Infrarot-Scheinwerferprojekt, x50-Widerstände erforderlich. Wie viele Ohm welchen Typ verwenden?

Dies ist eine Anwendung des Ohmschen Gesetzes.

Angenommen, jeder Satz von drei LEDs ist mit einem Strombegrenzungswiderstand in Reihe geschaltet:

Verwendung einer$V_f$von 1,5 bedeutet die Summe$V_f$für jede Diodengruppe beträgt 4,5 V.

Der Widerstandswert ist$R = \frac{E}{I}$, oder$R = \frac{E}{0.060}$

• bei 6V:$R = \frac{(6 - 4.5)}{ 0.060} =$25 Ohm (90 mW, 1/4 W Widerstand verwenden)
• bei 12V:$R = \frac{(12 - 4.5)}{0.060} =$125 Ohm (450 mW, 1/2 W Widerstand verwenden)

Achten Sie darauf, einen Widerstand zu verwenden, der für die Verlustleistung ausgelegt ist ($P = IE$). Unter der Annahme, dass diese 50 Gruppen parallel sind, ergibt das insgesamt 3 Ampere. Sie verlieren weniger Strom, wenn Sie einen kleineren Widerstand bei einer niedrigeren Versorgungsspannung haben. Daher sind in diesen Beispielen 6 Volt 12 Volt vorzuziehen. Um effizienter zu sein, sollten Sie LED-Treiberschaltungen erforschen.

Stellen Sie sicher, dass Ihre Stromversorgung/Batterien mindestens 3A liefern können!

Bearbeiten:

Laut Ihrer Bearbeitung würde die Verwendung von 14,8 V größere Strombegrenzungswiderstände erfordern und mehr Strom verschwenden:

14,8 V:$R = \frac{(14.8 - 4.5)}{0.060} =$172 Ohm (618 mW, 1 W Widerstand verwenden)

Bei dieser Spannung beträgt die Verlustleistung des Widerstands nun 618 mW und Sie müssten daher 1W-Leistungswiderstände verwenden.

Bearbeiten 2:

Einige der mathematischen und Widerstandswerte waren ausgeschaltet. Es war anscheinend spät in der Nacht, und ich versuchte, das TeX richtig hinzubekommen. Ich habe die Mathematik und die Werte angepasst, um genau zu sein.

12 Volt können verwendet werden, um 3 dieser LEDs zum Leuchten zu bringen, aber das praktische Problem ist, dass diese Batterie nicht lange hält. Wenn Sie LEDs in Reihe schalten, teilen sie sich die gleiche Strommenge, aber für jeden zusätzlichen String benötigen Sie 60 mA mehr. 50 x 0,060 A = 3 A, was für eine Batterie ziemlich hoch ist. Der Widerstandswert kann leicht mit dem Ohmschen Gesetz gefunden werden. Ziehen Sie einfach den String-Spannungsabfall von der Stromquelle ab und teilen Sie ihn durch den gewünschten Strom - Beispiel: 12 V - (2 V + 2 V + 2 V) = 6 V / 0,06 A = 100 Ohm Widerstand für jeden String. Ich kann eine Demonstration davon sehen, aber mit nur 10 LED-Strings hier .

Ich habe gesehen, dass Sie Ihren Beitrag bearbeitet haben, also möchte ich etwas zu Ihren Batterien vorschlagen. Ich gehe nur davon aus, dass sie für das Beispiel eine Kapazität von 3000 mA haben.

Wenn Batterien in Reihe geschaltet werden, entsprechen sie einer Batterie mit mehr Spannung, aber gleicher Kapazität. Wenn Sie alle 4 Batterien anschließen, haben Sie 3000 mA und 14,8 V, aber Sie verwenden nur 6 Volt und andere werden als Wärme in Widerständen abgeführt. Was für Sie einfach ein Verlust ist. Wenn Batterien parallel geschaltet werden, entsprechen sie der gleichen Spannung, aber mit einer Batterie mit größerer Kapazität, die Ihr Gerät länger mit Strom versorgt (6000 mA, 3,7 V). Da 2 davon genug Potential für 3 LED liefern können (3,7V x 2 = 7,4V). Sie können 2 Paare in Reihe schalten und parallel schalten.

Somit enden Sie mit einem Batterieäquivalent von 7,4 V bei 6000 mA. Der Mehrwert ist, dass Sie keine großen Widerstände benötigen, da sie etwa 3 Volt x 60 mA verbrauchen und dies mit 1/4-Watt-Widerständen einfach gehandhabt werden kann. Sie sind billig und produktiv. Beispiel für Parallel- und Reihenbatterie und besseres Beispiel . Nur eines der ersten Google-Ergebnisse.

Der Gesamtspannungsabfall von 3 LEDs in Reihe sollte 3 x 1,5 V = 4,5 V betragen. Die Differenz zwischen der Gleichstromversorgung und dem Spannungsabfall der LEDs wäre die Spannung über dem Widerstand.

Angenommen, Sie verwenden ein 14,8-V-Netzteil. Sie haben dann eine Spannung von 14,8 V - 4,5 V = 10,3 V über dem Widerstand, sodass Ihr Widerstand viel Leistung als Wärme abführen muss: 10,3 V * 0,060 A = 0,618 W. Sie benötigen also einen Widerstand mit einer Nennleistung von at mindestens 1 W. Der Wert des Widerstands kann nach dem Ohmschen Gesetz (R = V / I) berechnet werden, sodass Sie einen Widerstand von 10,3 V / 0,060 A = 171,6 Ohm benötigen. Stellen Sie außerdem sicher, dass Ihr Gleichstrom mindestens liefern kann 50 x 0,060 A = 3 A.

Um die verschwendete Energie im Widerstand zu minimieren, können Sie eines von zwei Dingen oder beides tun.

• Setzen Sie mehr LEDs in Reihe
• Reduzieren Sie Ihre DC-Stromversorgung

Auf diese Weise wird mehr Strom in die LEDs fließen und weniger als Wärme im Widerstand verloren gehen.

Hier ist ein nützliches Tool zur Berechnung des Widerstands der LED.

BEARBEITEN: Ich sehe, dass Sie einige Änderungen an Ihrer ursprünglichen Frage vorgenommen haben und sich entschieden haben, eine niedrigere Gleichstromversorgung mit nur zwei 3,7-V-Batterien in Reihe statt drei zu verwenden. Lassen Sie uns den Widerstandswert erneut berechnen: 7,4 V - 4,5 V = 2,9 V über dem Widerstand, also R = 2,9 V / 0,060 A = 48,3 Ohm, was ziemlich nahe an den 56 Ohm liegt. Sie können diese Widerstände kaufen.

Was Sie hier wirklich beachten müssen, sind die Batterien. Die Widerstände sind zweitrangig, wenn Sie die Schaltung nicht mit Strom versorgen können. Der Innenwiderstand Ihrer Batterien beträgt ca$187 m \Omega$. Welcher Strom durch die LEDs fließt, muss auch durch die Batterien gehen. Der Innenwiderstand der Batterie verringert die Scheinspannung der Batterie, und die in diesem Widerstand verbrauchte Leistung erwärmt die Batterie.

In Ihrer vorgeschlagenen Konfiguration haben Sie 50 parallele LED-Ketten für einen Gesamtstrom von$60mA \cdot 50 = 3A$. Der Innenwiderstand jeder Batterie erfährt einen Spannungsabfall von$3A \cdot 187mA \approx 0.56V$und zerstreuen$0.56V * 3A \approx 1.68W$der Macht. Diese Energie manifestiert sich als Wärme in der Batterie, und obwohl sie für kurze Zeit (Sekunden) in Ordnung sein kann, kann sie die Batterie überhitzen, wenn sie konstant betrieben wird. Außerdem sollten Sie den Stromverbrauch in allem außer Ihren LEDs minimieren, um Ihre Laufzeit zu maximieren. Jede Sekunde, die Sie dieses System betreiben, stellt 1,68 Joule Energie dar, die Sie verwendet haben, um die Batterien aufzuwärmen, anstatt Ihre LEDs mit Strom zu versorgen.

Aus dem Ohmschen Gesetz kann gezeigt werden, dass die in einem Widerstand verbrauchte Leistung gegeben ist durch$P = I^2R$. Wir können uns nicht ändern$R$ohne Batteriewechsel, aber wir können minimieren$I$. Unter der Annahme, dass die Gesamtleistung der Schaltung konstant bleiben soll, müssen wir die Spannung erhöhen, um den Strom zu reduzieren, da die Leistung das Produkt aus Strom und Spannung ist.$P = IE$.

Wenn Sie vier Batterien in Reihe verwenden, kann jede Reihe LED-Kette etwa doppelt so lang sein, da wir mehr Spannung zur Verfügung haben. Es werden immer noch 60mA in jedem sein, aber es sind halb so viele. Der von der Batterie benötigte Gesamtstrom ist also jetzt$60mA \cdot 25 = 1.5A$. Leistungsverluste in jeder Batterie werden jetzt sein$(1.5A)^2 187m\Omega \approx 0.42W$pro Batterie. Das ist immer noch ein bisschen viel, also lassen Sie uns fünf Batterien in Reihe entwerfen.

Fünf Batterien geben Ihnen eine Spannung von$5 \cdot 3.7V = 18.5V$. Wir können für einen Tropfen neun LEDs in Reihe schalten$9\cdot 1.55V = 13.95V$. Wir wollen mehr als 25 % der Spannung über dem LED-Vorwiderstand abfallen lassen, um eine angemessene Stromregelung zu erhalten. Mit 9 LEDs in jeder Saite benötigen Sie 7 Saiten davon, um 153 LEDs zu erhalten. Gesamtbatteriestrom:

$60mA \cdot 7 = 420mA$

Leistungs- und Spannungsverlust in jeder Batterie:

$420mA \cdot 187 m\Omega \approx 78mV$
$(420mA)^2 \cdot 187 m\Omega \approx 33mW$

Die Berechnung des notwendigen Widerstands belasse ich als Übung. Die anderen Antworten haben das ziemlich gut abgedeckt. Eine weitere interessante Berechnung ist die Berechnung der Gesamtleistung der Schaltung, der Leistung in den LEDs und der Leistung in den Strombegrenzungswiderständen. Dies gibt Ihnen einen Einblick in die Gesamteffizienz Ihrer Schaltung.

• 3 LEDs pro Gruppe = 3 x 1,5 V = 4,5 V Spannungsabfall an Ihren LEDs.
• Batterie ist 7,4 V, Sie müssen 7,4 V-4,5 V = 2,9 V am Widerstand anlegen
• Sie benötigen 60 mA, R = U / I = 48 Ohm (Sie können 47-Ohm-Widerstände erhalten).

Aber wie meine Kollegen oben hervorgehoben haben: * 60 mA x 50 Gruppe = 3000 mA - damit können Sie Ihre Batterie niemals laden, es sei denn, Sie haben eine kleine Autobatterie oder eine SLA-Batterie zur Verfügung * wie Sie auf der Berechnung sehen können. Sie verwenden 4,5 V x 60 mA, um Licht zu erzeugen, und 2,9 V x 60 mA, um Wärme zu erzeugen. Sie verlieren ungefähr 40% der Leistung an den Widerständen.

Sie können Folgendes in Betracht ziehen:

• nicht 50 Gruppen bilden, sondern viel weniger, sagen wir, 6 oder 7
• Verwenden Sie einen Aufwärts-LED-Treiber, um diese LED-Strings anzusteuern und Ihre 7,2-V-Batterie mit nur 10 % Leistungsverlust in eine höhere Spannung umzuwandeln.

https://www.maximintegrated.com/en/app-notes/index.mvp/id/1804

Die Suche unter http://www.linear.com/products/step-up_(boost)_led_drivers zeigt, dass LT3754 eine gute Wahl ist.

Ich stimme zu, dass Aufwärtswandler kein Anfängerthema sind - die andere Möglichkeit, eine gute IR-Taschenlampe herzustellen, besteht darin, eine Hochleistungs-IR-LED zu verwenden, anstatt 150 Standard-LEDs zu vermasseln.

Stackexchange erlaubt uns nicht, etwas anderes als Ihre wörtliche Frage zu beantworten, aber ich wage es, diese vorzuschlagen:

http://www.osram-os.com/osram_os/en/products/product-catalog/infrared-emitters,-detectors-andsensors/infrared-emitters/high-power-emitter-gt500mw/emitters-with-850nm/index .jsp

Die Power-LEDs sind um einiges effektiver als Standard-LEDs, dh sie erzeugen bei gleicher Volt- und Amperezahl (Leistung) mehr Licht.