12V DC LED und Motorschaltkreis - Überhitzung

Ich versuche, einen Modellleuchtturm zu bauen (fragen Sie nicht). :-)

Im Wesentlichen versuche ich, eine überhelle LED mit einem Motor zu haben, der sich mit 2 U / min dreht und beide vom Netz (120 V Wechselstrom) versorgt wird. Mein Problem ist Überhitzung...

Ich habe folgende Schaltung aufgebaut:

schematisch

Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan

Dies sind die Komponenten, die ich verwende:

Stromquelle: 12-V-DC-Netzteil, 1 A

LED: Cree 10W High-Power , 2,9-4V Durchlassspannung, 3000mA Durchlassstrom, 10W Verlustleistung, 2,5°C/W thermischer Widerstand

Widerstände: 1x 3 Ohm 25W (R1) und 1x 3,3 Ohm 50W (R2)

Der Motorteil funktioniert wunderbar. Ich kann die Geschwindigkeit auf 2 U / min herunterregeln und alles ist gut. Die LED hingegen bereitet Kopfzerbrechen. Zunächst hatte ich einen 3-Ohm-Widerstand (R1) basierend auf (12V-3V)/3A berechnet. Aber dies führte dazu, dass die LED zeitweise blinkte - ich nahm an, dass sie überlastet war -, also kaufte ich einen etwas größeren R2 (3,3 Ohm), weil ich dachte, die Spannung an der LED sei vielleicht 2,9, und deshalb sollte ich mich für etwas Größeres entscheiden. Blinkt immer noch. Aus einer Laune heraus habe ich sie in Reihe geschaltet (wie im Diagramm), und dann hört es auf zu blinken und alles funktioniert wie es sollte.

Die LED wird jedoch SEHR heiß, ebenso wie die beiden Widerstände. Ich fahre die Schaltung nicht länger als 5 Minuten, weil ich mir Sorgen mache, dass sie durchbrennt. Die LED wird auf einer flachen Kühlkörperscheibe vormontiert geliefert, und ich könnte einen etwas größeren Kühlkörper daran anbringen, aber ich bin durch das Leuchtturmdesign eingeschränkt und möchte daher wirklich, dass es weniger heiß wird.

Die Widerstandsleistung sollte, dachte ich, 3A * (12V-2,9V) = 27,3W betragen.

Ich glaube, ich muss mich verschätzen, welche Art von Widerstand ich verwenden sollte. Oder vielleicht gibt es etwas, das ich mit der Schaltung völlig falsch übersehe. Alle Gedanken dazu und / oder Ideen, wie diese LED-Schaltung daran gehindert werden kann, sich selbst zu verbrennen, würden sehr geschätzt.

Danke euch allen!

12V 1A Netzteil kann keine 3A für die LED liefern. Kein Wunder, dass es immer wieder herunterfährt. Mit dem neuen Widerstand, 9V an 6 Ohm, kann er auch keine 1,5A liefern. Und Sie wissen, dass diese LEDs auf Kühlkörpern montiert werden müssen , oder? Wie hoch ist der Wärmewiderstand Ihres Kühlkörpers?
Ihr lokaler Inhaltswiderstand mit Mehrwert macht die Gesamtsystemeffizienz ungefähr so ​​​​wie mit einer Halogenlampe, die die gute Arbeit der cleveren LED-Designer zunichte macht. Es fließt mehr Strom in den Widerstand als in die LED. Sie könnten Versuchen Sie es mit einem Buck-Konverter. Selbst wenn der Buck chinesisch wäre, würde er viel weniger Strom verschwenden als die Widerstände.
Danke Brian für deine Antwort! Ich fühle mich ein bisschen wie ein Idiot. Und auf die Gefahr hin, noch dümmer zu wirken: Der Kühlkörper, den ich verwende, ist nur die Metallscheibe, die mit der LED geliefert wird (wie im Link), die einen Wärmewiderstand von 2,5 ° C / W haben soll. Ich verwende kein zusätzliches, was meiner Meinung nach das Problem sein könnte. Was ich auch nicht verstehe, ist, warum die LED jetzt funktioniert, wenn meine Stromversorgung nur 1A beträgt, was, wie Sie darauf hingewiesen haben, nicht ausreichen sollte, und dennoch überhitzt es auch ... Entschuldigung, wenn Ihnen das alles klar ist. Vielen Dank für die Hilfe!
Dieses Stück wärmeleitende Leiterplatte ist kein Kühlkörper und kann definitiv keine 2,5 K / W in die Luft haben. Vielleicht ist es der Wärmewiderstand zwischen der LED-Verbindung und dieser Metallrückseite der Leiterplatte. Sie müssen noch einen ziemlich großen Kühlkörper hinzufügen.
Danke Autist! Das ist ein sehr guter Punkt. Ich würde es vorziehen, nicht all diese Energie zu verschwenden. Von Abwärtswandlern hatte ich noch nie etwas gehört. Also könnte ich das anstelle der Widerstände verwenden?
Danke Martin! Das hatte ich falsch verstanden. Muss einen guten zusätzlichen Kühlkörper finden und dazwischen etwas Paste verwenden. Ich freue mich sehr über die Aufklärung! :-)

Antworten (1)

Wenn Sie für eine 10-W-LED 40 ° C Luft haben und eine Temperatur von 60 ° C auf der Aluminium-Sternplatine zulassen können, benötigen Sie einen 2 ° C / W-Kühlkörper.

Erwarten Sie einen 50 mm x 50 mm x 20 mm großen Block aus geripptem Aluminium.

Wenn Sie einen Lüfter verwenden, könnte dieser kleiner sein.

Die Sternplatine kann natürlich keine 10 W in freier Luft abführen. Es wird ein Watt abführen, und selbst das würde es drücken, wenn es sich in einem Gehäuse befindet.

Sie sollten auch einen Schalttreiber für Ihre LED verwenden.

Wenn die Optik dies zulässt, wird die Verwendung von mehr LEDs Ihre thermischen Probleme vereinfachen, indem die Wärme über eine größere Fläche verteilt wird. Auch die Verwendung mehrerer LEDs in Reihe funktioniert besser mit einem einfachen Widerstandstropfer ...

Hier sind Beispiele für Kühlkörper, die für 3-W-LEDs ausgelegt sind.

Wenn es sich um ein persönliches Projekt handelt, ist ein Desktop-CPU-Kühlkörper/-Kühler gut geeignet. Wenn Sie einen alten Schrott-PC haben ... oder einen Freund mit einem Karton voller Schrott-PC-Teile haben ... ist es leicht zu finden. Wenn es für eine 100-W-CPU wie einen Pentium entwickelt wurde, muss der Lüfter keine 10 W abführen.

Peuufeu, vielen Dank! Ich hatte eindeutig nicht genug über das Problem der Wärmeableitung nachgedacht. Möglicherweise muss ich das Leuchtturmdesign ein wenig ändern, um einige dieser Kühlkörper zuzulassen. Aber ich denke auch - realistisch - dass ich möglicherweise eine weniger starke LED verwenden muss, z. B. eine 3-W-LED, wie Sie vorgeschlagen haben. Und Entschuldigung - nur weil ich damit nicht vertraut bin - ein Schalttreiber ähnelt dem Abwärtswandler, auf den sich Autistic oben bezog? Vielen Dank!
Ja, Buck ist eine Art Schaltwandler, das brauchen Sie hier. Stellen Sie sicher, dass es als "LED-Treiber" oder "Konstantstromquelle" verkauft wird, da Sie eine Stromregelung und keine Spannungsregelung benötigen. Überprüfen Sie, ob es einen 12-V-Eingang akzeptiert und dass 3-4 V für eine LED innerhalb seines Ausgangsspannungsbereichs liegen. Ich weiß nicht, was dein "Leuchtturm" ist, aber du könntest Bilder und/oder Zeichnungen posten...
Nochmals vielen Dank peufeu - das ist unglaublich hilfreich! Ich werde sehen, welche Komponenten ich finden kann! :-) Der 'Leuchtturm' soll eine Nachbildung von diesem sein: upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/0/02/… - die LED würde direkt unter das Dach gehen, also der Kühlkörper/Lüfter müsste da reinpassen...
OK! Wenn die Oberseite des Leuchtturms nur wenige cm im Durchmesser hat (dh die LED sitzt eng), dann wird die Ableitung von 10 W zu echten Problemen! Eine 3-W-LED sollte viel einfacher sein, mit kleinerem Kühlkörper, und ehrlich gesagt, mit bloßem Auge ist der Unterschied nicht so groß ...
Ja, ich denke du hast vollkommen recht. Und ich werde ab jetzt viel auf die Wärmeableitung achten! Nochmals vielen Dank, peufeu!
Gern geschehen! Wenn das Drehen eines Kühlkörpers zu mühsam ist, ziehen Sie eine stationäre LED mit Kühlkörper und Optik und einen rotierenden Spiegel in Betracht ...
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