In che modo il resistore utilizzato per limitare la corrente del LED dissipa parte dell'energia indirizzata nelle applicazioni di illuminazione?

I LED non possono essere collegati direttamente a una fonte di alimentazione, solo in serie con un resistore di limitazione della corrente. Ciò significa che quando il LED viene alimentato, una certa potenza viene dissipata da quel LED e una parte della potenza viene dissipata dal resistore. Ciò significa che parte dell'energia viene sprecata.

Supponiamo ora di dover costruire una potente fonte di luce - un apparecchio di illuminazione per la casa o un faro per auto - che usi i LED come fonte di luce. Dovrò collegare tutti i LED tramite resistori.

Immagino che quei resistori sprecheranno molta energia.

Come viene affrontato questo problema quando si utilizzano i LED per l'illuminazione?

Ai LED piace essere alimentati con una fonte costante di corrente, ad es. una corrente fissa indipendentemente dalla tensione necessaria per raggiungere questo obiettivo. In pratica per applicazioni semplici ipotizziamo una caduta di tensione diretta fissa e utilizziamo un resistore per ottenere la corrente corretta.

Tuttavia, con cambiamenti come la variazione del processo, la temperatura ecc., La tensione diretta, e quindi la corrente, cambierà. Per le applicazioni semplici questo non è un problema, ma per applicazioni ad alta potenza come hai detto, questo diventa un problema e quindi i resistori non vengono utilizzati.

La soluzione è includere il feedback nel circuito. Come parte del circuito del driver, verrà misurata la corrente e la tensione attraverso il LED sarà controllata per mantenere sempre la corrente al valore desiderato; come bonus utile, questo ti dà anche la possibilità di attenuare il LED riducendo la corrente.

Come fai notare, se trasformiamo la tensione in eccesso in calore finisce per essere piuttosto inefficiente (questa è una forma di regolatore lineare )

La soluzione è utilizzare un regolatore di commutazione, che attiva o disattiva completamente la tensione. Un condensatore viene utilizzato per "mediare" questa tensione e modificando il rapporto tra il tempo acceso e il tempo spento, controlliamo la tensione media. Tutto con un'efficienza del 90% +.

Se sei interessato, un circuito comunemente usato è un convertitore buck

E se desideri approfondire, questi due video con Howard Johnson e Bob Pease sono estremamente buoni,

Guidare LED ad alta potenza senza bruciarsi - Parte 1

Guidare LED ad alta potenza senza bruciarsi - Parte 2

I LED possono essere collegati direttamente a un alimentatore, solo che questo alimentatore dovrebbe essere regolato in corrente anziché il più comune regolato in tensione.

Gli alimentatori a commutazione vengono utilizzati per ottenere una buona efficienza durante la conversione di una tensione e corrente in una diversa combinazione di tensione e corrente. Poiché la tensione per la corrente è potenza, la tensione x la corrente in uscita non può superare la tensione x la corrente in entrata. In realtà, ci sarà qualche inefficienza, quindi la tensione di uscita x corrente sarà un po 'inferiore alla tensione di ingresso x corrente. L'efficienza del 90% è abbastanza buona. L'efficienza del 95% è eccezionalmente buona. Gli alimentatori tradizionali sono normalmente compresi tra l'80 e il 90% di efficienza.

Se l'alimentazione regola la tensione o la corrente dipende da come viene derivato il segnale di feedback. L'alimentatore tenterà di annullare la differenza tra il segnale di riferimento in ingresso e il segnale di feedback. Se il segnale di feedback è proporzionale alla corrente di uscita, allora regolerà quella corrente.

Per un esempio di un alimentatore a commutazione che controlla la corrente attraverso una serie di LED, vedere lo schema del mio proiettore a LED KnurdLight. Il compito principale di questo circuito è quello di far funzionare un costante 20 mA circa attraverso una stringa di 4 LED bianchi, che richiede circa 13 V in totale. La potenza in ingresso è di due celle AA che forniscono circa 3V. Le parti principali del convertitore boost sono l'induttore L1, il transistor Q2 come commutazione e il diodo D1. La corrente ai LED esce dal punto di connessione P1 e ritorna su P2. La corrente di ritorno scorre attraverso la resistenza di rilevamento corrente R6. Il PIC ha un riferimento interno di tensione fissa da 600 mV. La tensione di R6 è proporzionale alla corrente del LED, che viene confrontata con il riferimento di 600 mV all'interno del PIC. Il firmware nel PIC utilizza questo indicatore alto / basso a un bit per controllare l'interruttore Q2.