W jaki sposób fakt, że rezystor stosowany do ograniczenia prądu LED rozprasza część energii adresowanej w zastosowaniach oświetleniowych?

Diod LED nie można podłączyć bezpośrednio do źródła zasilania - tylko szeregowo z rezystorem ograniczającym prąd. Co oznacza, że ​​gdy dioda LED jest zasilana, część mocy jest rozpraszana przez tę diodę LED, a część mocy jest rozpraszana przez rezystor. Co oznacza, że ​​część energii jest marnowana.

Załóżmy teraz, że muszę zbudować mocne źródło światła - oprawę oświetleniową domu lub reflektor samochodowy - wykorzystujące diody LED jako źródło światła. Będę musiał podłączyć wszystkie diody LED przez rezystory.

Sądzę, że te oporniki zmarnują sporo energii.

Jak rozwiązuje się ten problem, gdy używa się diod LED do oświetlenia?

Diody LED lubią być zasilane stałym źródłem prądu, tj. stały prąd niezależnie od napięcia potrzebnego do osiągnięcia tego. W praktyce dla prostych aplikacji zakładamy stały spadek napięcia przewodzenia i używamy rezystora, aby uzyskać prawidłowy prąd.

Jednak wraz ze zmianami, takimi jak zmiany procesu, temperatura itp. Napięcie przewodzenia, a zatem i prąd, ulegną zmianie. W przypadku prostych aplikacji nie stanowi to problemu, ale w przypadku aplikacji o dużej mocy, takich jak wspomniałeś, staje się to problemem, dlatego rezystory nie są używane.

Rozwiązaniem jest uwzględnienie informacji zwrotnej w obwodzie. W ramach obwodu sterującego prąd będzie mierzony, a napięcie na diodzie LED kontrolowane, aby zawsze utrzymywać pożądaną wartość prądu; jako przydatny bonus, daje to również możliwość przyciemnienia diody LED poprzez zmniejszenie prądu.

Jak zauważyłeś, jeśli przekształcimy nadwyżkę napięcia w ciepło, stanie się to dość nieefektywne (jest to forma regulatora liniowego )

Rozwiązaniem jest użycie regulatora przełączającego, który włącza albo całkowicie albo całkowicie napięcie. Kondensator służy do „uśrednienia” tego napięcia, a zmieniając stosunek czasu włączenia do czasu wyłączenia, kontrolujemy średnie napięcie. Wszystko z wydajnością 90% +.

Jeśli jesteś zainteresowany, wówczas powszechnie stosowanym obwodem jest konwerter buck

A jeśli chcesz się pogłębić, te dwa filmy z Howardem Johnsonem i Bobem Pease są bardzo dobre,

Prowadzenie diod LED dużej mocy bez poparzenia - część 1

Prowadzenie diod LED dużej mocy bez poparzenia - część 2

Diody LED można podłączyć bezpośrednio do zasilacza, tyle że zasilacz ten powinien być regulowany prądem zamiast bardziej powszechnego napięcia.

Zasilacze impulsowe służą do uzyskania dobrej wydajności przy konwersji jednego napięcia i prądu na inną kombinację napięcia i prądu. Ponieważ napięcie razy prąd jest mocą, iloczyn napięcia x prąd wyjściowy nie może przekraczać napięcia x iloczynu wejściowego. W rzeczywistości będzie pewna nieefektywność, więc napięcie wyjściowe x prąd będzie nieco niższe niż napięcie wejściowe x prąd. Wydajność 90% jest całkiem dobra. 95% wydajności jest wyjątkowo dobra. Mainstream gotowe zasilacze zwykle mieszczą się w zakresie wydajności 80-90%.

To, czy zasilacz reguluje napięcie, czy prąd, zależy od tego, jak powstaje sygnał sprzężenia zwrotnego. Zasilacz spróbuje wyrównać różnicę między wejściowym sygnałem odniesienia a sygnałem sprzężenia zwrotnego. Jeśli sygnał sprzężenia zwrotnego jest proporcjonalny do prądu wyjściowego, wówczas reguluje ten prąd.

Przykład zasilacza przełączającego sterującego prądem przez ciąg diod LED znajduje się na schemacie mojego reflektora KnurdLight LED. Głównym zadaniem tego obwodu jest przepuszczenie około 20 mA przez ciąg 4 białych diod LED, co wymaga łącznie około 13 V. Moc wejściowa to dwa ogniwa AA, które zapewniają około 3 V. Głównymi częściami przetwornika podwyższającego są cewka indukcyjna L1, tranzystor Q2 jako przełączanie i dioda D1. Prąd do diod LED gaśnie w punkcie połączenia P1 i wraca w P2. Prąd powrotny przepływa przez rezystor pomiarowy prądu R6. PIC ma wewnętrzne napięcie stałe o wartości 600 mV. Napięcie w poprzek R6 jest proporcjonalne do prądu LED, który jest porównywany z napięciem odniesienia 600 mV wewnątrz PIC. Oprogramowanie układowe w PIC używa tego jednobitowego wskaźnika wysokiego / niskiego poziomu do sterowania przełącznikiem Q2.