Hoë krag LED bestuurderbane: 12 stappe (met foto's)

2024 Outeur: John Day | [email protected]. Laas verander: 2024-01-30 07:28

Hoë krag LED's: die toekoms van beligting!

maar … hoe gebruik u dit? waar kry jy hulle? 1-watt en 3-watt Power LED's is nou wyd beskikbaar in die reeks $ 3 tot $ 5, so ek het die afgelope tyd aan 'n klomp projekte gewerk wat dit gebruik. In die proses het dit my pla dat die enigste opsies waaroor iemand praat om die LED's te bestuur: (1) 'n weerstand, of (2) 'n baie duur elektroniese opwinding. noudat die LED's $ 3 kos, voel dit verkeerd om $ 20 te betaal vir die toestel om dit te bestuur! So ek het teruggegaan na my boek "Analoge stroombane 101" en 'n paar eenvoudige stroombane uitgevind om krag -LED's aan te dryf wat slegs $ 1 of $ 2 kos. Hierdie instruksies gee u 'n blaas-vir-blaas van al die verskillende tipes stroombane om groot LED's aan te dryf, alles van weerstande tot die oorskakeling van voorrade, met 'n paar wenke daaroor, en natuurlik gee ek baie detail oor my nuwe eenvoudige krag LED bestuurderbane en wanneer/hoe om dit te gebruik (en ek het tot dusver 3 ander instruksies wat hierdie stroombane gebruik). Sommige van hierdie inligting is baie nuttig vir klein LED's, ook hier is my ander power-LED instruksies, kyk gerus na ander aantekeninge en idees. Hierdie artikel word deur MonkeyLectric en die Monkey Light-fietslig aan u gebring.

Stap 1: Oorsig / onderdele

Daar is verskeie algemene metodes om LED's aan te dryf. Waarom al die bohaai? Dit kom daarop neer: 1) LED's is baie sensitief vir die spanning wat gebruik word om hulle aan te dryf (dws die stroom verander baie met 'n klein spanningverandering) 2) Die vereiste spanning verander 'n bietjie wanneer die LED warm of koue lug, en ook afhangend van die kleur van die LED, en vervaardigingsbesonderhede. so daar is verskeie algemene maniere waarop LED's gewoonlik aangedryf word, en ek sal elkeen in die volgende stappe bespreek.

Onderdele Hierdie projek toon verskeie stroombane om krag -LED's aan te dryf. Vir elk van die stroombane het ek by die relevante stap die onderdele wat benodig word, opgemerk, insluitend onderdeelnommers wat u op www.digikey.com kan vind. Om veel gedupliseerde inhoud te vermy, bespreek hierdie projek slegs spesifieke stroombane en die voor- en nadele daarvan. Raadpleeg een van my ander krag -LED -projekte vir meer inligting oor monteringstegnieke en om LED -onderdeelnommers uit te vind en waar u dit kan kry (en ander onderwerpe).

Stap 2: Power LED -prestasiedata - handige naslaankaart

Hieronder is 'n paar basiese parameters van die Luxeon LED's wat u vir baie stroombane sal gebruik. Ek gebruik die syfers uit hierdie tabel in verskeie projekte, so ek plaas hulle almal op een plek waarna ek maklik kan verwys. Luxe 1 en 3 sonder stroom (afskakelpunt): wit/blou/groen/ siaan: 2.4V daling (= "LED-voorspanning") rooi/oranje/amber: 1.8V dropLuxeon-1 met 300mA stroom: wit/blou/groen/siaan: 3.3V daling (= "LED-voorspanning") rooi/oranje /amber: 2.7V dropLuxeon-1 met 800mA stroom (oor spesifikasie): alle kleure: 3.8V dropLuxeon-3 met 300mA stroom: wit/blou/groen/siaan: 3.3V dropred/oranje/amber: 2.5V dropLuxeon-3 met 800mA stroom: wit/blou/groen/siaan: 3.8V druppelrooi/oranje/amber: 3.0V druppel (let op: my toetse stem nie ooreen met spesifikasieblad nie) Luxeon-3 met 1200mA stroom: rooi/oranje/amber: 3.3V druppel (let op (my toetse stem nie ooreen met die spesifikasieblad nie) Tipiese waardes vir gewone "klein" LED's met 20mA is: rooi/oranje/geel: 2.0 V druppelgroen/siaan/blou/pers/wit: 3.5V druppel

Stap 3: Direkte krag

Waarom nie net u battery direk op die LED aansluit nie? Dit lyk so eenvoudig! Wat is die probleem? Kan ek dit ooit doen? Die probleem is betroubaarheid, konsekwentheid en robuustheid. Soos genoem, is die stroom deur 'n LED baie sensitief vir klein veranderinge in die spanning oor die LED, en ook vir die omgewingstemperatuur van die LED, en ook vir die vervaardigingsafwykings van die LED. As u dus u LED net aan 'n battery koppel, weet u nie hoeveel stroom daardeur gaan nie. "maar wat, dit het aangesteek, nie waar nie?". goed seker. Afhangende van die battery, kan u te veel stroom hê (die LED word baie warm en brand vinnig) of te min (die LED is swak). die ander probleem is dat selfs as die LED net reg is as u dit die eerste keer aansluit, as u dit na 'n warmer of kouer omgewing neem, dit dowwe of te helder word en dit brand, omdat die LED baie temperatuur het sensitief. vervaardigingsvariasies kan ook veranderlikheid veroorsaak. So miskien lees u dit alles en dink u: "so what!". as dit die geval is, ploeg vooruit en koppel direk aan die battery. vir sommige toepassings kan dit die regte pad wees.- Opsomming: gebruik dit slegs vir hacks, moenie verwag dat dit betroubaar of konsekwent is nie, en verwag dat u 'n paar LED's onderweg sal uitbrand.- 'n Bekende hack wat hierdie metode stel Die LED Throwie is uiters goed gebruik: Opmerkings:- as u 'n battery gebruik, werk hierdie metode die beste met * klein * batterye, omdat 'n klein battery optree asof dit 'n interne weerstand het. Dit is een van die redes waarom die LED Throwie so goed werk.-As u dit eintlik met 'n krag-LED eerder as 'n 3-sent LED wil doen, kies u batteryspanning sodat die LED nie op volle krag is nie. dit is die ander rede waarom die LED Throwie so goed werk.

Stap 4: Die nederige weerstand

Dit is verreweg die mees gebruikte metode om LED's aan te dryf. Koppel net 'n weerstand in serie met u LED (s): voordele:- dit is die eenvoudigste metode wat betroubaar werk- het slegs een onderdeel- koste pennies (eintlik minder as 'n sent in hoeveelheid) nadele:- nie baie doeltreffend nie. u moet vermorsde krag inruil teen konsekwente en betroubare LED -helderheid. As u minder krag in die weerstand mors, kry u minder konsekwente LED-prestasie.- moet u weerstand verander om die LED-helderheid te verander- as u die kragtoevoer of die batteryspanning aansienlik verander, moet u die weerstand weer verander.

Hoe om dit te doen: Daar is baie wonderlike webblaaie wat hierdie metode reeds verduidelik. Gewoonlik wil u uitvind:- watter waarde van die weerstand u moet gebruik- hoe u u LED's in serie of parallel kan koppel ontwerp die volledige reeks/parallelle stroombaan en weerstande vir u! https://led.linear1.org/led.wizhttps://metku.net/index.html? sect = view & n = 1 & path = mods/ledcalc/index_eng sakrekenaars, gebruik die Power LED Data Handy Reference Chart vir die stroom- en spanningsgetalle waarna die sakrekenaar u vra. hier is 'n paar goedkoop van digikey: "Yageo SQP500JB" is 'n weerstandreeks van 5 watt.

Stap 5: $ heksreguleerders

Omskakelreguleerders, oftewel "DC-to-DC", "buck" of "boost" -omvormers, is 'n uitstekende manier om 'n LED aan te dryf. hulle doen dit alles, maar hulle is duur. wat "doen" hulle presies? die skakelreguleerder kan die ingangsspanning van die kragtoevoer na die presiese spanning wat nodig is om die LED's aan te dryf, versterk ("bok") of (verhoog). anders as 'n weerstand, monitor dit voortdurend die LED -stroom en pas dit aan om dit konstant te hou. Dit doen dit alles met 80-95% kragdoeltreffendheid, ongeag hoeveel die afname of opgradering is. Voordele:-konsekwente LED-prestasie vir 'n wye reeks LED's en kragtoevoer-hoë doeltreffendheid, gewoonlik 80-90% vir boost-omsetters en 90-95% vir bok-omsetters-kan LED's van beide laer of hoër spanningstoevoer voorsien word (stap-of-af)-sommige eenhede kan LED-helderheid aanpas-verpakte eenhede wat ontwerp is vir krag-LED's is beskikbaar en maklik to useCons:- kompleks en duur: gewoonlik ongeveer $ 20 vir 'n verpakte eenheid. - om u eie te maak verg verskeie onderdele en elektriese ingenieurswese.

Die Buckpuck van LED Dynamics is 'n toestel wat spesiaal ontwerp is vir krag-LED's. Ek het een hiervan in my krag-geleide koplampprojek gebruik en was baie tevrede daarmee. hierdie toestelle is beskikbaar by die meeste LED -webwinkels.

Stap 6: Die nuwe goed !! Konstante stroombron #1

kom by die nuwe dinge! Die eerste stel kringe is almal klein variasies op 'n super-eenvoudige konstante stroombron. Voordele:- konsekwente LED-prestasie met enige kragtoevoer en LED's- kos ongeveer $ 1- slegs 4 eenvoudige onderdele om aan te sluit- doeltreffendheid kan meer as 90% wees (met behoorlike keuse van LED en kragtoevoer)- kan baie krag hanteer, 20 ampère of meer geen probleem nie.- lae "uitval"- die ingangsspanning kan tot 0,6 volt hoër wees as die uitsetspanning.- super wye werkingsbereik: tussen 3V en 60V ingang Kons:- moet 'n weerstand verander om die helderheid van LED te verander- as dit nie goed gekonfigureer is nie, kan dit soveel krag mors as die weerstandsmetode- u moet dit self bou (wag, dit moet wees 'n 'pro').- huidige limiet verander 'n bietjie met die omgewingstemperatuur (kan ook 'n 'pro' wees). Om dit dus op te som: hierdie stroombaan werk net so goed as die trappie skakelaarreguleerder, die enigste verskil is dat dit nie 90% doeltreffendheid waarborg nie. aan die positiewe kant, dit kos slegs $ 1.

Die eenvoudigste weergawe: "Lae koste konstante stroombron #1" Hierdie stroombaan word in my eenvoudige kraggeleide ligprojek aangetref. Hoe werk dit?- V2 ('n NFET-krag) word as 'n veranderlike weerstand gebruik. Q2 begin met R1.- Q1 ('n klein NPN) word gebruik as 'n oorstroom-skakelaar, en R3 is die "sinweerstand" of "stelweerstand" wat Q1 aktiveer as te veel stroom vloei. die hoofstroom vloei deur die LED's, deur Q2 en deur R3. As te veel stroom deur R3 vloei, sal Q1 begin aanskakel, wat Q2 begin afskakel. Deur Q2 uit te skakel, verminder die stroom deur die LED's en R3. Ons het dus 'n 'terugvoerlus' geskep, wat die LED -stroom deurlopend monitor en dit ten alle tye presies op die ingestelde punt hou. transistors is slim, huh!- R1 het 'n hoë weerstand, sodat as Q1 begin aanskakel, dit maklik R1.- Die gevolg is dat Q2 soos 'n weerstand optree, en die weerstand daarvan is altyd perfek ingestel om die LED-stroom korrek te hou. Enige oortollige krag word in Q2 verbrand. Vir maksimum doeltreffendheid wil ons dus ons LED -string so instel dat dit naby die kragtoevoer spanning is. Dit sal goed werk as ons dit nie doen nie, ons sal net krag mors. dit is eintlik die enigste nadeel van hierdie stroombaan in vergelyking met 'n afskakelreguleerder wat die stroom instel! die waarde van R3 bepaal die ingestelde stroom. Berekeninge:- LED-stroom is ongeveer gelyk aan: 0,5 / R3- R3 krag: die krag wat deur die weerstand versprei word, is ongeveer: 0,25 / R3. kies 'n weerstandswaarde van minstens 2x die berekende krag sodat die weerstand nie warm word nie. so vir 700mA LED -stroom: R3 = 0,5 / 0,7 = 0,71 ohm. Die naaste standaardweerstand is 0,75 ohm. R3 -krag = 0,25 / 0,71 = 0,35 watt. ons benodig minstens 'n weerstand van 1/2 watt. Gebruikte onderdele: R1: klein (1/4 watt) ongeveer 100k-ohm weerstand (soos: Yageo CFR-25JB-reeks) R3: groot (1 watt+) stroomstel weerstand. ('n goeie keuse van 2 watt is: Panasonic ERX-2SJR-reeks) Q2: groot (TO-220 pakket) N-kanaal logiese vlak FET (soos: Fairchild FQP50N06L) Q1: klein (TO-92 pakket) NPN transistor (soos: Fairchild 2N5088BU) Maksimum perke: die enigste werklike limiet vir die huidige bronkring word deur NFET Q2 opgelê. Q2 beperk die stroombaan op twee maniere: 1) kragverlies. Q2 dien as 'n veranderlike weerstand, wat die spanning van die kragtoevoer afneem om aan die behoefte van die LED's te voldoen. dus benodig Q2 'n heatsink as daar 'n hoë LED -stroom is of as die kragbronspanning baie hoër is as die LED -stringspanning. (Q2 krag = gedaalde volt * LED stroom). Q2 kan slegs 2/3 watt hanteer voordat u 'n koellichaam benodig. Met 'n groot koellichaam kan hierdie stroombaan baie krag en stroom hanteer - waarskynlik 50 watt en 20 ampère met hierdie presiese transistor, maar u kan net verskeie transistors parallel plaas vir meer krag. 2) spanning. die "G" -pen op Q2 word slegs vir 20V gegradeer, en met hierdie eenvoudigste stroombaan wat die ingangsspanning tot 20V sal beperk (laat ons sê 18V om veilig te wees). As u 'n ander NFET gebruik, moet u die "Vgs" -gradering. termiese sensitiwiteit nagaan: die huidige ingestelde punt is ietwat sensitief vir temperatuur. dit is omdat Q1 die sneller is en Q1 termies sensitief is. die gedeelte wat ek hierbo gespesifiseer het, is een van die minste termies sensitiewe NPN's wat ek kon vind. U kan egter 'n afname van 30% in die huidige setpunt verwag as u van -20C na +100C gaan. dit kan 'n gewenste effek wees, dit kan u Q2 of LED's red van oorverhitting.

Stap 7: Konstante stroombronaanpassings: #2 en #3

hierdie geringe modifikasies op stroombaan #1 spreek die spanningsbeperking van die eerste stroombaan aan. ons moet die NFET -hek (G -pen) onder 20V hou as ons 'n kragbron groter as 20V wil gebruik. dit blyk dat ons dit ook wil doen, sodat ons hierdie kring met 'n mikrobeheerder of rekenaar kan koppel.

in kring 2 het ek R2 bygevoeg, terwyl ek in #3 R2 vervang met Z1, 'n zenerdiode. stroombaan #3 is die beste, maar ek het nommer 2 ingesluit, aangesien dit 'n vinnige hack is as u nie die regte waarde van die zenerdiode het nie. ons wil die G -pen spanning op ongeveer 5 volt stel - gebruik 'n zenerdiode van 4,7 of 5,1 volt (soos: 1N4732A of 1N4733A) - enige laer en Q2 kan nie heeltemal aanskakel nie, hoër en hoër dit werk nie met die meeste mikrobeheerders nie. As u ingangsspanning laer as 10V is, skakel R1 vir 'n weerstand van 22k-ohm, die zenerdiode werk nie, tensy daar 10uA deurloop. na hierdie wysiging sal die kring 60V hanteer met die onderstaande dele, en u kan maklik 'n hoër spanning Q2 vind indien nodig.

Stap 8: 'n Bietjie mikro maak die verskil

Nou wat? maak 'n verbinding met 'n mikro-kontroleerder, PWM of 'n rekenaar! nou het u 'n volledig digitale beheerde hoë-krag LED-lig. die uitsetpenne van die mikro-kontroleerder is gewoonlik slegs 5,5V, daarom is die zenerdiode belangrik. as As u mikrobeheerder 3.3V of minder is, moet u stroombaan 4 gebruik en die uitsetpen van u mikrobeheerder 'oop' versamelaar stel-wat die mikro toelaat om die pen af te trek, maar die R1-weerstand kan dit trek tot 5V wat nodig is om Q2 volledig aan te skakel. as u mikro 5V is, kan u die eenvoudiger stroombaan #5 gebruik, met Z1 wegdoen, en die uitsetpen van die mikro in die normale optrek-/aftrekmodus stel - die 5V -mikro kan Q2 op sigself goed aanskakel. noudat u 'n PWM of 'n mikro gekoppel het, hoe kan u 'n digitale ligbeheer maak? om die helderheid van u lig te verander, "PWM" u dit: u knip dit vinnig aan en af (200 Hz is 'n goeie spoed), en verander die verhouding van betyds tot af-tyd. dit kan met slegs 'n paar reëls kode in 'n mikrobeheerder. Probeer hierdie stroombaan om dit slegs met 'n '555' -chip te doen. ontslae te raak van M1, D3 en R2, en die Q1 is ons Q2.

Stap 9: 'n Ander dimmetode

ok, miskien wil u nie 'n mikrobeheerder gebruik nie? hier is nog 'n eenvoudige wysiging van 'kring 1'

die eenvoudigste manier om die LED's te verdof, is om die huidige set-point te verander. so ons verander R3! hieronder getoon, het ek R4 bygevoeg en 'n skakelaar parallel met R3. met die skakelaar oop, word die stroom deur R3 gestel, terwyl die skakelaar gesluit is, word die stroom ingestel deur die nuwe waarde van R3 parallel met R4 - meer stroom. so nou het ons 'high power' en 'low power' - perfek vir 'n flitslig. miskien wil u 'n veranderlike weerstandsknop vir R3 plaas? Ongelukkig maak hulle nie so 'n lae weerstandswaarde nie, so ons het iets ingewikkelder nodig om dit te doen. (sien kring 1 om die komponentwaardes te kies)

Stap 10: Die analoog verstelbare bestuurder

Met hierdie kring kan u die helderheid verstelbaar wees, maar sonder om 'n mikrobeheerder te gebruik. Dit is heeltemal analoog! dit kos 'n bietjie meer - ongeveer $ 2 of $ 2,50 totaal - ek hoop dat u nie sal omgee nie. Die belangrikste verskil is dat die NFET vervang word deur 'n spanningsreguleerder. die spanningsreguleerder verlaag die ingangsspanning net soos die NFET gedoen het, maar dit is so ontwerp dat die uitsetspanning daarvan bepaal word deur die verhouding tussen twee weerstande (R2+R4 en R1). Die stroomgrensstroombaan werk op dieselfde manier soos voorheen, in hierdie geval verminder dit die weerstand oor R2, wat die uitset van die spanningsreguleerder verlaag. Met hierdie stroombaan kan u die spanning op die LED's op enige waarde stel met 'n draaiknop of skuifknop, maar dit beperk ook die LED -stroom soos voorheen U kan die skakelaar nie verby die veilige punt draai nie. tot 28V, en tot 5 ampère stroom (met 'n heatsink op die reguleerder)

Stap 11: 'n * nog eenvoudiger * huidige bron

ok, so dit blyk dat daar 'n nog eenvoudiger manier is om 'n konstante stroombron te maak. die rede waarom ek dit nie eerste gestel het nie, is dat dit ten minste een groot nadeel het.

Hierdie een gebruik nie 'n NFET- of NPN -transistor nie, dit het net 'n enkele spanningsreguleerder. In vergelyking met die vorige "eenvoudige stroombron" wat twee transistors gebruik, het hierdie stroombaan: - nog minder dele. - 'n veel groter "uitval" van 2.4V, wat die doeltreffendheid aansienlik sal verminder as slegs 1 LED gevoed word. as u 'n string van 5 LED's aandryf, is dit miskien nie so 'n groot probleem nie. - geen verandering in die huidige set -punt as temperatuur verander nie - minder stroomvermoë (5 ampère - nog steeds genoeg vir baie LED's)

hoe om dit te gebruik: weerstand R3 stel die stroom in. die formule is: LED -stroom in ampere = 1,25 / R3, dus vir 'n stroom van 550mA, stel R3 op 2,2 ohm, benodig jy gewoonlik 'n kragweerstand; R3 -krag in watt = 1,56 / R3 het hierdie stroombaan ook die nadeel dat die enigste 'n manier om dit met 'n mikrobeheerder of PWM te gebruik, is om die hele ding aan en af te skakel met 'n krag-FET. en die enigste manier om die LED -helderheid te verander, is om R3 te verander, dus verwys na die vroeëre skema vir "kring #5" wat toevoeging van 'n lae/hoë kragskakelaar toevoeg. regulator pinout: ADJ = pin 1 OUT = pin 2 IN = pen 3 dele: reguleerder: LD1585CV of LM1084IT-ADJ kapasitor: 10u tot 100u kondensator, 6,3 volt of groter (soos: Panasonic ECA-1VHG470) weerstand: 'n 2-watt weerstand minimum (soos: Panasonic ERX-2J-reeks) u kan dit met amper enige lineêre spanningsreguleerder bou; die twee gelyses het 'n goeie algemene prestasie en prys. die klassieke "LM317" is goedkoop, maar die uitval is selfs hoër - 3,5 volt totaal in hierdie modus. Daar is nou baie reguleerders op die oppervlak wat baie laag is, met 'n baie lae uitsak vir lae stroomverbruik.

Stap 12: Haha! Daar is 'n nog makliker manier

Ek is verleë om te sê dat ek self nie aan hierdie metode gedink het nie; ek het daarvan geleer toe ek 'n flitslig met 'n LED met 'n hoë helderheid uitmekaar gehaal het.

-------------- Plaas 'n PTC-weerstand (ook bekend as 'PTC-herstelbare lont') in serie met u LED. Sjoe.word nie makliker as dit nie. -------------- ok. Alhoewel dit eenvoudig is, het hierdie metode 'n paar nadele: - U dryfspanning kan slegs effens hoër wees as die LED -aan -spanning. Dit is omdat PTC -sekeringe nie ontwerp is om van baie hitte ontslae te raak nie, dus moet u die verlaagde spanning oor die PTC redelik laag hou. u kan u ptc aan 'n metaalplaat plak om 'n bietjie te help. - U kan nie u LED met sy maksimum krag bestuur nie. PTC -sekuriteite het nie 'n baie akkurate 'trip' -stroom nie. Gewoonlik wissel dit met 'n faktor 2 van die gegradeerde uitstappunt. Dus, as u 'n LED het wat 500mA benodig en u 'n PTC met 'n waarde van 500mA kry, eindig u tussen 500mA en 1000mA - nie veilig vir die LED nie. Die enigste veilige keuse van PTC word 'n bietjie onderskat. Kry die 250mA PTC, dan is u ergste geval 500mA wat die LED kan hanteer. ----------------- Voorbeeld: Vir 'n enkele LED wat ongeveer 3.4V en 500mA is. Skakel in serie met 'n PTC met 'n nominale waarde van ongeveer 250 mA. Die drywingspanning moet ongeveer 4,0V wees.