Ansteuern von IR-LEDs mit PWM - Messen von Strom- und Stromquellenfragen

Erstens funktioniert Ihr Link nicht, daher habe ich keine Ahnung, welches Netzteil Sie verwenden. Wenn Sie Ihren Link einfach neu erstellen, wenn Sie sich auf der Website befinden, führt dies zu keinem Ergebnis. Ich nehme an, Sie haben sich das 30-V-/3-A-Netzteil PS300U3 angesehen. Diese Versorgung hat keine PWM-Einstellung, und wenn Sie 30 Volt für mehr als 10 usec an Ihre LED angelegt haben, ja, Sie haben sie getötet. Was das Anlegen von 15 Volt betrifft, vermute ich, dass Sie die Strombegrenzung auf 40 mA eingestellt hatten. Zu diesem Zeitpunkt verbrauchte Ihre LED 0,6 Watt, und wenn Sie das lange getan hätten, hätten Sie auch diese LED getötet.

Betrachtet man die Stromkurve, ist eine schnelle Näherung für den Spannungsanstieg zu beachten, dass die Nennkurve von 15 mA auf 50 mA um 0,1 Volt ansteigt. 1,15 / 0,1 sind 11,5 Volt, eine grobe Schätzung ergibt also 12 Volt bei 1,2 Ampere. Beachten Sie, dass dies eine Spitzenleistung von 14,4 Watt ist und bei einem Arbeitszyklus von 1 % die durchschnittliche Leistung 144 mW beträgt, was angemessen ist, da 1,6 Volt mal 0,05 Ampere 80 mW sind - die beiden liegen innerhalb eines Faktors von 2.

(1) Können LEDs beim Pulsen in so kurzen Zeiten enorme Spannungsmengen aufnehmen, solange der Spitzenstrom unter dem Grenzwert bleibt?

Ja, in der Tat. Natürlich MÜSSEN Sie die Dauer unter 10 us und die PWM-Frequenz unter 1 kHz halten. Außerdem kann die Langzeitzuverlässigkeit schlecht sein. Das Datenblatt sagt nur, halten Sie den Strom unter 50 mA, und wenn Sie etwas anderes tun möchten (wie Hochstromimpulse), können Sie dies tun. Nur nicht zum Hersteller heulen, wenn die LED nicht lange hält.

(2) Da diese Spannungs- und Stromwerte nicht mit dem Datenblatt der LED übereinstimmen, zeigt die Laborquelle möglicherweise nicht den korrekten Stromfluss an. Wie können wir das genau messen?

Das ist ziemlich einfach. Sie machen ein Setup wie

^{Simulieren Sie diese Schaltung – Schema erstellt mit CircuitLab} und überwachen Sie die Spannungen mit einem Oszilloskop. Ein Multimeter wird nicht funktionieren.

Sie variieren R1, während Sie das Oszilloskop V1 überwachen (1 Volt entspricht 1 Ampere), und wenn Sie einen gewünschten Strom erhalten, können Sie die Spannung über der LED ablesen (V2 minus V3). Und was auch immer Sie tun, verwenden Sie keinen Topf für R1 - ein Strom von 1 Ampere wird sehr wahrscheinlich den Wischer verbrennen. Schalten Sie das Gerät aus, ersetzen Sie R1 durch einen anderen Wert und schalten Sie es dann wieder ein. Beginnen Sie mit 50 Ohm. Verwenden Sie 10 Volt am FET-Gate und spielen Sie nicht damit. Stellen Sie sicher, dass die Gate-Ansteuerung nie länger als 10 usec hoch bleibt.

(3) Wie lange hält die LED, wenn Sie sie am Limit betreiben? Hat es zwischen den Impulsen genügend Zeit, um die Wärme abzuleiten, die beim Betrieb mit 1 % entsteht?

Absolut keine Möglichkeit, es anders zu sagen, als es zu tun. Wahrscheinlich nicht großartig.

(4) Ist es möglich, einen Spitzenstrom von 18 A bei 1 % Einschaltdauer aus einer 3-A-Quelle herauszuholen, ohne sie zu sprengen?

Mit einer guten, strombegrenzten Versorgung? Nein. Es wird nicht explodieren, wohlgemerkt. Es wird einfach nicht mehr als 3 Ampere liefern. Mit einer günstigen Nur-Voltage-Versorgung und einer schmalen Impulsbreite? Sicher, besonders wenn Sie einen großen Kondensator an den Ausgang anschließen. Dies erfordert natürlich, dass Sie nicht versuchen, die Impulse bereitzustellen, indem Sie die Stromversorgung steuern.

Mit all dem, was du gesagt hast, gehst du das falsch an. Du musst innehalten und darüber nachdenken, was du tust. Im besten Fall beträgt Ihr durchschnittlicher Strom pro LED 1,2 Ampere x 1 % (Ihr Arbeitszyklus) oder 12 mA. Und ich kann garantieren, dass die Effizienz der LED bei höheren Stromstärken sinkt, sodass Sie in Bezug auf die Helligkeit noch weniger erhalten. Eine LED ist keine Glühbirne, bei der die Lichtleistung ungefähr der elektrischen Leistung entspricht. Sie erhalten mehr Helligkeit, indem Sie jede LED auf maximal 40 mA treiben. Nicht 50mA. 50 ist das absolute Maximum des Herstellers, und das Fahren einer Komponente auf ihr Nennmaximum ist ein guter Weg, um eine verringerte Zuverlässigkeit zu erreichen.

BEARBEITEN -

1) Stromversorgung - Das Problem mit dem Link ist, dass Velleman dieses Modell anscheinend nicht in den USA verkauft, also muss man ein europäisches Land auswählen, um es zu sehen. Das macht aber nichts, es ist nur eine Schaltversorgung.

Sie haben jedoch die Strombegrenzungsschaltung falsch verstanden. Sie könnten gut daran tun, sich mit Velleman in Verbindung zu setzen und nach deren Spezifikation zur Reaktionszeit auf ein Strombegrenzungsereignis zu fragen. Sie liegt wahrscheinlich im Bereich von 50 bis 100 us. Nicht nur das, sondern die hohe Brummspannung (200 mV) deutet darauf hin, dass sie an ihrem Ausgang nichts Besonderes tun. Es ist nur eine Induktor/Kondensator-Kombination. Dies bedeutet, dass sich der Ausgangskondensator beim Pulsen Ihrer LED sofort in Ihre LED entladen hat und die Versorgung auch einen ziemlich guten Stromstoß lieferte, während die Strombegrenzungsfunktion nie wirklich aktiviert wurde.

Sie müssen mkeiths Rat befolgen und einen Strombegrenzungswiderstand in Reihe mit der LED verwenden.

2) Impulsbreite - Ihre Beschreibung dessen, was Sie benötigen, ist noch unklar. Soweit ich es verstehen kann, haben Sie eine autonome Kamera, die Bilder mit 3 fps aufnimmt und versucht, eine IR-Beleuchtung bereitzustellen. Zu diesem Zeitpunkt wissen Sie nicht genau, wann jedes Bild aufgenommen wird, oder die Verschlusszeit der Kamera.

Wenn dies zutrifft, ist PWMing der LEDs einfach nicht angemessen. Ja, wenn Sie die LEDs kontinuierlich laufen lassen, verschwenden Sie Energie, indem Sie den Zielbereich beleuchten, wenn die Kamera die Beleuchtung nicht nutzt. Da Sie jedoch nicht wissen, wann das ist, macht es keinen Sinn, sich darüber Sorgen zu machen. Betreiben Sie die LEDs einfach mit 40 mA und fertig. Betrachten Sie die Situation, in der die Kamera 3 fps mit einer Verschlusszeit von 1/100 aufnimmt. Wenn die LEDs einfach kontinuierlich laufen, verbraucht jede Belichtung nur 0,01/0,33 oder 3 % des verfügbaren Lichts. Wenn die LED mit 1 kHz PWM-gesteuert wird, verbraucht eine einzelne Belichtung nur 10 Lichtimpulse von 333, die während 1/3 Sekunde auftreten. Die Effizienz beträgt 10/333 oder etwa 3%.

Nehmen wir andererseits an, Sie können entweder den Verschlussantrieb bereitstellen oder sich die Kameradaten ansehen, um festzustellen, wann die Kamera die Aufnahme eines Bildes beendet hat. Dies sagt Ihnen immer noch nicht, wie hoch die Verschlusszeit ist, sodass Sie nicht sagen können, wie kurz ein Impuls ist, den Sie benötigen.

Beachten Sie, dass die Impulsbedingung (10 usec bei 1 % Arbeitszyklus) besagt, dass eine kontinuierliche Beleuchtung der richtige Weg ist, solange die Verschlusszeit länger als 1 ms ist. Wie ich bereits sagte, 1% von 1,2 Ampere sind 12 mA, und 40 mA Durchschnitt für Dauerbetrieb ist mehr als dreimal besser, unabhängig von Effizienzabfällen. Die einzige Ausnahme hiervon ist, wenn Sie kürzere Belichtungszeiten benötigen . Wenn die Verschlusszeit der Kamera weniger als etwa 300 us beträgt, kann ein Pulsen der LED in Betracht gezogen werden. Und es ist auch möglich, sehr kurze LED-Pulse als Blitzlicht zu verwenden, um Bewegungen mit hoher Geschwindigkeit einzufrieren.

3) Effizienz - Die Effizienz wird in optischer Leistung gegenüber Strom gemessen, und alle LEDs zeigen eine Spitzeneffizienz bei (typischerweise) einigen mA. Ein Artikel zu diesem Thema: http://www.electronicsweekly.com/news/components/led-lighting/provred-why-led-efficiency-drops-at-high-current-2013-08/ . Und hier http://www.tech-led.com/data/L940-66-60-550.pdf ist das Datenblatt zu einer Hochstrombeleuchtung. Beachten Sie, dass der Wirkungsgrad (mW/mA) 0,875 bei 700 mA und 0,800 bei 5 A beträgt.

4) Spannungsabfall - Während Ihre spezifische LED keine Hochstromspezifikation für Vf hat, ist http://www.adafruit.com/datasheets/IR333_A_datasheet.pdf wahrscheinlich eine ziemlich gute Anleitung. Das Material (GaAlAs) ist das gleiche.