Ich arbeite an einem RGB-LED-Projekt. Als Netzteil verwende ich dieses: https://www.sparkfun.com/products/114 Es verwendet einen LM317, der laut Datenblatt bis zu 1,5 A liefern kann. Die LEDs, die ich verwende, sind diese: http://www.adafruit.com/products/314
Und das Netzteil, das ich verwende, ist ein 12-V-DC-2-AMP-Netzteil.
Hier ist das Problem. Wenn nur alle roten Teile der LEDs leuchten (ich habe 8 LEDs), ist der Spannungsregler innerhalb von etwa einer Minute viel zu heiß zum Anfassen und ich habe ihn getrennt, als er anfing, komisch zu riechen. Ich befestigte eine Münze am Kühlkörperteil des Spannungsreglers (nicht großartig, ich weiß, aber ich warte immer noch auf einige richtige Kühlkörper, die ich bestellt habe) und innerhalb von etwa einer Minute war auch das viel zu heiß zum Anfassen.
Wie kann das sein? Jeder rote Teil der LED verbraucht 20mA, also multipliziert mit 8 ergibt das 160mA. Die Schaltung zieht also nicht zu viel Strom, oder? Ich verwende 150 Ohm Widerstände für jede LED.
Warum wird es so heiß und was mache ich falsch?
Danke
(Auch wenn ich alle roten, grünen und blauen Teile aller 8 LEDs einschalte, wird der Spannungsregler glühend heiß)
(Ich habe gerade gelesen, dass "Schaltregler" verwendet werden, da sie weniger Wärme erzeugen. Wäre dies eine bessere Idee?)
Ein linearer Regler leitet Wärme proportional zu der Menge an Spannung ab, die er abfallen muss, und der Menge an Strom, die durch ihn fließt.
Eingangsversorgung = 12 Volt
Möglichkeit A:
Ausgang V out = 3,3 Volt
V f red = 2,1 Volt
Strom = (V out - V f ) / R = 7,5 mA pro LED = 60 mA insgesamt
Verlustleistung des Reglers, P = (V input - V out ) x I = 522 mW
Über ein halbes Watt wird dabei vom Linearregler abgeführt. Fügen Sie die grünen und blauen Kanäle hinzu, und die Dissipation wird tendenziell dreimal so hoch sein.
Möglichkeit B:
Ausgang V out = 5 Volt
V f red = 2,1 Volt
Strom = (V out – V f ) / R = 19,33 mA pro LED = 154,67 mA insgesamt
Verlustleistung des Reglers, P = (V input – V out ) x I = 1082,67 mW
Über 1 Watt wird dabei vom Linearregler abgeführt. 1 Watt ist eine beträchtliche Menge an Leistung, die als Wärme abgegeben wird. Dass der Regler zu heiß zum Anfassen wird, ist in diesem Fall nicht unerwartet. Das Hinzufügen der grünen und blauen Kanäle wird die Sache noch viel schlimmer machen.
Empfehlungen:
Problem:
Sie versorgen den LM317 mit 12 V und er erzeugt einen Ausgang von 5 V bei 160 mA.
Also 12 V - 5 V = 7 V bei 160 mA, die der lm317 abführen muss (Wärme).
P(Watt) = I * U
= 0,160 A * 7 V
= 1,12 W Wärme
Das Datenblatt des LM317 sagt:
Der Wärmewiderstand, Verbindungsstelle zum Gehäuse beträgt 5 °C/W.
Der Wärmewiderstand, Verbindungsstelle zur Umgebung beträgt 80 °C/W (kein Kühlkörper),
also beträgt der Gesamtwärmewiderstand: 85 °C/W
Der Temperaturanstieg beträgt: 1,12 W * 85 °C/W = 95,2 °C
Bei einer Raumtemperatur von 21 °C beträgt die Gehäusetemperatur 116,2 °C.
Der LM317 verfügt über einen Schutz, sodass er abschaltet, wenn er zu heiß wird.
Empfehlungen:
Sie brauchen wirklich einen besseren Kühlkörper ODER einen geringeren Stromverbrauch ODER eine niedrigere Eingangsspannung ODER ...
Ja, der LM317 kann bis zu 1,5 A verarbeiten, aber wenn er 12 V auf 5 V absenkt, muss er dabei 10,5 Watt Wärme abgeben! Ohne einen großen Kühlkörper ist dies nicht möglich.
Selbst bei den 160 mA, die Ihre roten LEDs ziehen, verbraucht der Regler weit über 1 Watt. Ihre Temperatur steigt, bis die an die Luft abgegebene Wärmemenge der erzeugten Wärmemenge entspricht. Wenn es nicht viel Oberfläche gibt, auf der das passieren kann, steigt die Temperatur schnell über die maximale Nennleistung des Geräts. Die Münze fügt ein wenig Fläche (und ein wenig thermische Masse) hinzu, aber nicht annähernd genug.
Der angegebene maximale Strom, den der LM317 liefern kann, erfordert, dass Sie dem Chip eine Möglichkeit bieten, die Wärme abzuführen, die er erzeugen muss, um die Spannungsdifferenz "wegzukochen". Sie sagen nicht, wie hoch die Ausgangsspannung des LM317 ist, ich gehe von 5 V aus. Das bedeutet, dass jede Teil-LED, die Sie einschalten, dazu führt, dass der LM317 0,02 * (12 - 5 ) = 0,14 Watt verbraucht. Ein TO220-Gehäuse ohne zusätzlichen Kühlkörper kann ~ 1 W abführen (aber es wird heiß!). Bei 24 LED-Teilen sind das 3,4 Watt. Das erfordert einen anständigen Kühlkörper für den LM317.
Ein Kühlkörper kann ähnlich wie ein Widerstand berechnet werden. Sie möchten 4 Watt über einen Temperaturunterschied von sagen wir 40 Grad C abführen. Daher benötigen Sie einen Kühlkörper von (höchstens) 40 Grad / 4 Watt = 10 C / W. Das ist nicht sehr groß.
Sie haben keine Details zu Ihrer Schaltung angegeben, es könnten jedoch andere Optionen vorhanden sein
Verwenden Sie ein Netzteil, das 9 V anstelle von 12 V ausgibt, oder sogar eines, das 5 V ausgibt
Wenn Sie Open-Collector-Treiber im 2803-Stil verwenden: Versorgen Sie die LEDs direkt mit 12 V. Dadurch wird die Gesamtverlustleistung nicht reduziert, aber auf alle Widerstände verteilt.
Verwenden Sie einen kleinen Schaltwandler, um die 5V zu erzeugen
(Ich habe den Vorschlag entfernt, gleichfarbige LEDs in Reihe zu schalten, da dies mit RGB-LEDs nicht möglich ist und Loyd die LEDs anscheinend einzeln steuern möchte.)
Andi aka
Stachel