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

zabezpieczenie łańcucha diod power led

06 Lut 2017 14:36 4983 14
  • Poziom 10  
    Witam
    Buduję oświetlenie na diodach power led Cree XP-E i XT-E. Zasilane będą zasilaczem stałoprądowym 700 mA i połączone będą w szereg. Chodzi mi o to, co należy zastosować przy pojedynczej diodzie led, aby po przepaleniu diody nie gasł cały łańcuch (pozostałe diody powinny się świecić dalej). Gdzieś mi się obiło o uszy że trzeba podłączyć diodę zenera równolegle do diody, ale nie wiem czy to prawda.
    Nie jestem elektronikiem, więc moje pytanie może wydawać się banalne, ale proszę o szczegółową odpowiedź. Z góry dziękuję.
  • PCBway
  • Admin Grupy Retro
    Można tak zrobić. Użyta dioda Zenera powinna mieć napięcie nieco większe od największego, jakie może wystąpić na normalnie świecącej diodzie LED. Jej moc powinna być przy tym taka, aby mogła te 700mA przenieść. Tu robią się schody, ponieważ moc na tej tracona wyniesie około 3W, a najmocniejsze dostępne typowo w handlu są na 5W, więc w ciasno upakowanych miejscach może się zrobić problem z przegrzewaniem. Jakie są tam warunki do chłodzenia?

    Jeżeli tych zabezpieczeń nie potrzebujesz zbyt wielu, można rozważyć użycie kilku połączonych szeregowo diod krzemowych zamiast jednej diody Zenera. Rozbije to wydzielaną moc na kilka podzespołów, za to więcej lutowania.
  • Poziom 10  
    Diody są na płytkach MCPCB i pracują z mocą ok. 2 W każda (razem ok. 120 W). Przykręcone będą do radiatora 500x200x50 mm. Będzie ok. 60 diod.
    Czy dobrze zrozumiałem, że po zastosowaniu diod zenera będę musiał zwiększyć moc zasilania przynajmniej dwukrotnie? I w takim razie jeśli te diody się tak mocno się grzeją to może mieć wpływ na chłodzenie samych diod led.
    Czy może jest inne rozwiązanie tego problemu?
  • Pomocny post
    Admin Grupy Retro
    Krzysztof Frąckiewicz napisał:
    Przykręcone będą do radiatora 500x200x50 mm.

    Ciasno, dodatkowe elementy o tak dużych gabarytach mogą nie wejść. Mówię np. o czymś takim:
    http://www.tme.eu/pl/details/1n5335b/diody-zenera-tht/on-semiconductor/1n5335brlg/
    1N5335B Dioda: Zenera; 5W; 3,9V;
    Krzysztof Frąckiewicz napisał:
    Czy dobrze zrozumiałem, że po zastosowaniu diod zenera będę musiał zwiększyć moc zasilania przynajmniej dwukrotnie?

    Nie. W czasie pracy prawidłowej, przez te diody "bocznikujące" prąd niemal nie płynie. Dopiero kiedy dioda LED ulegnie spaleniu, dioda Zenera może się otworzyć i to ona wtedy wydziela ciepło. Na moc pobieraną z zasilacza one nie będą miały wpływu.
    Krzysztof Frąckiewicz napisał:
    I w takim razie jeśli te diody się tak mocno się grzeją to może mieć wpływ na chłodzenie samych diod led.

    Problem z ciepłem pojawi się po spaleniu diody LED przynależącej do danej diody Zenera, ponieważ na tej drugiej wydzieli się ok. 2,7W. Niby niewiele więcej niż połowa mocy dopuszczalnej, ale zimna to ona nie będzie.
    Pytanie zasadnicze, czy masz tam tyle miejsca, aby do każdej diody świecącej dodać taką diodę Zenera.
    Krzysztof Frąckiewicz napisał:
    Czy może jest inne rozwiązanie tego problemu?

    Można to zrobić inaczej, ale wymagałoby to dodania solidniejszego kawałka elektroniki do każdej z diod.
  • PCBway
  • Poziom 43  
    Tutaj mogły by się sprawdzić antybezpieczniki.
    Nie muszą być klasyczne. Mogą być zbudowane jako elektroniczne.
    Taki antybezpiecznik to może być tyrystor wraz z diodą Zenera.
    Działa to zgodnie z nazwą odwrotnie to bezpiecznika.
    Bezpiecznik na dzień dobry przewodzi prąd. Gdy prąd przekroczy wartość graniczną to bezpiecznik robi "myk" i prąd spada do zera a napięcie do maksimum (napięcie na bezpieczniku).
    A w antybezpieczniku jest odwrotnie. Najpierw nie przewodzi prądu. Gdy napięcie przekroczy pewną wartość graniczną to antybezpiecznik robi "myk" i prąd w nim wzrasta a napięcie spada.
    W Twoim przypadku napięciem wyzwalającym było by napięcie wyższe od przewodzenia diody LED (zakładam że jakieś 3...4V).
    Więc dajesz tyrystora z diodą Zenena powiedzmy 8.2V. Po spaleniu diody napięcie na tyrystorze i diodzie Zenera wzrasta do prawie pełnego napięcia zasilania. Dioda Zenera wyzwala tyrystora i ten po włączeniu ma spadek napięcia około 1.5V, a więc dużo mniejszy niż nawet Twoja świecąca dioda LED.
    A więc straty mocy w stosunku do samej diody Zenera będą znacznie mniejsze (dla 700mA wyjdzie z 1W).
    Koszt tyrystora z diodą Zenera jest minimalny. Skompilowaną elektroniką też on nie jest.
    Tyrystor który by się tutaj nadawał to np. BT148W w obudowie SOT223 do kupienia w większych ilościach za 0.5zł.
    Typowy spadek napięcia na tym tyrystorze jest poniżej 1V, a maksymalnie w najgorszym wypadku nie osiąga nawet 1.4V. A więc układ by mógł pracować bez radiatora jak się pod niego odpowiednio przygotuje footprint na PCB.
    Dioda Zenera może być dowolnie małej mocy.
  • Moderator Projektowanie
    Sposób z diodą Zenera (taki "balancer") to sposób teoretyczny, w praktyce więcej z tym kłopotu niż zysku.
    Po pierwsze - w zasadzie brak w handlu takich diod, musi ona mieć moc strat min. 3,5W, w praktyce ok. 5W, a te w handlu mają co najwyżej 5W ale to "papierowe" Wat-y, podawane dla idealnego chłodzenia (jak np. moc tranzystora). W praktyce taka dioda 5W rozproszy max. 1,5-2W a i to tylko w warunkach dobrej wentylacji.
    Po drugie - chłodzenie. Potrzebne diody np. typu BZP630C3V9, BZP650C3V9 (przykładowe typy sprzed wielu lat, obecnie chyba już diod Zenera do chłodzenia radiatorem się nie produkuje). Takie diody trzeba wyrzucić na osobny radiator (osobne radiatory) Musi być zapewniona wentylacja.
    Można budować diodę Zenera mocy (dioda Zenera małej mocy +opornik +tranzystor mocy) a nawet regulowaną (TL431+opornik+tranzystor mocy) - ale to już całkiem bez sensu się komplikuje
    W sumie - bez sensu, tym bardziej że prawidłowo zaprojektowany układ zasilania i chłodzenia LED-ów powinien zapewnić ich bezawaryjną pracę - czyli zabezpieczenie z diod Zenera jest zbędne. A jeśli okaże się że jest potrzebne - to tylko na krótko bo złe zasilanie/chłodzenie spowoduje szybką awarię wszystkich diod.
  • Poziom 10  
    Bardzo dziękuję za odpowiedzi. Uspokoiłeś mnie z tymi diodami zenera (myśałem że one cały czas się będą grzały i przewodziły). Miejsca mam w "bród" radiatorek diody ma średnicę 2 cm i po 3 punkty lutownicze na każdy biegun a więc mała dioda beż problemu się zmieści, moc układu też praktycznie się nie zmieni (dam mały zapas mocy na zasilaniu), a poza tym jest to zabezpieczenie i myślę że diody jakoś nagminnie nie będą się paliły :-). Myślę że się zdecyduję na to rozwiązanie. Powiedz mi tylko jeszcze jak wlutować tą diodę w stosunku do diody led (plus do plusa?) i jak to jest oznaczone na samej diodzie?
  • Poziom 43  
    Piszesz do mnie czy do trymer01? Bo nikt z nas tu nie pisał że dioda Zenera, będąca sama, nie będzie się grzała.
  • Poziom 10  
    przepraszam, nie zauważyłem nowych postów. Pisałem do "Futrzaczka". Chem zastosować takie zabezpieczenie, bo diody będą czasami świeciły bez nadzoru przez kilkanaście czy kilkadziesiąt godzin, a zależy mi na ciągłości świecenia. Zastosuję markowe zasilacze i myślę że wielkość radiatora + 2 wentylatorki po 14 cm zapewnią bezawaryjną pracę układu, ale w razie niemca ;-) przyda się takie zabezpieczenie - nie zgaśnie mi cały łańcuch. Bardzo dziękuję wszystkim za odpowiedzi i pozdrawiam
  • Admin Grupy Retro
    trymer01 napisał:
    W sumie - bez sensu, tym bardziej że prawidłowo zaprojektowany układ zasilania i chłodzenia LED-ów powinien zapewnić ich bezawaryjną pracę - czyli zabezpieczenie z diod Zenera jest zbędne. A jeśli okaże się że jest potrzebne - to tylko na krótko bo złe zasilanie/chłodzenie spowoduje szybką awarię wszystkich diod.

    Panel oświetleniowy może być zamontowany w takim miejscu, że świecić musi bezawaryjnie, a dostęp do niego będzie zapewniony np. po kilku dniach. Wtedy taki zabezpieczenie nie jest bez sensu.
    Krzysztof Frąckiewicz napisał:
    a więc mała dioda beż problemu się zmieści

    Zajrzałeś do noty katalogowej? One wcale nie są takie małe. I wymagają trochę "powietrza" dookoła. Najlepiej byłoby taką diodę po prostu zasilić tym samym prądem i sprawdzić, jaką temperaturę osiągnie. Może się okazać, że zbyt wysoką...
  • Poziom 10  
    No rzeczywiście nie jest bardzo mała, ale myślę że dam radę bez problemów ją zmieścić, przygnę ją tak żeby dotykała obudową radiatora zawsze to ją trochę schłodzi w razie czego... Powiedz mi jeszcze czy ten typ diody który mi napisałeś będzie na pewno pasował do moich diod lcd (lcd pracują na napięciach 2,3, 2,8, 3,1 V)
  • Admin Grupy Retro
    Krzysztof Frąckiewicz napisał:
    diod lcd

    Diody LCD nie istnieją.
    Krzysztof Frąckiewicz napisał:
    Powiedz mi jeszcze czy ten typ diody który mi napisałeś będzie na pewno pasował

    Moim zdaniem, powinny sprawować się odpowiednio. Kup kilka sztuk i spróbuj. Największe obawy mam co do ilości wydzielanego ciepła.
  • Moderator Projektowanie
    Futrzaczek napisał:
    1N5335B Dioda: Zenera; 5W; 3,9V;

    Jak pisałem wyżej - nominalnie 5W (marketing !), ale pod warunkiem że temp. końcówek o dł. 3/8" wynosi max.75stC (końcówki chłodzone masywnym radiatorem albo wodą). Warunki laboratoryjne.
    W praktyce nie należy obcinać końcówek (one są "radiatorem") i moc wynosi ok. 2W.
    Zabezpieczenie takimi diodami to..."antyzabezpieczenie" - te diody padną (w razie spalenia się LED-a) szybciej niż sam LED.
    Ale jak się ktoś uprze bo "tak słyszał" i nie chce ryzykować częstych odwiedzin hodowli
    Krzysztof Frąckiewicz napisał:
    diody będą czasami świeciły bez nadzoru przez kilkanaście czy kilkadziesiąt godzin

    to na nic argumenty.
  • Admin Grupy Retro
    trymer01 napisał:
    W praktyce nie należy obcinać końcówek (one są "radiatorem") i moc wynosi ok. 2W.

    Na 5-cio watowych nowoczesnych diodach Zenera wydzielałem moc ok. 3W i przeżyły to bezboleśnie, temperatury nie pamiętam lecz nie była krytycznie wysoka.
    Dlatego zaleciłem autorowi tematu wykonanie testu. Kilka diodek to parę złotych, polutowanie kilkanaście minut, a zgrubny pomiar temperatury da odpowiedź, czy warto się w to bawić, czy też, jak napisałeś
    trymer01 napisał:
    te diody padną (w razie spalenia się LED-a) szybciej niż sam LED.
  • Moderator Projektowanie
    Futrzaczek napisał:
    Na 5-cio watowych nowoczesnych diodach Zenera wydzielałem moc ok. 3W i przeżyły to bezboleśnie, temperatury nie pamiętam lecz nie była krytycznie wysoka

    Temp. obudowy? - bez większego znaczenia, ważna jest temp. złącza a tę niełatwo pomierzyć.
    Ja też topiłem cynę na czapce 2N3055, przeżył. Co nie dowodzi że tak można czy należy - to jest poza specyfikacją techniczną i proszeniem się o kłopoty, bo temp. złącza była ponad 300 stC.
    Futrzaczek napisał:
    a zgrubny pomiar temperatury da odpowiedź

    Nie da żadnej odpowiedzi, wierz mi. Wiem co mówię, zajmowałem się laboratoryjnym pomiarem temp. złącz diod, pomiarami rezystancji termicznej - projektowałem i budowałem taki sprzęt.
    Większość datasheet tych diod jest wzorowana na pierwszym producencie - Motorola - który popełnił tam kilka błędów i podał nieprawdziwe dane (np. http://www.tme.eu/pl/Document/8176eae1b9257b8fc38bbe0bdd47d5fc/1N5333BRLG.pdf - np. Figure 1)

    Tu jest rzetelny datasheet: http://www.microsemi.com/document-portal/doc_download/5850-1n5333b-88b-pdf - bez radiatora ta dioda ma 1,47W w temp. 25stC.
    Pewnie, że można jej zadać 2,7W i pewnie wytrzyma kilka godzin, może kilkanaście? A - i jeszcze w jakiej temp. otoczenia? (gdy będzie podgrzewana przez radiator LED-ów).