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

Tanie i proste zasilanie dużych ilości, dużych LED (3W) dla amatorów + wybór LED

26 Lut 2016 12:56 8001 23
  • Poziom 18  
    Postanowiłem zrobić sobie lampy LED, głównie do warsztatu. Dużo, dużo, bardzo dużo światła. Nie jestem fotografem, żeby w ciemni pracować.
    Na rynku nie ma gotowych dobrych lamp LED, przynajmniej nie z tych dostępnych dla przeciętnego człowieka (ceny + wymagana wiedza). "Halogeny LED" czy "żarówki LED" (też oksymoron)można sobie odpuścić od razu. Ilu elektroników do nich zajrzy, tyle przekleństw i "facepalmów". Żeby uzyskać dziesiątki tysięcy godzin trwałości, trzeba zrobić porządne zasilanie i chłodzenie, a tego we wszelkich atrapach żarówek brak, do tego to trupie, tępe albo zimne, męczące światło, Nieeee..

    Taśmy LED? Ostatecznie, jako oświetlenie klasy "byle się nie potknąć" gdzieś w przejściu
    Taśmy LED są fajne, ale pokutujące w ich konstrukcjach napięcie 12V (bo popularne) wymusza używanie stosunkowo dużych rezystorów, na których odkłada się aż około 1,5V, czyli ponad 12% już za zasilaczem idzie w ciepło nie w diodzie. Przerobiłem dla eksperymentu odcinek pół metra takiej taśmy, lutując rezystory o wartości 1/3 fabrycznych i zasilając z 11V. Prąd ten sam, straty mniejsze. Ale chcąc uzyskac kilkaset lumenów, siedziałbym cały weekend przelutowując rezystory w taśmach. W dodatku to nadal jest sposób z rezystorem szeregowym.
    No i trzeba gdzieś kłaść te "kilometry" taśm, nawet jeśli to taśmy po 1200 chipów 3528 albo 5730 na metr. Bo 5050 też należy zostawić w spokoju i nie kupować. 5050 to 3 kryształy w jednym chipie, łatwo się przegrzewają, a że wszystkie 3 kryształy danego chipa są montowane równolegle, to zawsze pierwszy padnie ten najsłabszy, za nim 2 pozostałe z trójki a wraz z nimi przestają świecić 2 pozostałe chipy w szeregu.
    Trzeba jednak oddać taśmom, że są w miarę bezpieczne (mała moc pojedyńczego chipa), spalenie jednej diody powoduje nieświecenie tylko 3 diod, a to stanowi jakiś pojedyńczy procent całego oświetlenia, do pewnego momentu pomijalny. I to napięcie - może niezbyt szczęśliwe, ale za to zasilacze 12V można dostać "wszędzie".

    Trochę o wyborze LEDów dużej mocy.
    Ewentualne problemy z chłodzeniem oraz niemożność wymiany pojedynczego chipa, wyeliminowały z wyboru wszelkie scalone zestawy-matryce po 10, 30 czy 100W, ściśnięte na aluminiowej płytce wielkości znaczka pocztowego. W dodatku są to zestawy połączonych równolegle szeregów, bez rozdzielenia ich, bez możliwości spięcia w takie szeregi, jakie nam pasują.
    RGB też odpada. Widmo takich wynalazków to trzy monochromatyczne górki o róznych wysokościach, mimo iż według producentów, dobierana indywidualnie temperatura barwowa niby powinna się zgadzać ze światłem żarówki, halogena czy księżyca. Temperatura tak, bo temperatura to pochodna widma, jakby jego "uśrednienie". To tak jak tych pięciu głodnych + pięciu przeżartych. W sumie zjedli tyle, ile potrzeba dziesięciu ludziom, ale efekt opłakany. Światło RGB jest przykre, powoduje rozdrażnienie, męczy oczy i oddaje barwy niewiele lepiej niż lampa sodowa.

    Białe LED są pod tym względem o wiele lepsze. Praktycznie ciągłe widmo, choć z niedomiarem najniższych częstotoliwości (podczerwień i na granicy z widzialnymi), co jednak łatwo uzupełnić niedowatowaną żarówką. Zimnobiałe mają też widoczny nadmiar niebieskiego i w większości przypadków pewne także, większą niż ciepłobiałe, porcję UV. Jedyną "zaletą" zimnobiałych jest większa wydajność w lm/w ale co z tego, jeśli te dodatkowe lumeny to światło od niebieskiego w górę... Zimnobiałe sobie odpuszczamy, a w pozostałych UV można (a więc należy) odciąć szkłem sodowym.

    Zacząłem kombinować z dużymi chipami tzw. 3W. Są dostępne kolory "ciepły biały" (2500-3200K) albo "naturalny biały" (4-5 tysięcy K, rzadko dostępny) ewentualnie "zimny biały" (6000K i wyżej, sporo niebieskiego i UV) na radiatorach typu Star Base albo same chipy. Do tego ogromny wybór radiatorów-płytek od Star Base (1 LED) do płytek po 18 i więcej sztuk (w szeregu lub kilku szeregach), które łatwo przykręcić do dużego pasywnego lub aktywnego radiatora.
    Piszę "tak zwane 3W", ponieważ ich katalogowe parametry to 3,6V@700mA czyli 2,5W. Są do nich dostępne gotowe przetwornice z wyjściem stałoprądowym 700mA za pół dolara, które możemy w zasadzie traktować jak elementy dyskretne. Jednak zasilanie tych chipów "3W" katalogowym prądem 700mA nie ma sensu. Powyżej 450-500mA (zależy od diod) zmiany jasności są prawie niezauważalne. A to oznacza, że zasilając je znamionowym prądem 0,7A niepotrzebnie wmuszamy w każdą diodę 0,75 wata, zużywane niemal wyłącznie na psucie struktury, a które potem trzeba odprowadzić przez radiator.

    Kupowanie samemu kryształów o różnych temperaturach barwowych pozwala skomponować lampę o barwie mniej-więcej lampy halogenowej, plus/minus garść Kelwinów w zależności od naszych preferencji. Nie zapominamy oczywiście o uzupełnieniu widma światłem żarowym.
    Parametr $/100lm to najlepsze kryterium cenowe. Oczywiście należy brać pod uwagę również konstrukcję mechaniczną/elektryczną.

    Można je kupić na ebayu: http://www.ebay.com/itm/231609103852 Do amoderatora: na ebay "aukcje" sprzedawców masowych nie kończą się po x dniach, ale wiszą aż sprzedający zwinie interes albo przestanie dokładać przemiotów. Ten link jest z akucji, na której kupowałem pierwszy raz pół roku temu i wciąż działa. Zamieszczam konkretnie ten, bo LEDy od 2012topdeal są rzeczywiście żarówkowo białe (ciepłe białe i neutralne białe) a nie żółto-niebieskie czy tępo-żółte, a takie przykre kolory też da się kupić jako białe. Najczęściej jako neutral white albo pure white (niby 4-5 tys. K) sprzedawane są zwyczajne tańsze biało-niebieskie cool white (6500K i wyżej).

    Do eksperymentów kupiłem 50 kryształów na radiatorach Star Base w matrycach po 5x5 radiatorów (do wyłamania lub montażu razem). Czyli 50 diod po 1,75W, lekko licząc 800 lumenów, za 20$. Nawet przy niezbyt korzystnym kursie, niezła cena zważywszy na to, że już są zlutowane i potraktowane pastą termoprzewodzącą. Chipy tzw. 5W wychodzą znacznie drożej za 100 lumenów.

    Złożyłem z nich jedną lampę z 25 sztuk, chwilowo zasilaną z jakiegoś zasilacza niby 17V 2,8A od laptopa przez rezystory szeregowe 2,5Ω;. Po 480mA na każdy z 5 szeregów. 40W światła o barwie żarówki, wspomagane dla uzupełnienia pasma 10-watową żarówką, pięknie się przy tym pracuje. Oczywiście nie jest to jedyne źródło światła. na 20m² warsztatu potrzeba z 1000-1500 lumenów ogólnego i kilkaset lumenów na stanowisko, żeby warsztat nie był ciemnią.

    I drugą identycznej konstrukcji lampę z 15 diod do testów. Znalezione gdzieś pudełko po śledziach robi za klosz i matówkę. 15 czy 25 kryształów w matrycy, w odległości około cala jeden od od drugiego, rzuca odpowiednio 15 albo 25 sąsiadujących cieni/poświat, więc matówka obowiązkowo. Do tego 4mm szybka ze szkła sodowego jako filtr na ewentualną pozostałość UV - mimo iż "ciepłe" diody mają grubszą warstwę luminoforu, jakieś UV może się zdarzyć.
    Tanie i proste zasilanie dużych ilości, dużych LED (3W) dla amatorów + wybór LEDIMG_42..JPG Download (31.93 kB) Tanie i proste zasilanie dużych ilości, dużych LED (3W) dla amatorów + wybór LEDIMG_42..JPG Download (186.3 kB) Tanie i proste zasilanie dużych ilości, dużych LED (3W) dla amatorów + wybór LEDIMG_42..JPG Download (166.16 kB)
    Wszędzie pasta termoprzewodząca, do tego radiator z procesora z wiatrakiem na nieco niższym napięciu niż znamionowe. Całość jest super cicha i po kilku godzinach wciąż chłodna. Docelowo lampy będę budował mniej więcej tak jak inspekty ogrodowe, czyli płyta (alu 6mm) wokół niej ramka 15mm z wyfrezowanym rowkiem na wsunięcie szyby. Wewnątrz ramki pod szybą LEDy i elektronika, po drugiej stronie chłodzenie. Jeśli się uda, to pasywne. Radiatorów mam sporo.

    I teraz coś, co nas najbardziej interesuje, czyli ZASILANIE
    Obojętnie czy mamy 50-100 małych szeregów po 3 LED z małymi oporniczkami (np. w taśmach), czy zbudujemy kilka szeregów diod jednowatowych z dużymi opornikami, musimy na oporach odparować ten sam procent energii. Ten sposób nas nie interesuje.

    Najprostsze zasilanie, ale wymagające dużo szczęścia w doborze transformatorów (i bogatego ich zbioru), zrobiłem w mieszkaniu rodziców. W kuchni, w okapie, diody na sporym radiatorze z wentylatorem "komputerowym" 12V zasilanym z 5V (zasilacz od telefonu).
    2 szeregi po 5 LED "3W", bez żadnego rezystora. Każdy szereg pędzony z transformatora 10VA 18V, przez mostek prostowniczy wspomagany kondensatorem 1500uF. Zupełnie niemrugające światło, przy prądzie 470mA. Tak samo udało się u rodziców w łazience. Szeregi po 3 diody, każdy z transformatora o parametrach nominalnych 6VA 9V, też tylko przez mostek Graetza wspomagany kondensatorami 1000uF, prąd wychodzi niecałe pół ampera. I więcej nie wyjdzie, bo tak działa zasilacz niestabilizowany. Tutaj uwaga dla wszystkich, którzy z entuzjazmem stwierdzą "diodę jednak można podpiąć pod napięcie X woltów". Otóż nie - diody zostały podpięte pod transformator. Nie pod ileś woltów, a pod woltoampery, w szeregu z opornością wewnętrzną transformatora.
    Idealne, tanie, trwałe, działa już parę miesięcy. Ale raz, że trudno utrafić akutat taki transformator, a dwa - przy większych mocach musielibyśmy mieć tych transformatorków całą baterię.

    Potem eksperymentowałem z taśmami, a teraz te dwie lampy 15 i 25 diod "trzywatowych".

    W sieci najpopularniejszą propozycją prostego stabilizatora prądu jest jakaś wariacja na ten temat:
    Tanie i proste zasilanie dużych ilości, dużych LED (3W) dla amatorów + wybór LEDLEDDRIVER ...tratny.PNG Download (4.43 kB)

    Trzeba dobrać taki rezystor, żeby przy zadanym prądzie odłożyło się na nim jakieś 0,7V. Tranzystor mocy nie pracuje w stanie nasyconym, tylko gdzieś pośrodku, gdzie główna zaleta tranzystorów polowych - bardzo niska Rds(on) - nie jest użyta, bo Rds(on) to rezystancja w stanie nasyconym. Tranzystor musi być na radiatorze, bo grzeje się niemiłosiernie. Równie dobry (równie zły) byłby układ z tranzystorem bipolarnym (jakimś BD2xx) a tak naprawdę nawet rezystory szeregowe. Pod względem bilansu (strat) energii, niczym się ten układ od rezystorów szeregowych nie różni. Zapewnia jednak stały prąd, niezależnie od zmian napięcia zasilania, oraz był inspiracją dla mojego:

    Tanie i proste zasilanie dużych ilości, dużych LED (3W) dla amatorów + wybór LEDLEDDRIV...PNG Download (23.1 kB)

    Złożony na szybko na płytce stykowej z tego, co było na biurku, stąd mało optymistyczny rezystor pomiarowy (aż 0,27Ω, choć docelowo powinien wystarczyć poniżej 0,1Ω)
    Napięcie rzędu 150mV porównywane jest z Uref z prostackiego, ale dla potrzeb eksperymentu wystarczająco stabilnego źródła na elementach R2,D2,R4.

    Początkowo zrobiłem go na komparatorze LM311, ale karta katalogowa nie zaleca sygnałów poniżej 0,6V na wyjściu, i w praktyce to się sprawdza - porównując 2 sygnały po 170mV, LM311 się wzbudzał, a dodatnie sprzężenie zwrotne, które likwidowało ten efekt, psuło sterowanie czegokolwiek z wyjścia i musiałbym na jego wyjściu zamontować wzmacniacz z filtrem.

    Układ CMOS z wejściem Schmitta zapewnia histerezę, dobre sterowanie tranzystorem polowym mocy (strome zbocza na wyjściu i rozładowanie pojemności bramki) oraz łatwe wprowadzenie stałej czasowej opóźnienia (R1, C3). Bez opóźnienia układ wzbudzał się w okolicę 0,7 mehagerca, która to częstotliwość jest zupełnie przypadkowa i wynika z pasożytniczych pojemności, rezystancji i indukcyjności użytych akurat elementów. W dodatku przy takiej prędkości zbocza nie były już strome i tranzystor zaczynał się robić ciepły, zaś całość pewnie szczodrze "siała" na częstotliwościach radiowych.

    Wprowadzenie stałej czasowej ograniczyło częstotliwość do kilkudziesięciu kHz. Konkretnie w zakresie 20-parę do 70 kHz. Przy czym im wypełnienie sygnału dalsze od 50%, tym częstotoliwość niższa. Logiczne, w końcu w takim układzie ani T(on) ani T(off) nie mogą być krótsze niż około połowy T(R1,C3). Ale to jest akceptowalne. Częstotliwość przełączania niewidzialna i niesłyszalna dla człowieka.

    Układ jest w porównaniu do rezystorów szeregowych praktycznie bezstratny. Jako amator możesz na nim lampy budować. Wziąć dowolny zasilacz, spiąć LEDy w najdłuższe szeregi, których napięcie będzie niższe od napięcia zasilacza, wyregulować prąd potencjometrem R4 i lampa działa idealnie. Zasilacza z laptopa, drukarki, przemysłowy, transformator z Graetzem ze starego "prostownika" do akumulatorów - dowolny, o ile tylko częstotliwość układu nie zgra się z wewnętrzną częstotliwością, wtedy zmieniasz C3 na nieco inny (np. dokładasz 2,2nF) i wszystko działa.

    Niestety - nie ma rózy bez dymu, i to oby nie dosłownie. Otóż po wprowadzeniu stałej czasowej, układ przestał być stabilizatorem prądu. Zmiany napięcia zasilania wprost wpływają na prąd LED-ów, tak jak przy rezystorach szeregowych.

    I tutaj chwilowo nie mam pomysłu jak to skompensować. Całkować sygnał z rezystora pomiarowego, podokładać wzmacniaczy, jeszcze jedno sprzężenie zwrotne, tylko skąd? Może z porównania napięcia zasilania do jakiegoś napięcia referencyjnego? Wyszedłby wtedy "stabilizator mocy". Pomożecie?
  • TermoPasty.pl
  • Poziom 43  
    Do takiego zasilania stosuje się po prostu zasilacz impulsowy stabilizujący prąd. Wtedy są małe straty, i oczywiście prawdziwa stabilizacja prądu.
    Twój regulator może i jest bezstratny jeżeli chodzi o element wykonawczy (tranzystor), ale niekoniecznie jest bezstratny w ogóle. Straty w rezystancjach w diodzie LED też są.
    Praca ze zbyt dużym prądem zwiększa straty w diodzie. Dodatkowo spada żywotność LEDów.

    W Twoim układzie ciężko będzie poprawić działanie.
    Póki co układ porównuje prąd diod z wartością referencyjną. Co nie ma sensu. Bo prąd diod jest impulsowy. Czyli albo jest albo nie ma. Porównywanie go ze stałą wartością nie ma sensu. Jeżeli wartość referencyjna to 100mA, to niezależnie od wartości prądu w diodach (110mA, 200mA czy 500mA) wynik porównania będzie taki sam: prąd diod jest większy niż 100mA. To nie będzie działało w takim układzie.
    Trzema mierzyć wartość tego prądu.
    Można analogowo. Czyli porównywać go z napięciem piłokształtnym. Większy prąd diod, to szybciej złapany moment opadania napięcia piły (piłę trzeba dać opadającą). Czyli mniejsze wypełnienie. I taki układ pozwolił by zachować stały średni prąd diod.

    Małą ciekawostkę powiem bo kiedyś zrobiłem układ zasilania diod LED pracujący na podobnej zasadzie (tzn. na podobnej do Twojej, i identycznej do tej co opisałem z komparatorem). Diody zasilane z napięcia zasilania przez szeregowy rezystor o małej wartości. I w szeregu oczywiście klucz bo sterowanie było za pomocą PWM. Na rezystorze pomiar prądu (pomiar prądu oczywiście podczas trwania impulsu PWM). I z pomiaru prądu było wyliczane wypełnienie PWMa.
    Jak był prąd 20mA, to wypełnienie było 100%.
    Przy wzroście napięcia zasilania rósł prąd diod.
    Przy jakimś tam wyższym napiciu płynęło 40mA. To wypełnienie 50%. Przy 80mA 25%. itd.
    I w końcu ta ciekawostka. Dioda LED zielona (superjasna, ale taka zwykła na 20mA), pracująca z prądami impulsowymi rzędu 2A świeciła na niebiesko. Wypełnienie wtedy wynosiło 1%. Mniejszego wypełnienia się nie dało dać bo próbkowanie ADC by się nie wyrobiło podczas trwania impulsu.
    Efekt był fajny, ale diody lubiły padać.
  • Pomocny post
    Poziom 43  
    Na tym też będzie kilka % strat.
    Najlepszym rozwiązaniem jest przetwornica sieciowa od razu pracująca jako stabilizator prądu (oczywiście z zabezpieczeniem napięciowym ustawionym na powiedzmy 1.5 wartości normalnego napięcia przewodzenia diod).
    Dobrym i tanim rozwiązaniem może być przerobiony zasilacz ATX.
  • Poziom 18  
    atom1477 napisał:
    Na tym też będzie kilka % strat.
    To wiem, ale tak dla hecy i i doświadczenia spróbuję układ dokończyć.

    Poczytam dział "zasilanie" i poszukam inspiracji na galwanicznie oddzieloną przetwornicę. Zasilacz ATX -dzięki za podpowiedź, tego mam zapas.
  • Poziom 43  
    Tylko przy ATXach trzeba uważać żeby nie trafić na taki ze sterownikiem na układzie z serii xxx2003.
    Kiedyś trafiłem i pomyślałem że to jakiś zamiennik układu 494. No i częściowo tak, ale nie tylko.
    Ten układ zastępuje TL494, TL431 oraz monitory napięć 3.3, 5 i 12V. I nie da się wyłączyć funkcji monitorowania napięć.
    Układ żeby działał musi dostawać te napięcia. Ja sobie poradziłem dając diodę Zenera na 3,3V, 5V wziąłem wprost z napięcia referencyjnego, i diodę Zenera 12V zasilaną z przetwornicy Stand-By (dawała z 18V). No ale jak by nie było jest to dość niewygodne.
    Prościej zrobić to na sterowniku TL494 albo SG_ileśtam.
    Ja akurat nie robiłem do zasilania LEDów tylko do drutu oporowego.
    ATX pracował jako stabilizator rezystancji. Wraz ze wzrostem prądu zwiększał napięcie.
    Czyli stosunek U/I = R pozostawał stały.
    Wszystko bez żadnych dodatkowych układów: tylko odpowiednio podłączone rezystory do wejść wzmacniaczy błędu w xxx2003.
  • TermoPasty.pl
  • Poziom 43  
    Cytat:
    Układ jest w porównaniu do rezystorów szeregowych praktycznie bezstratny. Jako amator możesz na nim lampy budować. Wziąć dowolny zasilacz, spiąć LEDy w najdłuższe szeregi, których napięcie będzie niższe od napięcia zasilacza, wyregulować prąd potencjometrem R4 i lampa działa idealnie. Zasilacza z laptopa, drukarki, przemysłowy, transformator z Graetzem ze starego "prostownika" do akumulatorów - dowolny, o ile tylko częstotliwość układu nie zgra się z wewnętrzną częstotliwością, wtedy zmieniasz C3 na nieco inny (np. dokładasz 2,2nF) i wszystko działa.

    Niestety - nie ma rózy bez dymu, i to oby nie dosłownie. Otóż po wprowadzeniu stałej czasowej, układ przestał być stabilizatorem prądu. Zmiany napięcia zasilania wprost wpływają na prąd LED-ów, tak jak przy rezystorach szeregowych.

    I tutaj chwilowo nie mam pomysłu jak to skompensować. Całkować sygnał z rezystora pomiarowego, podokładać wzmacniaczy, jeszcze jedno sprzężenie zwrotne, tylko skąd? Może z porównania napięcia zasilania do jakiegoś napięcia referencyjnego? Wyszedłby wtedy "stabilizator mocy". Pomożecie?

    Układ nie jest bezstratny i nie stabilizuje nieczego. Zeby stabilizować cokolwiek (nie ważne czy prąd czy napiecie) przy zmieniającym sie napięciu zasilania lub parametrach obciążenia, trzeba mieć element przez który bedzie płynał prąd, na którym odłozy sie spadek napięcia, ale nie bedzie strat. Jak to zrobić jeśli prąd i napięcie zawsze wiążą sie z wydzielaniem mocy, nie ważne, czy w tranzystorze diodzie, rezystorze, zawsze tracimy. Jest sposób, energię trzeba gromadzić, ale że nie mozna jej gromadzić w nieskończoność, trzeba ją oddać, do gromadzenia energii uzywamy cewki lub kondensatora.
    Dlatego układy o małych stratach pracują impulsowo, naprzemiennie gromadzą i oddają energię, jesli w układzie brak elementu reaktancyjnego taka prawie bezstratna praca jest niemozliwa.
    W naprzemiennym załączaniu i wyłaczaniu tranzystora nie ma żadnej magii która spowodaowała by zmniejszenie strat, w twoim układzie nie ma elementu ograniczającego prad więc będziesz palił LEDy tylko że impulsowo, straty będą jeśli nie będzie w tranzystorze, to w przewodach, LEDach itd.

    Układy liniowe nie są takie złe, są stratne ale są bardzo proste, jeśli zrobimy układ o bardzo małym minimalnym spadku napiecia i dobierzemy zasilanie tak aby spadek napięcia był wystarczający do pracy przy dopuszczalnych wahaniach napiecia i temperatury to sprawność może być 80-90% czyli konkurencyjna z przeciętnymi przetwornicami. Oczywiście są lepsze przetwornice o sprawności nawet >95% ale to domena bardzo zaawansowanych konstrukcji, zazwyczaj rezonansowych.

    P.S. Post #1 bardzo długi ale warto było przeczytać, z większością sie zgadzam.
  • Poziom 18  
    Będę się musiał podszkolić z zasilania… Z początku robiłem eksperymenty z pojemnością równolegle do LEDów. Działało, prąd samych diod był równiejszy, ale to się właśnie powinno załatwiać indukcyjnością.
    jarek_lnx napisał:
    Układy liniowe nie są takie złe, są stratne ale są bardzo proste, jeśli zrobimy układ o bardzo małym minimalnym spadku napiecia i dobierzemy zasilanie tak aby spadek napięcia był wystarczający do pracy przy dopuszczalnych wahaniach napiecia i temperatury to sprawność może być 80-90% czyli konkurencyjna z przeciętnymi przetwornicami.

    Pewnie blisko tego mi się udało z tymi dwiema lampami, zasilanymi układem trafo-graetz-kondensator. Prąd LEDów jest stały, oscyloskop potwierdza.
  • Poziom 43  
    Cytat:
    Będę się musiał podszkolić z zasilania…
    Trochę teorrii trzeba poznać stany nieustalone itp, narysować schemat zastępczy zastanowić sie który element (łącznie z pasożytniczymi) ogranicza prąd/napięcie w danym układzie...

    Cytat:
    Z początku robiłem eksperymenty z pojemnością równolegle do LEDów. Działało, prąd samych diod był równiejszy, ale to się właśnie powinno załatwiać indukcyjnością.
    Jesli włączysz kondensator równolegle do LED, to wchwili załączenia klucza prąd płynie z kondensatora w zasilaczu do kondensatora przy LEDach, ogranicza go rezystancja klicza i ESR kondensatorów, więc bądą straty na rezystancji, rezystancję można zmniejszyć, ale strat to nie zmniejszy bo prad wzrośnie. Jeśli dał byś "po drodze" cewkę prąd będzie narastał liniowo z szybkościa proporcjonalną do napięcia i odwrotnie proporcjonalną do indukcyjności, łatwo go kontrolować, a gdy wyłączasz klucz prąd płynący z cewki zamyka się przez obciążenie - cewka oddaje zgromadzoną energię. Tak wygląda skrócony opis działania przekształtnika (przetwornicy) buck
    Uklad jest prosty i wiele w nim nie zmienisz, możesz wybrać tylko czy tranzystor bedzie N czy P czy bedzie na dole czy na górze, jak zrobisz kontrolę prądu LED, czy będzie to rezystor-bocznik z której strony bdzie włączony jaki bedzie spadek napięcia, a może transformator prądowy, jaka będzie częstotliwość pracy, jak bedzie działał kontroler: czy będzie stabilizował prąd średni, czy szczytowy, czy będzie kontrolerem histerezowym czy PWM, czy będzie pracował z pradem ciągłym czy nie, czy użyjesz gotowego scalaka czy zbudujesz na piechotę, a może na samych elementach dyskretnych. Możliwości jest mnóstwo dlatego jest tak wiele odmian tego układu od bardzo prostych po skomplikowane, można sie wykazać inwencją.

    Cytat:

    Pewnie blisko tego mi się udało z tymi dwiema lampami, zasilanymi układem trafo-graetz-kondensator. Prąd LEDów jest stały, oscyloskop potwierdza.
    Sprawdzaj trabilność prądu przy zmianach napięcia zasilania o ±10%, jeśli układ miał małą rezystancję dynamiczną niewielkie zmiany napiecia mogą powodować duże zmiany jasności, jak sąsiad włączy do sieci grzejnik z regulacją grupową to sie bedziesz wściekał dlaczego światło przygasa kilkadziesiąt razy na minutę :)
  • Poziom 18  
    Dzięki za naprowadzenie, do reszty muszę dojść. Porzeźbię sobie zaraz bucka "na piechotę". Jak już się uda, to będę bogatszy o wiedzę, której nie nabyłbym używając scalaka i budując coś z karty katalogowej. A potem wybierze się jakiś fajny scalak i nie trzeba się będzie tyle bawić.

    Podobno jak spawałem, to nie przygasały te prostackie lampki, więc sądzę, że są w porządku. Oczywiście zdaję sobie sprawę, że to nie wspaniałość konstrukcji, tylko zupełnie przypadkowo dobór niemal losowych elementów się sprawdził.

    Co do zmian napięcia i ich wpływu na jasność LED-ów. Przez te niby trzywatowe przepuścić 600 mA. Testowałem sobie diody w różnych warunkach z zasilacza liniowego i odkryłem ciekawą rzecz. Od około 500 mA w górę, aż do nominalnych 700, zmiany jasności są pomijalnie małe albo wręcz niezauważalne, więc problem się rozwiązuje. Co prawda poprzez czyste, łatwo mierzalne straty, ale jednak ;)
  • Pomocny post
    Specjalista elektronik
    Robiąc bucka (czy inną przetwornicę) trzeba zwrócić uwagę na parametry dławika - jaką ma indukcyjność, przy jakim prądzie staje się ona zbyt mała, jaka może być częstotliwość, żeby jeszcze nie było za dużych strat w dławiku, bądź tranzystorze przełączającym... Dla idealnych elementów (dławik ma indukcyjność niezależną od prądu, dławik i klucz nie mają oporności, przełączanie jest natychmiastowe, dioda w przetwornicy nie ma spadku napięcia) prąd przy włączonym kluczu narasta z szybkością (U_I-U_O)/L, a przy wyłączonym maleje z szybkością -U_O/L, gdzie U_I i U_O to napięcie na wejściu i wyjściu, L to indukcyjność dławika.

    Sensowne jest włączanie klucza przy płynącym prądzie: wyłączasz, gdy prąd osiągnie I_max, włączasz, gdy zmaleje do I_min, średni prąd będzie (I_max+I_min)/2; trzeba rozsądnie dobrać I_max i I_min - jeśli różnica jest mała, to częstotliwość przełączania jest duża, co zwiększa straty w dławiku (głównie w rdzeniu) i w kluczu; jeśli różnica jest duża, to zwiększają się straty w opornościach (dławika, klucza, LED-ów), które są proporcjonalne do kwadratu prądu (jakkolwiek dla I_min=0 są one tylko o 1/3 większe, niż przy I_min≈I_max).

    LED-y w zasadzie powinny świecić proporcjonalnie do prądu, ale przy dużym prądzie bardziej się nagrzewają, a nagrzane świecą słabiej przy takim samym prądzie (i co gorsza, szybciej ulegają degradacji) - dlatego przy prądach zbliżonych do maksymalnego różnice jasności świecenia są niewielkie; producent może określić prąd maksymalny tak, żeby przy nim jasność była największa - po jego przekroczeniu jasność szybciej maleje na skutek wzrostu temperatury, niż rośnie na skutek wzrostu prądu, ale już powyżej 80% prądu "maksymalnego" jasność niewiele zależy od prądu.
  • Poziom 18  
    "Organoleptycznie" stwierdziłem właśnie tę właściwość diodek, dlatego karmię je połową ampera a nie 0,7. Reszta wyjdzie w praniu. Na razie złożyłem prostego bucka na 100mA z przypadkowym dławikiem 185uH (taki był w szufladzie) i … działa. Pora na pomiary i straty.
  • Poziom 27  
    jarek_lnx napisał:
    Układ nie jest bezstratny i nie stabilizuje nieczego. Zeby stabilizować cokolwiek (nie ważne czy prąd czy napiecie) przy zmieniającym sie napięciu zasilania lub parametrach obciążenia, trzeba mieć element przez który bedzie płynał prąd, na którym odłozy sie spadek napięcia, ale nie bedzie strat. Jak to zrobić jeśli prąd i napięcie zawsze wiążą sie z wydzielaniem mocy, nie ważne, czy w tranzystorze diodzie, rezystorze, zawsze tracimy. Jest sposób, energię trzeba gromadzić, ale że nie mozna jej gromadzić w nieskończoność, trzeba ją oddać, do gromadzenia energii uzywamy cewki lub kondensatora.
    To chyba zbyt duże uproszczenie...
    _jta_ napisał:
    LED-y w zasadzie powinny świecić proporcjonalnie do prądu, ale przy dużym prądzie bardziej się nagrzewają, a nagrzane świecą słabiej przy takim samym prądzie (i co gorsza, szybciej ulegają degradacji) - dlatego przy prądach zbliżonych do maksymalnego różnice jasności świecenia są niewielkie;
    ...i to także.

    Zależność generowanego przez LED strumienia świetlnego od prądu to bardziej złożone zagadnienie. Do tego dochodzi zależność od temperatury.

    "Bezstratność" pierwszego układu w pierwszym przybliżeniu zapewniają nam (pomijalnie) małe spadki napięcia na kluczu i oporniku pomiarowym. Pytanie jednak gdzie odkłada się nadwyżka napięcia? Cóż, jeżeli nie na oporności wewnętrznej źródła napięcia (a o to na pewno nam nie chodzi), to pozostają zwiększone spadki napięcia na LED. Czy ta dodatkowa moc to straty? A, to już zależy od charakterystyk LED. Jeżeli ze wzrostem prądu rośnie napięcie i rośnie strumień świetlny to w zależności od względnej szybkości wzrostu może być to korzystne lub niekorzystne.

    I tu przechodzimy do drugiego uproszczenia. Wzrost prądu nie musi być powiązany ze wzrostem mocy a więc i wzrostem temperatury. Wystarczy odpowiednio zmniejszać wypełnienie a impulsy podawać na tyle krótkie, by bezwładność termiczna powodowała skuteczne uśrednienie. Zatem pytanie wprost o charakterystykę strumień od prądu (przy danej, ustalonej temperaturze). Od razu przyznam, że nie znam jej przebiegu dla takich diod i w takim zakresie prądów.

    Ale z własnego doświadczenia mogę podać sytuację, w której stosowałem impulsowe zasilanie LED w sytuacji, gdy musiałem ograniczyć prąd pobierany przez cały układ. W zastosowanym zakresie prądów jasność LED rosła znacznie szybciej niż prąd zasilania, a że zastosowany czujnik miał dużą bezwładność i całkował impulsy całość pracowała przy mniejszym poborze mocy właśnie dzięki impulsowej pracy LED.
  • Specjalista elektronik
    W przetwornicy buck o to chodzi, żeby zmienić napięcie na niższe - po jednej stronie dławika jest na zmianę U_I i 0 (w uproszczeniu, bo jest spadek napięcia na kluczu i na diodzie, ewentualnie drugim kluczu), po drugiej U_O < U_I; określa się I_min (przy tym prądzie włączamy klucz) i I_max (przy tym wyłączamy), a układ sterujący dobiera czasy włączenia i wyłączenia klucza. Nadwyżka napięcia podczas włączenia klucza powoduje magazynowanie się energii w dławiku (i w tym czasie jego prąd rośnie), po jego wyłączeniu LED-y nadal są zasilane energią z dławika (w tym czasie jego prąd maleje).

    Co do zależności strumienia światła od prądu, to oglądałem ją dla diod super-red w nocie katalogowej Kingbright - do 20mA jasność była proporcjonalna do prądu, dla 25mA osiągała maximum, powyżej 25mA malała. Ale kiedyś produkowano LED-y, których jasność dla krótkiego impulsu była proporcjonalna do kwadratu prądu i jak najbardziej miało sens zasilanie impulsowe takiego LED-a. Pytanie, jak z LED-ami, których zamierza użyć autor tematu - czy zasilanie impulsowe daje korzyść, czy stratę.
  • Poziom 43  
    W moich diodach które testowałem przy prądach impulsowych rzędu 2A uzyskiwane jasności to był jakiś kosmos. Jedna dioda 5mm/20mA oświetlała cały pokój jak żarówka ze 25W. Ilość światła raczej nie była tak duża, i ta duża jasność to było raczej subiektywne wrażenie świetlne oka. No ale właśnie o to przecież chodzi w oświetleniu (dla ludzi).
    Natomiast wzrost jasności z kwadratem prądu w diodzie nie jest całkowicie możliwy. W pewnym momencie moc światła musiała by przekroczyć moc dostarczanego prądu (w sensie prądu*napięcia) co jest niemożliwe ze względu na bilans energii. Napięcie oczywiście też wzrasta podczas zwiększania prądu, ale nie aż tak szybko żeby nadgonić tak szybki wzrost energii świetlnej.
    Tak więc taki wzrost może w diodzie być, ale tylko w ograniczonym zakresie.
    Druga sprawa to wpływ migającego światła na wzrok.
    I nie chodzi tu o widoczne migotanie, bo widoczne będzie tylko do 50...200Hz (różnie o tym piszą).
    Nawet jak nie widać migotania to migające światło może męczyć wzrok. W jakiś sposób być szkodliwe dla wzroku też może być (ale nie znam żadnych badań które by to potwierdzały albo obalały).
  • Poziom 43  
    Cytat:
    "Bezstratność" pierwszego układu w pierwszym przybliżeniu zapewniają nam (pomijalnie) małe spadki napięcia na kluczu i oporniku pomiarowym. Pytanie jednak gdzie odkłada się nadwyżka napięcia? Cóż, jeżeli nie na oporności wewnętrznej źródła napięcia (a o to na pewno nam nie chodzi), to pozostają zwiększone spadki napięcia na LED. Czy ta dodatkowa moc to straty? A, to już zależy od charakterystyk LED. Jeżeli ze wzrostem prądu rośnie napięcie i rośnie strumień świetlny to w zależności od względnej szybkości wzrostu może być to korzystne lub niekorzystne.

    Może i są szanse na zwiększenie sprawności, ale jako sposób na stabilizację średniego prądu LED to może działać tylko w wąskim zakresie różnicy napięć zasilania i LEDów.

    I tu przechodzimy do drugiego uproszczenia. Wzrost prądu nie musi być powiązany ze wzrostem mocy a więc i wzrostem temperatury. Wystarczy odpowiednio zmniejszać wypełnienie a impulsy podawać na tyle krótkie, by bezwładność termiczna powodowała skuteczne uśrednienie. Zatem pytanie wprost o charakterystykę strumień od prądu (przy danej, ustalonej temperaturze). Od razu przyznam, że nie znam jej przebiegu dla takich diod i w takim zakresie prądów.

    Ktoś wspomniał o tym że jasność nie rośnie proporcjonalnie do prądu, będzie tak nawet jesli strumień świetlny zależy liniowo od prądu dlatego że oko ma charakterystykę zbliżoną do logarytmicznej.

    Z kwadratową zależnością strumienia od prądu w LEDach mocy nigdy się nie spotkałem, tak jak pisze kolega powyżej taka kwadratowa zależność musi sie kiedyś skończyć, przypuszczam że dotyczyło to dawnych LEDów, małej mocy, które w porównaniu z dzisiejszymi LEDami małej mocy wymagały kilkukrotnie więcej prądu.
  • Specjalista elektronik
    W moich diodach które testowałem przy prądach impulsowych rzędu 2A uzyskiwane jasności to był jakiś kosmos. Jedna dioda 5mm/20mA oświetlała cały pokój jak żarówka ze 25W.

    To już gruba przesada: żarówka 25W emituje światło o mocy prawie 1W, a LED 20mA, gdyby jakimś cudem miał super wysoką sprawność, najwyżej kilkadziesiąt mW.

    Kwadratowa zależność oczywiście musiała się skończyć, jakkolwiek przy raczej absurdalnie dużym prądzie - tamte LED-y przy 20mA świeciły tysiące razy słabiej od współczesnych - typowa jasność była rzędu 1mcd.

    Dla LED-ów dużej mocy Luxeon III Star producent podaje charakterystyki strumienia światła w funkcji prądu dla prądów od 100mA do 1A dla białych, zielonych, i niebieskich (jeszcze odróżniają cyan, blue i Royal Blue) i dla prądów od 100mA do 2.2A dla czerwonych, pomarańczowych i bursztynowych przy temperaturze złącza 25°C - wzrost strumienia jest nieco wolniejszy od proporcjonalnego. Producent zaleca stosowanie PWM, jeśli potrzebna jest tak mała jasność, że prąd miałby być mniejszy (rozumiem, że poniżej 100mA).
  • Poziom 27  
    _jta_ napisał:
    W moich diodach które testowałem przy prądach impulsowych rzędu 2A uzyskiwane jasności to był jakiś kosmos. Jedna dioda 5mm/20mA oświetlała cały pokój jak żarówka ze 25W.

    To już gruba przesada: żarówka 25W emituje światło o mocy prawie 1W, a LED 20mA, gdyby jakimś cudem miał super wysoką sprawność, najwyżej kilkadziesiąt mW.
    Chyba kolega nie doczytał nawet fragment, który zacytował. W impulsie dioda była zasilona prądem rzędu 2A, czyli mocą rzędu 6W, a to z pewnością mogło dać efekt zbliżony do oświetlenia żarówką o mocy 25W.
  • Poziom 43  
    _jta_ napisał:
    Ale średni prąd ma być 20mA, a przy szybkim miganiu oko uśrednia ilość światła.

    A no właśnie nie. Oko widzi jasność większą od średniej. Bliżej szczytowej.
    Poza tym ja mówiłem o jasności impulsowej a nie średniej. Może się wcześniej niezbyt precyzyjnie wyraziłem.
  • Poziom 27  
    _jta_ napisał:
    Ale średni prąd ma być 20mA, a przy szybkim miganiu oko uśrednia ilość światła. Zasilanie 2A z wypełnieniem 1% nie da strumienia światła o mocy porównywalnej z 1W.
    Dlatego też nikt tu nie proponuje tak rozwiązać oświetlenia pokoju. :D

    To był - jak rozumiem - jedynie ciekawy eksperyment, zresztą kolega dokonując tych prób musiał się liczyć z tym, że LED ich nie przetrzyma.
  • Poziom 43  
    No jak pisałem: LEDy często padały.
  • Poziom 30  
    c64club napisał:
    Złożyłem z nich jedną lampę z 25 sztuk, chwilowo zasilaną z jakiegoś zasilacza niby 17V 2,8A od laptopa przez rezystory szeregowe 2,5Ω;. Po 480mA na każdy z 5 szeregów. 40W światła o barwie żarówki, wspomagane dla uzupełnienia pasma 10-watową żarówką, pięknie się przy tym pracuje.


    Które kupiłeś diody, że masz "barwę żarówki"? Ciepłe 3000K? Neutralne 4000K?
    Chcę złożyć oświetlenie do akwarium, raczej zimne potrzebuję i się waham pomiędzy właśnie tymi z ebaya jak podałeś linka lub 4x drożej za Cree XB-D 1W http://www.ebay.com/itm/261637140114 (nie wiem czemu te ledy w wersji 6000K są 2 razy droższe od 4500K). Z Cree mam 100 lumenów przy 350mA, nie znalazłem parametrów tych tanich 3W PowerLed i nie wiem czy mają choć połowę tego.
  • Poziom 18  
    Zawsze kupuję "ciepłe". Ostatnio na próbę kupiiłem 10 "neutralnych" (na ebauy user focalmall) i myślę, że dla człowieka do pracy idealnie sprawdzą sie "ciepłe" z domieszką "neuralnych". Plus OCZYWIŚCIE żarówka, może być lekko niedowatowana - ma "siać" okolicami podczerwieni i dolnych widzialnych, których w LED jest skąpo. 40W LED + 10W halogen daje znacznie lepszy efekt w porównaniu z 40W LED, niżby to wynikało z ilości lumenów, jaką dodaje żarówka. Zdawałoby się - a co to jest 2-3% więcej światła? A to właśnie to brakujące światło.

    Nie wiem jak to działa na ryby (przez wodę UV nie przechodzi), ale dla ludzi "zimne" nie jest wskazane. Jak na mój gust, te "neutralne" już są zimne, tzn, można by je określić "śnieżnobiałymi", a ciepłe właśnie "żarówkowymi".

    6000k to już zimne, drażniące światło, takie jak światła nowoczesnych aut.

    Im mniejsza temperatura barwowa, tym mniejsza wydajność w lm/W, ale to wynika wprost z budowy. Te dodatkowe lumeny, to najwyższe rejestry - okolice niebieskiego i fioletu. Nie mam pojęcia ile lm/W mają w rzeczywistości te taniochy z ebaya.