Jak połączyć 10 diod Power LED 10W i dobrać zasilacz prądowy?

Witam Szanownych Kolegów. Chciałbym wykonać lampę doświetlającą pole zabiegowe zbudowaną z 10 diod Power LED o mocy 10W każda. Ponieważ wiem, że takie konstrukcje wymagają prawidłowego zasilania, co bezpośrednio przekłada się na trwałość oświetlenia mam do Was następujące pytanie: jak najkorzystniej połączyć te diody w całość i jaki dobrać zasilacz prądowy do tego układu? Czy dobrym rozwiązaniem jest połączenie równoległe LEDów, czy może powinienem je podzielić na jakieś moduły. Diody, które chcę użyć to Power Integrated 10W 3000-3500K H-1 o maksymalnym poborze prądu 300mA i maksymalnym napięciu 36V. Proszę o pomoc i ewentualne sugestie.

Witam,
Nako że taki LED COB jest już topologii równolegle-szeregowo, obojętnie już jak się to podłączy.

Z powodów praktycznych, łatwiej będzie połączyć wszystko równolegle i użyć drivera (i tylko drivera) do LED na 3A.

Może być np. Mean Well NPF-120-42.


Pozdrawiam

Bardzo dziękuję markovip za szybką i wyczerpującą odpowiedź, zastosuję się do sugestii zarówno w podłączeniu jak również w wyborze zasilania/drivera. Pozdrawiam serdecznie.

markovip napisał:

Nako że taki LED COB jest już topologii równolegle-szeregowo, obojętnie już jak się to podłączy.
Z powodów praktycznych, łatwiej będzie połączyć wszystko równolegle i użyć drivera (i tylko drivera) do LED na 3A.

Tylko że w razie zwarcia w jednym z modułów zgasną też pozostałe źródła światła, nie wiemy czy taka sytuacja jest dopuszczalna.

markovip napisał:

Nako że taki LED COB jest już topologii równolegle-szeregowo, obojętnie już jak się to podłączy.

No nie do końca obojętne, chipy wewnątrz COB'a są w fabryce dobierane pod względem zgodności spadków napięć, a między całymi LED'ami już ta zgodność raczej nie występuje.
Jednak równoległe podłączenie jakie kolega proponuje jest najrozsądniejsze ekonomicznie. Ewentualny problemy z diodami pewnie będzie widać wcześniej przed ich całkowitym padnięciem.

komatssu napisał:

Tylko że w razie zwarcia w jednym z modułów zgasną też pozostałe źródła światła

W COB'ie raczej ciężko o taki przypadek, musiało by nastąpić zwarcie na dziesięciu strukturach w szeregu jednocześnie.

Dziękuję koledzy za Wasz wkład w rozwiązanie mojego problemu, jutro odbieram zasilacz, więc najpierw poskładam to wszystko jako prototyp na prowizorycznym radiatorze a następnie mam już plan na obudowę tej lampy. Pozostaje tylko jedna kwestia: czy sam bierny radiator w postaci płyty 3-4mm o średnicy około 25cm wystarczy? I czy nie trzeba będzie zaopatrzyć całości w większy radiator lub jakieś wymuszone chłodzenie. Zresztą zobaczę jak te LEDy grzeją się "na żywo". Pozdrawiam i dziękuję. Jak już wszystko poskładam"do kupy" postaram się wrzucić pare fotek na elektrodę.

Te 100W wydzieli sporo ciepła. Sam mam Power Ledy 20W na radiatorach zdolnych rozproszyć 50W i potrafią być bardzo ciepłe. Zamontuj Ledy na żebrowanym radiatorze, najwyżej dodasz wentylator(y).

Dioda 1W dobrze się ma na radiatorze 16cm², u Ciebie przy 100W ma być ok 490cm² powierzchni, więc troszeczkę za mało będzie. Jak zależy Ci na gabarytach to od razu zaopatrz się w dodatkowe żeberka i wentylatorek. Jak wielkość nie jest istotna to ja bym nie schodził poniżej 2000cm² powierzchni radiatora (koło o średnicy min 50cm, jednak żebrowany radiator lepiej sprawdzi się od płaskiej blachy).

Ludzie, przestańcie z tymi wentylatorami...
LED ma sprawność energetyczną na poziomie 40~50%. To znaczy że z tych 95W które pobiera LED trzeba wypocić 57W na radiatorze, to nie jest dużo.

Zwykły radiator żebrowy wystarczy.

Pozdrawiam

markovip napisał:

Zwykły radiator żebrowy wystarczy.

To chyba dość ogólne pojęcie... czyli wg Ciebie nie ważne jakiej wielkości, byle diody się zmieściły?

Obserwując wszystko co sugerowaliście zaopatrzyłem się dziś w arkusz blachy o grubości 6mm i dość sporej wielkości. W wersji pierwszej wytnę z niego koło o średnicy 22 cm, dwa następne koła będą miały średnicę odpowiednio 26 i 32 cm. W centralnym punkcie tych aluminiowych kółek jest przewidziane miejsce na alternatywny radiator żebrowy wraz z wentylatorem. Dzisiaj również uzbroiłem się w driver led o podanych przez kolegę markovip parametrach. Jak zdążę wykroić laserem te kółka do piątku to w weekend przeprowadzę próbę "na żywo" jak grzeją się te ledy. Zamierzam pozostawić je rozpięte na tym arkuszu na 3 do 5 godzin i mierzyć temperaturę stopu aluminium co 15-30 minut. Oczywiście mam przygotowaną pastę termoprzewodzącą, na której osadzę je na śrubach. Połączę led-y, zgodnie z sugestią w konfiguracji równoległej. Obecnie jestem na etapie projektowania obudowy do lampy, żeby wszystko jakoś kulturalnie wyglądało. Obudowę zamierzam wykonać z jakiegoś tworzywa sztucznego w zaprzyjaźnionej agencji reklamowej. Przewidziałem otwory na ewentualne chłodzenie aktywne. Pozostaje mi jeszcze wykonać ramię dla całej konstrukcji lub zaadoptować ramię ze zezłomowanego unitu stomatologicznego. Jeżeli kogoś interesują moje wypociny to będę na bieżąco o nich informował. Póki co, Dziękuję za Wasz wkład i wszelkie sugestie.

a_noob napisał:

czyli wg Ciebie nie ważne jakiej wielkości

Oczywiście że wielkość nie jest ważna, ważna jest powierzchnia...

W kartach katalogowych są wzory jak obliczyć max Rhs a zakupując radiator taki walor jest podany. Można też samemu obliczyć.
Tutaj na str. 20 jest to podane dla najbardziej podobnego LED jaki mi przychodzi do głowy: Link

@indianka niech Kolga nie cuduje, nie jest tutaj ważna grubość, tylko jak już wspominałem, powierzchnia oddawania ciepła.
Jak bym miał budować na to obudowę, to porwałbym się na kwadratowy profil aluminiowy (>2mm ścianki). Z jednej strony LED i optyka, w środku driver a z tyłu ramienia do zamocowania. Tanio i szybko.

Pozdrawiam

Niestety kwadrat w moim zastosowaniu odpada, bo zawsze ktoś kantem walnie się w głowę. Lampa musi być okrągła, wtedy skutki bliskiego spotkania z lampą są mniej bolesne. Projekt już mam. Czekam tylko na wycięty prototyp bo w znajomym cięciu laserem kolejka. Możliwe jest również rozwiązanie, że oprócz samego radiatora dla ledów cała konstrukcja lampy będzie wycięta ze stopu aluminium i wtedy mam większe pole manewru jeżeli chodzi o oddawanie ciepła ale większy problem z jego zaprojektowaniem. Na razie uzbroiłem się w cierpliwość i czekam. Pozdrowienia.

markovip napisał:

a_noob napisał:

czyli wg Ciebie nie ważne jakiej wielkości

Oczywiście że wielkość nie jest ważna, ważna jest powierzchnia...

Teraz to łapiesz mnie za słowa z braku argumentów chyba

indianka napisał:

Możliwe jest również rozwiązanie, że oprócz samego radiatora dla ledów cała konstrukcja lampy będzie wycięta ze stopu aluminium

Zaczyna mnie powoli dziwić stosowanie średniej jakości LED'ów, w średniej cenie i upychanie ich w obudowie kosztującej krocie... Zostań przy kółkach, zmierz temperaturę jak zmontujesz i pochwal się.

Kolego a_noob, właściwie to Twój post nie wnosi nic. Mam jedno pytanie, czy wiesz jakie są ceny podobnych rozwiązań na rynku? Aby nie zmuszać Cię do googlowania powiem tak: każda obudowa wchodzi w grę i będzie rozwiązaniem ekonomicznym, ważne żeby miała również walory estetyczne, dlatego pomalowanie jej proszkowe też wchodzi w grę. Wiem co mówię w kwestii strony finansowej. Jeżeli masz propozycję zastosowania lepszych LED, w lepszej cenie, to chętnie wysłucham Twoich argumentów. Pozdrawiam

Zdaję sobie doskonale sprawę z cen, dlatego widząc w pierwszym poście jakie diody wybrałeś stwierdziłem, że zależy Ci przede wszystkim na cenie. A tu nagle dobry zasilacz nie jest problemem i do tego cała konstrukcja wycinana laserem z aluminium również... Do tych diod w pełni rozumiem propozycje markovip z zastosowaniem kawałka profilu. Jak chcesz mieć dobrą i ładną lampę to zmień diody i o lepszych w lepszej cenie zapomnij.
Jeżeli chodzi o pole zabiegowe to proponowałbym LED'y o chłodniejszej barwie od 4000 w górę i CRI (współczynnik oddawania barw - żebyś lepiej kolory rozróżniał, w tym przypadku to chyba istotne) co najmniej 90. I tak za Citizen'a (CRI97) spełniającego te warunki zapłacisz dwa razy tyle co za wybrane diody, a za Cree (CRI95) cztery razy. Oba te modele mają dwukrotnie większy prąd maksymalny od twoich, więc będą pracowały niewysilone.
Jak zastosujesz Power Integrated (nie mam pojęcia co to za firma) to będziesz miał ładną lampę ze światłem do d*** i prawdopodobnie niebawem zdechną, bo będą pracowały na granicy prądu max. Przy tych diodach które zaproponowałem będziesz miał piękne światło (odróżnisz kamień od pomidora), będzie jaśniej (są wydajniejsze) , a za rok nie będziesz musiał się babrać z wymianą diodek.

A żebyśmy nie mieli niedomówień, to mam nadzieję że tych kółek aluminiowych nie chcesz sklejać ze sobą całą powierzchnią?

Od czegoś trzeba zacząć. Zacząłem od zakupu diod PI i barwie białej naturalnej, zasilacz jaki udało mi się zdobyć to stałoprądowy inventronics o mocy 100W i prądzie max 0,35A. Wymusiło to na mnie połączenie diod w szereg niestety. Ale jest pewna zaleta tego zasilacza ma ściemniacz do którego dołączyłem zwykły potencjometr 10k i LEDy nawet całkiem fajnie można regulować. Dziś otrzymałem również prototyp z blachy aluminiowej do którego zamocowałem diody na paście termoprzewodzącej. Po podłączeniu wszystkiego i ustawieniu jasności na max. temperatura płyty aluminiowej wynosiła około 30 stopni C. W związku z tym postanowiłem w środek dodać okrągły radiator komputerowy z wiatrakiem(Intela, bo taki akurat znalazłem). Jutro zamierzam podłączyć to wszystko na godzinę i sprawdzać temperaturę co kilka minut. Kółek aluminiowych nie chcę sklejać jeżeli będę musiał ich użyć. Oczywiście możliwe jest, że wkrótce wymienię diody na lepsze bo jak wspomniałem to na razie prototyp do prób i błędów niestety. Oto kilka zdjęć z moich dzisiejszych prób.

Diody mają 36V jest ich dziesięć, czyli w szeregu potrzebują 360V. Zasilacz daje max 286V więc mamy 28,6V na diodę... jak masz czym to zmierz prąd jaki płynie przez diody, ale raczej będzie niewielki, co za tym idzie temperatura jest niska (bo 30 stopni to nic) bo moc odkładana na diodach jest mała. Dla diod lepiej że są połączone szeregowo, ale jak gdzieś zetkniesz przewód do obudowy albo do siebie, to 286V może Cię zaboleć, więc uważaj podczas montowania i prób.
Możesz odłączyć dwie diody, przy ośmiu ten zasilacz powinien dać radę i będziesz mógł zmierzyć temperaturę dla docelowego obciążenia, ale diody dostaną wtedy 350mA, a mają max 300mA.

I jeszcze raz UWAŻAJ przy włączonym napięciu.

O przyjemnościach związanych z bliskim spotkaniem z 286 voltami wiem i nie zamierzam próbować "na własnej skórze". W związku z tym zamierzam dokładnie zaizolować wszystkie połączenia a obudowę wykonać z tworzywa sztucznego tak aby nikogo nie spotkało takie zdarzenie. Bezpieczeństwo przede wszystkim. Prąd na diodach pomierzę w weekend dla własnej ciekawości. Wiem, że spokojnie mógłbym dać dziewięć czy nawet osiem diod i też poczynię takie eksperymenty, żeby sprawdzić czy strumień światła jest silniejszy. Niemniej jednak w chwili obecnej mnie satysfakcjonuje no i myślę, że trwałość LEDów jest teraz większa. Czeka mnie teraz wyfrezowanie obudowy z POM-u(polioksymetylenu) bo jest to tworzywo całkiem odporne na temperaturę pracy diod a przy tym odporne na wiele innych czynników. Samą tarczę zamierzam przykryć matowym szkłem organicznym aby lepiej rozpraszała światło. Chodzi mi o to aby lampa była tzw: bezcieniowa.