Widerstandswärme in einem LED-Array

Das Ändern der Nennleistung eines Widerstands kann dazu führen, dass er weniger heiß wird, da Widerstände mit höherer Leistung Wärme besser ableiten können. Dies ändert jedoch nichts an der tatsächlichen Dissipation.

Ein 270-Ω-Widerstand mit 100 mA Durchgang führt beispielsweise unabhängig von der Nennleistung des Widerstands zu einer Verlustleistung von 2,7 W. Die Nennleistung sagt Ihnen nur, ob der Widerstand dabei beschädigt wird. Wenn es sich um einen "2 W"-Widerstand handelt, wird er ziemlich heiß und fängt möglicherweise an, ein wenig zu rauchen, wird aber wahrscheinlich zumindest eine Weile überleben. Wenn es sich um einen 0805 1/8 W-Widerstand handelt, verschwindet er ziemlich schnell in einer Rauchwolke. Wenn es sich um einen "5-W" -Widerstand handelt, wird er nur dort sitzen und ziemlich heiß werden, aber ansonsten auf unbestimmte Zeit richtig funktionieren, vorausgesetzt, nichts um ihn herum hindert ihn daran, Wärme abzuleiten.

Ihr eigentliches Problem scheint eine Diskrepanz zwischen der Versorgungsspannung und dem, was Ihre LEDs tatsächlich wollen, zu sein. Wenn Sie einen Schaltplan zeigen, können Sie konkrete Empfehlungen geben. Im Allgemeinen hilft es, mehrere LEDs in Reihe zu reihen, sodass deren Gesamtspannungsabfall etwas geringer ist als die Versorgungsspannung. Sie haben dann einen Widerstand gewählt, der die Differenz bei dem gewünschten Strom absenkt. Auf diese Weise ist die Spannung über dem Widerstand ein kleiner Bruchteil der Gesamtleistung, was auch bedeutet, dass die im Widerstand verschwendete Leistung nur einen kleinen Bruchteil der Gesamtleistung ausmacht.

Sie sagen, dass Ihre LEDs bei Verwendung mit dem gewünschten Strom um etwa 3,3 V abfallen. Das klingt plausibel. 24 V / 3,3 V = 7,3, sodass Sie bis zu 7 LEDs in Reihe schalten könnten, um die meisten, aber nicht alle verfügbaren 24 V zu verbrauchen. Dies würde jedoch insgesamt 3,3 V * 7 = 23,1 V ergeben, was nicht viel übrig lässt für einen Widerstand zur Stromregelung. In diesem Fall ist es wahrscheinlich besser, 6 LEDs in Reihe zu schalten. Die Nennspannung des Strings beträgt dann 6 * 3,3 V = 19,8 V, was 4,2 V über dem Widerstand übrig lässt. Angenommen, Sie möchten die LEDs mit 100 mA betreiben. Das wird auch der Strom durch den Widerstand sein, da die LEDs und der Widerstand alle in Reihe geschaltet sind. 4,2 V / 100 mA = 42 Ω, das ist der Wert des Widerstands, um den richtigen Strom durch die LED-Kette zu verursachen, wenn 24 V an das Ganze angelegt werden. In diesem Fall würde der Widerstand 420 mW verbrauchen, also "1 W".

Wenn Sie 20 mA durch die LED-Kette wollen (wie es bei T1 3/4 LEDs üblich wäre), dann stecken Sie einfach andere Zahlen ein. 4,2 V / 20 mA = 210 Ω, was jetzt nur 84 mW verbraucht. Ein 0805-Widerstand kann damit umgehen.

Hinzugefügt:

Sie zeigen jetzt, dass Sie 8 Stränge mit jeweils 5 LEDs mit einem 270-Ω-Widerstand in der Kette haben. Da Ihre LEDs jeweils 3,3 V abfallen, haben die LEDs insgesamt 16,5 V, wobei 7,5 V über dem Widerstand verbleiben. Da die Widerstände 270 Ω betragen, bedeutet dies, dass Ihr Strom pro String 28 mA beträgt. Das ist ein seltsamer Wert. Wollten Sie vielleicht wirklich 20 mA? Die Verlustleistung pro Widerstand beträgt dann 210 mW. Das ist zu viel für ein gewöhnliches 0805, wäre aber in Ordnung für ein "1/2 W" oder größer oder theoretisch sogar ein "1/4 W", obwohl das nicht viel Spielraum lässt.

Wenn Sie 20 mA durch jede LED wollen, ordnen Sie sie in Streifen von 6 statt 5 an und verwenden Sie die Werte, die ich in meinem letzten Beispiel im vorherigen Abschnitt berechnet habe.

Beachten Sie zunächst, dass sogar 56 ° C wahrscheinlich innerhalb der Spezifikationen Ihres Widerstands liegen, die für Verbraucherteile normalerweise bis zu 70 ° C reichen.

Beachten Sie auch, dass 1-W-Widerstände immer noch die gleiche Gesamtwärmemenge abführen, also nein, das wird Ihr Wärmeproblem nicht wirklich lösen. Wenn Ihre LEDs an jeder einen 3,3-V-Abfall haben, bleiben an den Widerständen 7,5 Volt übrig. Für einen 270-Ohm-Widerstand sind das (7,5 ^ 2 / 270) = etwa 200 mW.

Der einfachste Weg, weniger Leistung an Ihren Widerständen zu verbrauchen, wäre die Verwendung einer Quelle mit niedrigerer Spannung. Wenn Sie eine 18-V-Versorgung verwenden und Ihre Widerstände auf 54 Ohm ändern (um den gleichen Strom beizubehalten), würden Sie nur 42 mW in den Widerständen verbrauchen.