Stromversorgung von Hochleistungs-LEDs ohne Widerstände

Der Schlüssel zur Verwendung eines Strombegrenzungswiderstands besteht darin, dass er im Verhältnis zur Last groß sein muss. Widerstände haben eine relativ vorhersagbare und lineare Widerstandsänderung mit steigender Temperatur. LEDs dagegen haben eine nichtlineare Änderung bei Temperaturerhöhung. Sie werden heiß, ziehen mehr Strom und werden heißer. Bei ausreichender Leistung brennen sie einfach durch. Ihre Gleichungen sind im Grunde richtig, aber die Methode erfordert ein wenig Versuch und Fehler. Es gibt Ihnen einen guten Ausgangspunkt, aber Sie müssen den Widerstand im stationären Zustand einstellen (nachdem alles die Möglichkeit hatte, sich aufzuwärmen). Ihre Widerstandsauswahl ist im Vergleich zur LED groß und das ist gut, aber es ist ineffizient. Es macht die Steuerung der LED auf diese Weise stabiler, aber Sie verschwenden etwas mehr als 2/3 Ihrer Energie.

Ein besserer Ansatz ist es, mehrere in Reihe zu schalten, um näher an die 12 V heranzukommen und die Spannung mit den LEDs nicht so stark senken zu müssen. Mit ein wenig Versuch und Irrtum funktioniert dieser Ansatz, aber es ist schwierig, die LEDs zu maximieren. Sie würden sie mit dieser Methode sicherheitshalber ein wenig unter Strom setzen.

Ein besserer Ansatz wäre, einen Konstantstromantrieb hinzuzufügen. Sie können Ihr Netzteil weiterhin verwenden, aber dann eine LED-Treiberschaltung in Reihe zwischen Netzteil und LED schalten. Ich weiß nicht, welchen Zugang Sie zur Herstellung von Leiterplatten haben oder ob das überhaupt eine Option für Sie ist. Wenn nicht, können Sie nach "Constant Current DC DC Converter" suchen und einige ziemlich günstige für das finden, was Sie tun. Hier ist einer für etwa 5 US-Dollar, der einen 250-W-DCDC-CC-Konverter ausführen würde . Ich vermute, das ist die einfachste Möglichkeit. Eine andere wäre, einen Konstantstromtreiber pro Satz von 3 LEDs hinzuzufügen, so etwas wie einen CAT4101 von ONSemi.

Alle diese Möglichkeiten funktionieren, Sie müssen nur diejenige auswählen, die Ihren Anforderungen am besten entspricht. Ich würde den CC-Treiber kaufen. Wenn Sie sich für die Widerstandsroute entscheiden, denken Sie daran, hoch zu beginnen, mit 3 in Reihe zu testen, sie auf Temperatur bringen zu lassen und zu überprüfen, wie viel Strom sie verbrauchen. Messen Sie dazu einfach den Spannungsabfall über dem Widerstand und verwenden Sie V = IR, um Ihren Strom zu finden. Das sollte ziemlich nah sein (der Widerstand am Widerstand hat sich je nach Temperatur ein wenig geändert). Ihre Widerstände leiten viel Wärme ab, Sie möchten vielleicht einen Lüfter oder einen anderen Kühlkörper.

Viel Glück.

Sie sind mit mehreren Problemen konfrontiert. Aber ich möchte auf einen Kommentar eingehen, den Sie gemacht haben:

Wenn Sie die Frage lesen, versorge ich sie mit 3,3 V anstelle von 3,6 V. 3,6 V ist die Obergrenze und ich möchte etwas darunter bleiben.

Das Problem mit Ihrer Aussage ist, dass Sie diese Wahl nicht treffen können. Sie können die Betriebsspannung nicht für jede LED auswählen. (Nun, Sie könnten sie einfach direkt an ein Netzteil mit sehr niedriger Impedanz und hoher Stromkompatibilität anschließen. Aber das wäre im Allgemeinen katastrophal.)

Sogar gebündelte LEDs (Sie können sie gebündelt oder ungebündelt kaufen) haben unterschiedliche Spannungen. Da ihre Helligkeit enger mit ihrem Strom korreliert (vorhergesagt) ist, sollten Sie den Strom und nicht die Spannung steuern.

Sie können diesen Wert also nicht mit der oben vorgeschlagenen Genauigkeitsstufe auswählen. In Ihrem Beispiel haben Sie sich große Mühe gegeben, die Verlustleistung im Spannungsabfallwiderstand für den Betrieb Ihrer einzelnen LED zu zeigen$12\:\textrm{V}$. Und du benutzt$3.3\:\textrm{V}$in Ihren Berechnungen, als ob Sie das wählen könnten. Aber Sie tun es nicht und das wäre NICHT unbedingt die Spannung, die Sie an der LED messen würden, wenn Sie es tun würden. Und wenn Sie eine andere LED aus der Box verwenden, erhalten Sie auch einen anderen Wert.

Da Ihre Annahmen falsch sind, sind Ihre Schlussfolgerungen zumindest riskant .

Da Sie bereits aus den vielen Antworten lernen, müssen Sie umdenken. Zunächst einmal sprechen Sie von VIEL Leistung, auch wenn Sie bei Ihren LEDs nur an 100% Effizienz denken. Allein schon wegen der Größenordnung ist mehr Nachdenken und das Abwägen verschiedener Alternativen wichtig (weil Sie die Idee von mehr Budget und Raum akzeptieren müssen, um mehr zu berücksichtigen).

Die erste Frage, die Sie sich stellen müssen, ist, ob Sie auf der Nutzung Ihrer vorhandenen bestehen wollen$12\:\textrm{V}$Netzteil, oder wenn Sie bereit sind, es beiseite zu legen und etwas Passenderes für die Aufgabe zu finden. Wenn Sie beabsichtigen, das Bestehende zu behalten$12\:\textrm{V}$Stromversorgung, dann schränkt dies Ihre Optionen in eine Richtung ein (oder ändert zumindest Ihre Sicht auf einige.) Wie hoch eine Konformitätsspannung ist, ist ein weiteres Problem, dem Sie sich stellen müssen, da einige Spannungen zu einem Sicherheitsproblem für Menschen werden und andere weit weniger.)

Ich muss davon ausgehen, dass Sie das Dissipationsproblem bereits in den Griff bekommen haben (teilweise, wenn auch aus keinem anderen Grund, dann weil Sie 50 dieser Geräte haben und sie Platz beanspruchen und Sie genug wissen, um diese gut und angemessen zu montieren.)

Wenn Sie eine Konstantstromversorgung mit einer bestimmten maximalen Compliance-Spannung wählen, bestimmt dies die Anzahl der LEDs, die Sie in Reihe schalten können. Verwenden Sie dazu auf jeden Fall die für die LED angegebene maximale Spannung als "Worst Case" bei der Berechnung der Compliance-Spannung, auf die Sie bei der Auswahl der CC-Versorgung achten müssen. Wenn diese Spannung vorbei ist$48\:\textrm{V}$, oder so, es bewegt sich in das unsichere Gebiet. Denken Sie also auch daran. Die Effizienz dieser Schaltung kann wahrscheinlich bestimmt werden, indem Sie sich die Spezifikationen der von Ihnen gewählten Versorgung ansehen.

Wenn Sie sich für eine Konstantspannungsversorgung entscheiden, haben Sie möglicherweise mehr und billigere Optionen (oder auch nicht, ich weiß es ehrlich gesagt nicht.) Hier suchen Sie nach dem Konformitätsstrom und müssen darunter bleiben. Wählen Sie eine Spannung, mit der Sie arbeiten möchten, in diesem Fall so hoch wie möglich, aber nicht so hoch, dass sie Ihr eigenes "Sicherheitskonzept" in dieser Situation durchbricht. Wieder, wenn diese Spannung vorbei ist$48\:\textrm{V}$, oder so, es bewegt sich in das unsichere Gebiet. Aber ansonsten möchten Sie vielleicht eine möglichst hohe Spannung wählen (aber weniger als$200\:\textrm{V}$in jedem Fall, da Ihre 50 LEDs unmöglich mehr brauchen können), ganz im Sinne Ihres eigenen Sicherheitsgefühls. Hier benötigen Sie dann eine Konstantstromschaltung, die Sie zwischen Netzteil und LED-Kette(n) schalten, damit Sie den Strom so begrenzen können, wie es sonst eine Konstantstromversorgung für Sie tun würde. Diese Schaltungen sind nicht schwer. Aber sie benötigen eine gewisse "Headroom-Spannung", um zu funktionieren. Sie müssen also diesen Spielraum beim Summieren Ihrer Zahlen berücksichtigen. Die Ineffizienz ist hier auf die Headroom-Spannung der hinzugefügten CC-Schaltung mal die CC-Stromeinstellung (ihre erforderliche Leistung) gegenüber der geschätzten Gesamtspannung der LEDs in der Kette, die sie ansteuert, mal dem CC-Strom zurückzuführen. Je höher die Spannung, die Sie der LED-Kette zuschreiben können, desto besser wird wahrscheinlich Ihre Effizienz sein. Aber irgendwann stößt man auf dieses Sicherheitsproblem und muss hier Entscheidungen treffen. Aus diesem Grund laufen die LEDs, eine pro Kette, mit Ihrem$12\:\textrm{V}$Netzteil ist aus Effizienzsicht eine so schlechte Entscheidung.

Effizienz sollte angesichts all dessen sicherlich eines Ihrer Ziele sein.

Ich kann keinen Rat mehr geben, ohne zu wissen, wo Ihre eigenen Grenzen liegen. Sicherheitsprobleme mit der Spannung, die Kompromisse, die Sie sich vorstellen, wenn Sie die LEDs in Reihenketten betreiben oder einzeln betreiben usw. (Benötigen Sie beispielsweise die anderen 49, um den Betrieb fortzusetzen, wenn eine der LEDs "durchbrennt" oder wenn Sie entfernen es? ... vorausgesetzt, sie sind überhaupt entfernbar. Woher soll ich Ihre Gedanken hier wissen?)