Fuente de corriente constante altamente precisa

Puedo hablar de algunas pequeñas experiencias sobre una parte de esto. Dejaré el diseño de la fuente de corriente "altamente constante y altamente estable" para aquellos que lo saben mejor que yo. Pero participé en la creación de fuentes de luz basadas en LED diseñadas como "referencias de lámpara" para el trabajo óptico. Tu descripción me sugiere lo mismo.

(1) Incluso si tiene una fuente de corriente perfecta, la salida del LED varía con la temperatura. Por eso deben ser operados a una temperatura estable. Elegimos calentarlos a aproximadamente 75ºC utilizando un control de bucle cerrado. Eso solucionó el problema de la deriva de la temperatura.

(2) Los LED en sí mismos no son consistentes. Incluso aquellos cortados de la misma oblea no son consistentes. Tuvimos que someter a estrés a miles de ellos, manteniéndolos a una temperatura estable mientras los ejecutamos con una fuente de corriente durante días. Supervisamos la salida óptica y los datos registraron los resultados. Unos pocos, POCOS PEQUEÑOS, en realidad se desviarían gradualmente y luego se establecerían en un punto estable (longitud de onda máxima e intensidad). Los elegimos para los estándares. Tiramos a la mayoría de ellos, de lejos. En ese momento, mantuvimos menos del 1% de los examinados porque más del 99% de ellos simplemente no se mantuvieron estables ni siquiera durante períodos de horas.

Sólo estoy diciendo. Creo que estás centrado en el tema equivocado. Compre una fuente de corriente de "estabilidad" de 100 ppm realmente agradable de un proveedor que le proporcione el rango, la resolución y la precisión que desea y lo garantiza todo (no será barato). Luego, úselo con sus LED y juegue con la temperatura y varios LED solo para probar la situación moderna con los LED antes de apagarse y preocuparse por el final de la fuente actual. Debe saber qué parámetros deben colocarse bajo su control para cumplir sus requisitos. Perro primero, cola luego. Sólo una opinión.

Como ya se ha mencionado, si alimenta una corriente perfecta y estable en un LED, el LED variará su nivel de luz de salida con la temperatura y probablemente también envejecerá. ¿Por qué no construye un sensor de luz para monitorear el nivel de luz de salida y lo usa en un circuito de retroalimentación para controlar la corriente del LED? Muchos láseres de baja potencia hacen esto: -

No estoy diciendo que los sensores de luz sean perfectos, pero algunos son más estables que los LED (y están destinados a serlo). La dificultad radica en cómo acopla el LED al sensor y evita que los reflejos y la luz ambiental afecten las cosas. Como no conozco tu idea propuesta más allá de lo que escribiste, es imposible decir si esto es factible.

La estabilidad es bastante fácil de alcanzar al nivel del 0.5%, incluso el bajo LM317 debería ser lo suficientemente bueno.

Si desea una fuente actual con, por ejemplo, 0.25% de precisión y mejor estabilidad, considere algo como LM4140 como una referencia de 1.024V.

^{simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab}

El cumplimiento de la fuente actual es de aproximadamente 3.8V, dependiendo del MOSFET elegido, por lo que debe adaptarse a la mayoría de los tipos de LED. Si necesita más cumplimiento, aumente el suministre un voltaje de 5 V o divida la referencia y reduzca la resistencia de detección (pero eso aumenta la demanda de las características Vos y TCVos del amplificador operacional).

Con cuidado, y recorte, esto debería tener estabilidad en el rango de 5-10 ppm / K, e inicial el error se puede eliminar completamente (en la medida en que pueda medir la corriente con precisión).

Sé que ha pasado un tiempo, pero lo que quieres parece ser similar a una fuente de corriente láser.

Hay un documento de física que describe precisamente eso: un ruido muy bajo (~ 45 nA rms), fuente de corriente estable (µA / ° C) hasta 200 mA.

Si quisiera, por ejemplo, una estabilidad del 20% en la intensidad luminosa, tendría un objetivo imposible, incluso con una fuente de corriente perfecta debido a las tolerancias del contenedor, las tolerancias del reflector, las diferencias de aumento de la temperatura de la unión debido a la variación de la ESR y las variaciones de la orientación del accesorio. Las especificaciones típicas son 200% máx. De mín. Iv.

Pero si sabe dónde o cómo quiere medir la intensidad, un detector de fotodiodos con enfoque ambiental o difuso para controlar la corriente, haría trivial lograr un 1% de tolerancia para Iv. El ojo puede detectar un paso del 1%, pero una comparación casual con una diferencia del 10% sería difícil de distinguir entre dos LED. El ojo tiene un rango de más de 10 décadas a largo plazo (día / noche) y un rango de < 3 décadas a corto plazo.