Постоянный ток для светодиода 20 Вт

Может кто-нибудь объяснить схемы "постоянного тока"?

1. Когда они необходимы?
2. Что происходит без такового?
3. Какая самая простая версия такой схемы?

Я купил несколько светодиодов мощностью 20 Вт на Ebay, намереваясь сделать велосипед легким. «Просто, - подумал я, - светодиод и батарея моего ноутбука имеют напряжение 11 В постоянного тока, поэтому я просто подключу их».

Я на самом деле не пробовал этого, но друг из EE предположил, что, если я это сделаю, он будет тянуть слишком много тока и перегореть - но он не знал почему; он не занимается силовой электроникой.

В большинстве цепей управления светодиодами имеется последовательный резистор для управления током светодиода. Это нормально, если напряжение питания является более или менее постоянным, но если оно изменяется, то будет меняться ток и яркость светодиода. Если вам нужна постоянная яркость, вам также нужен постоянный ток . Это означает, что последовательное сопротивление должно изменяться в зависимости от напряжения питания. Это самая простая схема для этого:

Это источник постоянного тока, рассчитанный на 1 мА, что слишком мало для вашего приложения, но принцип остается тем же. Напряжение базы-эмиттера транзистора составляет 0,6 В, поэтому, учитывая, что стабилитрон создает падение 5,6 В между и базой транзистора, остается 5 В для резистора. . $V_+$$\dfrac{5V}{5k\Omega} = 1mA$

Если ваш светодиод 20 Вт при 11 В, то вам нужен ток 1,8 А, поэтому я вычислю другие компоненты для этого значения. Замените стабилитрон на 3 x 1N4148, это даст вам падение напряжения 0,6 В по сравнению с R1 (три диода, потому что мы будем использовать дарлингтон, который имеет 2 x 0,6 В между базой и эмиттером). . TIP125 транзистор Дарлингтона имеет 1000, R2 , должно быть . Поскольку для транзистора составляет 2 В, и у вас есть дополнительное падение напряжения по сравнению с R1 на 0,6 В, вам потребуется источник питания на 14 В, чтобы быть уверенным, что для светодиода достаточно! Дарлингтон будет рассеивать$R1 = \dfrac{0.6V}{1.8A} = 0.33\Omega / 1W$
$H_{FE}$$\dfrac{10V}{1.8A / 1000} = 5k\Omega$
$V_{CE(SAT)}$
$2V \times 1.8A = 3.6W$, так что вам придется установить его на радиатор.

примечание об источниках тока: Источники
тока - это источники двойного напряжения, которые более распространены; мы используем их все время в источниках питания. Эта двойственность означает, что определенные параметры являются противоположностями друг друга.
В то время как источник напряжения будет пытаться поддерживать постоянное напряжение на своем выходе независимо от нагрузки, источник тока будет поддерживать постоянный выходной ток независимо от нагрузки. Это означает, что для источника тока выходное напряжение будет меняться, как и для источника напряжения, ток будет переменным.
Идеальный источник напряжения будет иметь нулевой выходной импеданс, идеальный источник тока будет иметь бесконечный выходной импеданс. И хотя идеальный источник напряжения никогда не должен быть замкнут накоротко, потому что ток станет бесконечным, идеальный источник тока никогда не должен оставаться открытым, потому что напряжение, которое определяет установленный ток, станет бесконечным.

P = V * I. В вашем случае для светодиода P = 20 Вт, V = 11 В и, следовательно, I = 1,82 А.

Для правильной работы светодиода вам необходимо ограничить ток до 1,82 А. (Вам также необходимо обеспечить адекватный отвод тепла, так как 20 Вт - это большая мощность для рассеивания, и большая часть будет в виде тепла !!! ! .... но это другое дело)

Диоды, использующие PN-переход, имеют прямое падение напряжения, в вашем случае это падение составляет 11 В. При обращении к таблице характеристик диодов они будут включать кривую VI, это будет относиться к тому, сколько тока течет для данного напряжения. Изучив эту кривую, вы заметите, что при данном падении напряжения ток приближается к бесконечному. Если вы позволите этому случиться, ваш диод просто перегорит.

Самый простой способ ограничить ток - это использовать резистор. V = I * R. Для данного падения напряжения фиксированный резистор будет ограничивать ток до фиксированной величины.

Предполагая, что у вас есть аккумулятор 18 В и светодиод 11 В, на резисторе нужно будет уменьшить разницу 7 В. Это исправлено. Также установлен желаемый ток 1,82 А. Переставляя уравнение, вы получаете R = V / I => R = 3,8 Ом. Этот резистор должен быть рассчитан как минимум на 12 Вт. Это большой резистор, который нагревается !!!!

Это поднимает вторую проблему - тепло. Для рассеивания 32 Вт вам понадобится серьезное теплоотвод.

Вы, вероятно, можете покончить с резистором и заменить его цепью управляемого тока, основанной на транзисторе и / или МОП-транзисторах, но я оставлю это кому-то еще, чтобы ответить. Та же самая проблема тепловыделения все еще может присутствовать в зависимости от конструкции схемы !!!

Я знаю, вы упомянули, что у вас есть аккумулятор 11 В и светодиод 11 В. Если светодиод не имеет встроенной цепи ограничения тока или батареи, его будет сложно управлять с тем же напряжением (в зависимости от кривой VI диода) без повышающего преобразователя.

1. Когда вы используете нелинейное устройство питания, как светодиод. Другим ярким примером являются газоразрядные лампы и лазеры.

2. Что-то горит или взрывается. Светодиод или блок питания. Или оба :-)

3. Для 20 Вт единственным разумным решением является постоянный ток постоянного тока, но это не просто. Простейшим решением является линейный регулятор с мощным транзистором BJT, но он рассеивает не менее 10 Вт тепла. Простой резистор не даст вам линейного тока, но приемлем в случаях с низким энергопотреблением (скажем, для 0,1 Вт).

Если вам нужен простой светодиодный драйвер постоянного тока, для All About Circuits мы его проектировали .

Тем не менее, он рассчитан только на 1 Вт. Вам, вероятно, потребуется обновить fet и драйвер, чтобы он работал на 20 Вт, fet также потребуется радиатор, и вам, вероятно, понадобится индуктор большего размера.

объявление. 1) Всякий раз, когда вы используете светодиоды питания и не хотите, чтобы они горели.

объявление. 2) Ключ - взаимозависимость теплового тока. Короче говоря, когда диоды нагреваются, их динамическое сопротивление уменьшается, что приводит к дальнейшему увеличению тока. Вроде цепная реакция. Таким образом, если вы не сможете рассеять все тепло, ваш светодиод может легко загореться.

Еще одна вещь, с точки зрения конечного пользователя, заключается в том, что количество света, излучаемого светодиодом, пропорционально току, а зависимость тока от напряжения сильно нелинейна. Таким образом, гораздо сложнее точно контролировать яркость, контролируя напряжение.

объявление. 3) Самый простой, хотя и неэффективный способ сделать это - подключить последовательный резистор, который компенсирует некоторую отрицательную зависимость светодиода от теплового тока. Это связано с тем, что для резисторов эта зависимость противоположна по направлению (но не по форме). Таким образом, у вас не будет постоянного тока, но ваш светодиод будет безопаснее. Для базовых тестов вы также можете просто добавить предохранитель, чтобы защитить светодиод.