściemnianie planuje zrobić na szybkim tranzystorze IRFZ44N połączonym z NE555.

    A niby dlaczego LED-y miałyby się spalić? Jak doszedłeś do takiego wniosku? Skoro już kupiłeś kilkanaście sztuk PT4115 to ich użyj. Przecież PT4115 to zwykła przetwornica Step-Down z kontrolą prądu wyjściowego do 1.2A, można dać kilka łańcuchów LED połączonych równolegle, każdy z małymi opornikami wyrównawczymi rzędu 1Ω dodanymi na wszelki wypadek, a kontrolę prądu w PT4115 ustawić dla całości, w ten sposób na opornikach nie straci się dużo mocy. W dodatku PT4115 od razu daje możliwość regulacji metodą PWM, więc żaden MOSFET nie jest potrzebny. Oczywiście pozostaje kwestia ile diod może taki PT4115 zasilić, ale nawet gdybyś musiał użyć pięciu przetwornic dla pięciu grup po 15 LED-ów to i tak wyjdzie dużo prościej niż z MOSFET-em i zasilaczem 20V, który musiałby być koniecznie stabilizowany, bo inaczej wszystkie Twoje kalkulacje co do prądu LED, oporników szeregowych i jasności wzięłyby w łeb. Pod tym względem rozwiązanie z PT4115 jest lepsze, gdyż pozostawia swobodę co do napięcia zasilającego, nie wymaga jego stabilizacji, oporniki szeregowe są mniejsze i wszystkie przetwornice można sterować tym samym PWM (nawiasem mówiąc nie uważam PWM za najlepszą metodę regulacji ale w przypadku PT4115, gdzie prąd jest ustalany na sztywno opornikiem, nic innego nie pozostaje).

    Napisz lepiej co to są za diody LED i z jakim prądem mają pracować, bo samo SMD 5730 poza typem obudowy i chińskim pochodzeniem niczego jeszcze nie oznacza (z mocy 1W i oporności 24Ω domyślam się jedynie, że prąd nie przekracza 0.2A), a od tego zależy ile łańcuchów LED jeden PT4115 będzie w stanie jednocześnie zasilać.
  • Poziom 12  
    Bardzo dziękuję za wyczerpującą odpowiedź.

    Co do obaw o PT4115 miałem obawy wynikające z przepływu prądu rzędu 1A przez połączone równolegle diody LED.
    Mianowicie mam w planach połączone 5 LED szeregowo zasilane prądem dla bezpieczeństwa 125mA. Podłączając kilka takich szeregów, równolegle do jednego PT4115 miałem obawy o popłynięcie większego prądu przez na przykład bardziej nagrzane LED i ich uszkodzenie.

    Jeżeli chodzi o LED, producent EPISTAR (wiem chińszczyzna), białe naturalne 4000K, 150mA prąd przewodzenia, napięcie przewodzenia max 3.6V min 3.2V.

    Jeżeli chodzi o zasilacz, wybrałem 20V ponieważ można dość tanio kupić ładowarkę do laptopa, o napięciu właśnie 20V, prądzie ponad 3A. Z tym, że jest to zasilacz impulsowy, ale to chyba nie powinien być problem przy tym układzie scalonym.
  • Pomocny post
    Poziom 27  
    Ta Twoja lampka jest całkiem spora. Przyjmując prąd 125mA oraz licząc średnio 3.4V na diodę wychodzi 75•0.125A•3.4V=31.875W, tyle mocy ma wchodzić w LED-y i zastanawiam się, czy sama ALU-PCB 10x16cm wystarczy, no chyba że ma być jeszcze przykręcona do radiatora. To może być problem.

    Kiedyś zrobiłem sobie lampę na sufit (plafon) na siedmiu LED-ach Seoul Semiconductor 3W (typu bodajże P4, do 750mA, nie pamiętam dokładnie ale to nieważne), wykorzystując do tego radiator ze starego zasilacza komputerowego o wymiarach 8x9.5cm z żeberkami o wysokości 1.5cm oraz przetwornicę własnej produkcji ze stabilizacją prądu. Te diody nie były z jakichś tam najwyższych binów, ot po prostu moje pierwsze LED-y kupione okazyjnie na Allegro, warm 60-70lm/W, ale oceniam, że świecą mniej więcej tak jak żarówka 60W przy prądzie około 0.5A (łączne napięcie około 23V, czyli jakieś 11W). Sprawność mojej przetwornicy (na układzie TNY268) oceniam na jakieś 80%, więc całość pobiera i wytwarza około 14W ciepła. Radiator dobierałem na oko, akurat ten z zasilacza mi podpasował, bo był możliwie duży i płaski, a wiadomo, że gorący LED jest mniej sprawny od zimnego, no i plafon jest zamknięty, bez swobodnej wymiany powietrza. I jakoś to działa, chociaż po włączeniu światła na dłużej szkło plafonu robi się ciepłe, a zaraz po otwarciu radiator na dotyk jest gorący.

    W Twoim projekcie też natkniesz się na tego typu ograniczenia, może nie aż tak ścisłe, ale za to moc jest dużo większa. Wydaje mi się, że 75 LED-ów na powierzchni 10x16cm to jest dużo, ale trudno tu cokolwiek doradzać nie wiedząc jaką sprawność mają Twoje LED-y, strumienia nie podałeś. Jeśli taką jak moje lub lepszą, to wyszłaby bardzo jasna lampa i wówczas zalecałbym zmniejszenie ilości LED-ów (no chyba że to ma być palnik), jeśli zaś mniejszą, to trudna rada, moc rozpraszana będzie głównym problemem. Czy robiłeś jakieś próby jak taki LED świeci przy 125mA? Czy rzeczywiście potrzeba aż tyle LED-ów z takim prądem?

    Wracając do tematu zasilania, to oczywiście ładowarka 20V/3A czy inny zasilacz impulsowy może być. Na początku wydawało mi się, że całość zasilana będzie z toroida z mostkiem i elektrolitem, prąd nie musiałby być jakoś super dobrze odfiltrowany byleby minimum tętnień było wyższe od minimalnego napięcia wymaganego dla PT4115 przy danej ilości LED w łańcuchu szeregowym. Wydawało mi się nawet, że dobrze by było mieć tylko po 3 LED-y w łańcuchach, bo wówczas lampa mogłaby być zasilana z 12V, można by dorobić podtrzymanie na akumulatorze żelowym i cała praca miałaby większy sens jako oświetlenie awaryjne. Z drugiej strony im wyższe napięcie zasilające tym wyższa sprawność PT4115, gdyż maleje oporność wewnętrznego switcha MOSFET oraz strata napięciowe na zewnętrznej diodzie Schottky'ego w stosunku do napięcia łańcucha LED-ów.

    Masz rację, gdy kilka łańcuchów jest podłączonych do jednego PT4115 i gdy jeden przestanie przewodzić, to prąd pozostałych zwiększy się proporcjonalnie, dlatego myślę, że powinieneś dać tyle sztuk PT4115, żeby na każdy wypadało po 5-6 łańcuchów, wówczas byłby tylko 20-25% wzrost prądu w takim przypadku. O nierównomierny podział prądu wskutek indywidualnych różnic pomiędzy poszczególnymi diodami specjalnie bym się nie martwił, nie wydaje mi się, żeby były duże. Doprawdy, musiałbyś mieć strasznego pecha, gdybyś miał z tym problem, są przecież na rynku tanie chińskie latarki zasilane z trzech paluszków, gdzie kilkanaście LED-ów jest połączonych równolegle i nie ma żadnego opornika ograniczającego prąd poza opornością wewnętrzną baterii, i jakoś to działa. Tak więc nie wydaje mi się, żeby te rozrzuty były duże, poza tym wspólny radiator zapewni w miarę jednakową temperaturę, no i będą jakieś oporniki szeregowe, których wartość w razie potrzeby zawsze będzie można trochę zwiększyć.
  • Poziom 12  
    Rozumiem,
    Taką ilość LED dobrałem powiem trochę na oko. Posiłkowałem się trochę przy tym żarówkami CORN, analizując ich wymiary doszedłem do wniosku, że moje LED będą miały dużo większe pole rozpraszania temperatury. Sprawność tych LED producent podaje na około 45-55 lm/W. Nie wiem czy dobrze zobaczyłem w datasheet (innego producenta), że jedna dioda "produkuje" 536mW mocy do rozproszenia na PCB.
    Po Twojej wypowiedzi, oczywiście zmniejszę ilość LED.
    Może powiem coś więcej o tej lampce, bo wynikają z tego niejasności. Chciałbym aby to była lampka biurkowa, mam teraz klasyczną z żarówką metalohalogenową o mocy 25W, nie ukrywam że świeci trochę słabo. Biorąc 25W, i przeliczając to przez sprawność oprawy, odbłyśnika zakładam, że na biurko pada 65% strumienia. Potrzebowałbym około 17W LED aby było podobnie.

    Co do ilości LED w szeregu, 5 sztuk wychodzi mi po prostu łatwiej ze względów konstrukcyjnych.

    Jeżeli chodzi o prąd diody, próbowałem lutując 4 sztuki szeregowo na zwykłym laminacie FR4, zwiększanie prądu od 125mA nie dawało widocznej różnicy strumienia, dlatego postanowiłem na tym poprzestać dla zdrowia LED.
  • Poziom 43  
    kotek12321 napisał:
    że jedna dioda "produkuje" 536mW mocy
    *75 ... ~37W
    kspro napisał:
    3.4V na diodę wychodzi 75•0.125A•3.4V=31.875W
    No wszystko się zgadza :)
    kotek12321 :arrow: Masz jeszcze inne propozycje, układ typu BP2812 lub BP2822.
    Zasilanie bezpośrednio z 230V i dajesz diody w szereg. Tak produkowane są żarówki fabryczne LED, przez jedną z firm.
    Zasilanie LED w lampce z regulacją jasności
  • Poziom 12  
    Bardzo dziękuję za podpowiedź, mam jednak pytanie, niestety nie znalazłem kart produktu w innym języku niż chiński i ciężko mi cokolwiek powiedzieć. Mam jednak obawy odnośnie izolacji galwanicznej od napięcia zmiennego o dużej amplitudzie. Ktoś może chcieć regulować kąt przy włączonej lampce i...
  • Pomocny post
    Poziom 43  
    Tu masz BP2812 angielski.
    http://www.bpsemi.com/pdf/BP2812/BP2812_EN_DS_Rev.1.0%20.pdf

    Zgadza się, nie ma izolacji od sieci.
    Firma produkuje również układy do izolowanych zasilaczy do kupienia na Aliexpress.
    http://www.bpsemi.com/en/index.asp