Kysymys:
Kumpi on parempi: käyttämällä vastusta, jossa on LED, tai "täsmällisesti" sovittamalla Vs annettujen LEDien Vf-luokitukseen?
Brian
2013-01-11 05:22:57 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Tässä on esimerkki:

Oletetaan, että minulla on LED, jonka Vf-luokitus on 3,6 V .... Tässä on kaksi asiaa, joita voisin kokeilla:

1) käytä yhtä 3,6 V 18650 Li-Ion-kenno ilman vastusta [\ $ V_s = V_f \ $]

tai

2) käytä kolmea 1,5 V: n alkalikennoa sarjassa [4,5 V] yhdessä vastuksella ... Ja kyllä, käytän "optimaalista" LED-virran luokitusta halutun ohmin laskemiseksi vastukselle:

\ $ R = (V_s - V_f) / I \ $

Oletan, että ensimmäinen kokoonpano on tehokkaampi, mutta toinen kokoonpano (vastuksen kanssa) johtaa suurempaan "kirkkauden tasaisuuteen" ajan myötä [jännite pienenee molemmissa kokoonpanoissa paristojen purkautuessa. ]

Mitä luulet kaikki?

On syytä huomata, että LEDin nykyinen luokitus ei ole "optimaalinen" arvo, vaan pikemminkin suurin virta, jossa LED voi toimia jatkuvasti ilman epäonnistumista, yleensä lämmön kertymisestä. Jos LED toimii lyhyillä pulsseilla, virta voi olla suurempi kuin yleensä erikseen määritelty maksimipulssivirta pulssin leveydestä riippuen.
Sinun on rajoitettava virtaa jollain tavalla, joten valinta on todella vastuksen ja yhden tai muun vakiovirtalähteen välillä.
Viisi vastused:
Phil Frost
2013-01-11 06:33:26 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Syy, miksi emme voi kiinnittää vain jännitelähdettä (kuten akkua) LED-valoon, on se, että hyvin pieni jännitteenmuutos johtaa erittäin suureen virranmuutokseen. Tämä suhde riippuu myös lämpötilasta, joten vakaan piirin luominen on erittäin vaikeaa.

Vastuksen asettaminen sarjaan LEDin kanssa tekee nykyisestä jännitteestä vähemmän samanlaisen kuin LED ja enemmän kuin vastuksen. Tunnemme tämän suhteen hyvin Ohmin laista: \ $ E = IR \ $, jännite on virran ja vastuksen tulo. Siten virta kasvaa edelleen jännitteen mukana, mutta on olemassa paljon laajempi jännitealue, jonka yli LED-virta on määriteltyjen rajojen sisällä.

Vastuksen ongelma on, että se hukkaa energiaa lämpönä. Virta on jännitteen ja virran tulo: \ $ P = IE \ $. Joten jos meillä on LED, joka toimii \ $ 20mA \ $ ja \ $ 1.5V \ $, ja virtalähteenä se on $ 12V \ $ -akku ja vastus, vastuksen yli olevan jännitteen on oltava $ 12V- 1,5 V = 10,5 V \ $ ja virta on sama kuin LED: ssä, \ $ 20mA \ $. Siten vastuksessa hukattu teho on \ $ 20mA \ cdot 10.5V = 210mW \ $. LEDin teho on \ $ 20mA \ cdot 1.5V = 30mW \ $. Voit nähdä, että suurin osa energiastamme menee kohti vastuksen lämmittämistä eikä LEDin virran kytkemistä.

Joillakin paristoilla (erityisesti kolikkokennoilla) on korkea sisäinen vastus. Heillä on käytännössä iso vastus sarjassa heidän kemiansa ja rakenteensa seurauksena. Nämä paristot eivät voi toimittaa paljon virtaa, koska jos ne toimivat, jännite laskee yli sisäisen vastuksen (Ohmin lain mukaan). Näiden paristojen avulla virtaa rajoittava vastus on itse asiassa luonnostaan ​​akulle ominainen ja voit liittää LEDin suoraan siihen.

Mutta entä jos et käytä kolikkokennoa etkä halua tuhlata energiaa vastukseen tai tarvitset parempaa virran (kirkkauden) säätöä kuin yksinkertainen vastus voi tarjota? Tarvitset nykyisen lähteen. Suurin osa energialähteistämme (paristot, seinämän syyliä) ovat jännitelähteitä: ne yrittävät tuottaa vakion jännitteen, ja virta on mitä tahansa tämän tavoitteen saavuttamiseksi. Virtalähde yrittää tarjota vakiovirran, ja jännite on mikä tahansa tarvittava.

Yksi tapa muuntaa jännitelähde virtalähteeksi on kytkentäinen DC-DC-muunnin, kuten tämä:

enter image description here

Tässä piirissä on joitain yksityiskohtia, jotka ovat hieman erilaisia, koska piirsin sen toiseen kysymykseen, mutta se pätee edelleen. D1: n ei tarvitse olla IR-LED; mikä tahansa LED toimii. Vaikka 555-tietolehden mukaan se vaatii vähintään 4,4 V, se toimii 3 V: lla. Voit käyttää mitä tahansa 555: n 18 V: n maksimiin asti, ja piiri toimii edelleen. Tämä ei ole hienostunut tai ihanteellinen ratkaisu, mutta se osoittaa idean yksinkertaisesti komponenttien kanssa, joita sinulla todennäköisesti on käytettävissä.

Kehittyneempi toteutus käyttää parempaa ajastinta kuin 555, kuten mikro-ohjain, tai yksi monista IC: stä, jotka on suunniteltu juuri tähän sovellukseen. Se todennäköisesti toimii korkeammalla taajuudella pienemmän induktorin ja suuremman hyötysuhteen mahdollistamiseksi. Sillä on myös jonkinlainen takaisinkytkentäreitti säätämään käyttöjaksoa halutun virran ylläpitämiseksi. Se voi tehdä tämän hall-efektianturilla tai korvaamalla Q1 MOSFETillä ja mittaamalla sen yli olevan jännitehäviön tai asettamalla pieniarvoisen vastuksen polulle ja mittaamalla kyseisen jännitteen. Kun tällainen takaisinkytkentämekanismi on paikallaan, ledi ylläpitää täsmälleen saman kirkkauden laajalla tulojännitealueella.

Näiden asioiden suunnittelu on itsessään aihe, mutta tässä on lyhyt kuvaus sen toiminnasta. 555 tuottaa neliöaallon noin 20 kHz: n taajuudella. R1: n säätäminen muuttaa tämän neliöaallon toimintajaksoa ja siten LEDin kirkkautta.

Kun 555: n lähtö on matala, Q1 kytketään päälle ja L1 näkee melkein koko akun jännitteen. Tämä saa virran virtaamaan L1: ssä, ensin hitaasti, sitten nopeammin.

Kun 555 nousee korkealle, Q1 sammuu. Nyt L1: n yläosaa ei ole kytketty akkuun. Virran on jatkettava virtaamista sillä nopeudella, jolla se juuri virtasi (tätä tekevät induktorit), niin että L1: n yläosasta tulee mitä tahansa negatiivista jännitettä, jota tarvitaan D1: n sytyttämiseen missä tahansa L1: n virrassa, kun Q1 sammutettiin. / p>

Kun Q1 pysyy pois päältä, L1: ään varastoitu energia muuttuu valoksi ja lämmöksi D1: n avulla, ja virta L1: ssä ja D1: ssä vähenee.

Jossakin vaiheessa Q1 kääntyy uudelleen päälle, ja tämä toistuu.

Ajattelin yleensä, että korkeampi taajuus merkitsi alhaisempaa hyötysuhdetta, olenko väärässä? Pienin hyötysuhde on, kun MOSFET on käynnissä, mutta voisin uskoa, etten ajattele toista vaikutusta piiriin.
Piirin eri osat ovat enemmän tai vähemmän tehokkaita eri taajuuksilla. Tavoitteena on löytää taajuus, joka maksimoi nettotehokkuuden. Suuremmat taajuudet ovat yleensä parempia * siihen pisteeseen saakka, jossa transistorin kytkentähäviöistä tulee ongelma *.
hex4def6
2013-01-11 05:31:27 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Kaksi pääkohtaa:

  • Li-Ion-akku vaihtelee välillä 4,2 V - 3 V hyödylliselle purkauskäyrälle.
  • LEDeillä on erilainen Vf iän / lämpötilan / prosessin vaihteluissa.

Virta vaihtelee suuresti näiden kahden jännitteen yhteensopivuuden mukaan, joten en suosittele sitä .

MUOKKAA: jos haluat lisätä Vf-muunnelmaongelmaan, harkitse tätä sivua. Huomaa, kuinka paljon eroa pienellä muutoksella Vf: ssä on?

Dave Tweed
2013-01-11 06:29:52 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Paras tapa ohjata LED-valoa on virtalähde eikä jännitelähde. Vastus on huono korvike todelliselle virtalähteelle (varsinkin jos jännitealue on matala), mutta ainakin se on halpaa ja yleisesti luotettavaa.

Siellä on kuitenkin nyt monia suunniteltuja kytkentämoduuleja yhden tai useamman LEDin virran saamiseksi vakiovirralla, eivätkä ne kärsi vastuksen tehottomuudesta.

Voit myös suunnitella oman erillisen piirisi tekemään saman asian.

Chetan Bhargava
2013-01-11 05:31:31 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Vastuksen käyttö on käytännöllinen tapa käyttää LEDiä, koska mallit sisältävät yleensä monia LEDejä, jotka kaikki edellyttävät yksilöllistä ohjausta. Ohjausongelman monikanavainen luonne yhdessä koon, energian ja kustannusongelmien kanssa tekee usein oikeiden virtalähteiden käytöstä epäkäytännöllistä.

Skenaariossasi vastuksen käyttäminen LEDin sovittamisen sijaan kiinteä jännitelähde antaisi potentiaalisesti sinun hallita lähdön kirkkautta säätämällä (suunnittelemalla) virtaa. Jos valitset virran, joka on pienempi kuin jännitteen sovituksesta johtuva virta, LEDin käyttöikä paranee.

LEDiä ajettaessa virran lisääminen 5 ma: sta 10 ma: iin näyttäisi ehdottomasti merkittävältä kirkkaampi, mutta tietyn voimakkuuden jälkeen lisääntyvä virta ei lisää näennäistä kirkkautta paljon (koska ihmisen käsitys voimakkuudesta on logaritminen), mutta silti sillä on yhä merkittävämpi merkitys LEDin käyttöiän lyhentämisessä.

Se on myös helpompaa kuin sovittaa taajuusmuuttajan jännite LEDin Vf lähteeseen.

@DrFriedParts Olet oikeassa, he eivät anna meidän valita kirkkautta. Kirkkaus on vain kulutetun virran sivutuote. Olet myös oikeassa ihmisen käsityksessä. Asia on, jos silmäsi ei näe kirkkauden kasvua virran lisääntyessä, miksi kasvattaa virtaa?
JYelton
2013-01-11 05:31:55 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Tätä on käsitelty muissa kysymyksissä, mutta sinun on ehdottomasti käytettävä virranrajoitusvastusta, jopa "täydellisen" jännitelähteen kanssa. Syy? Koska mikään jännitelähde ei ole "täydellinen" eikä myöskään LED.

Pohjimmiltaan kun jännite vaihtelee tai LED muuttuu ajan ja lämpötilan mukaan, virtakäyrä muuttuu dramaattisesti.



Tämä Q & A käännettiin automaattisesti englanniksi.Alkuperäinen sisältö on saatavilla stackexchange-palvelussa, jota kiitämme cc by-sa 3.0-lisenssistä, jolla sitä jaetaan.
Loading...