Soy ingeniero de software de oficio y novato en este campo, por favor, señale cualquier error en mis suposiciones y vocabulario con respecto a este tema.
Estoy diseñando un plan de iluminación basado en las tiras de LED RGBW comúnmente disponibles. Estas tiras contienen los llamados módulos 4 en 1 5050 SMD LED que combinan un LED rojo, verde, azul y blanco (cálido) en un solo factor de forma. Las tiras se alimentan a través de un cable positivo compartido de 12V CC, y cada uno de los cuatro 'canales de color' tiene su propio cable de retorno. Para controlar el brillo y la salida de color combinada efectiva, un chip PWM controlado por una Raspberry Pi cambia un MOSFET en cada canal de retorno a una frecuencia adecuada con el intervalo deseado.
Cada unidad de iluminación consta de tres tiras de 45 cm de este tipo de tira de LED, conectadas a los cables entrantes en paralelo (por lo que la caída de voltaje a lo largo de la tira dentro de cada unidad de iluminación es probablemente mínima). Estas tiras consumen 19.2W por metro; aproximadamente 4.8W / m por canal de color.
En este diagrama he dibujado tres de estas unidades, relativamente cerca unas de otras. La distancia entre la fuente de alimentación y el controlador PWM también es presumiblemente despreciable para los propósitos de esta pregunta. La distancia entre ellos y las unidades de iluminación es de cinco metros. La fuente de alimentación proporciona 12 VCC, y puedo modificarla para aumentar o disminuir la tensión de salida en aproximadamente un 10% en ambos sentidos.
Por lo que entiendo, estos LED funcionan mejor si reciben una potencia que está bastante cerca de 12 VCC. Utilizando el conocimiento encontrado en este Intercambio de pilas y otras fuentes, creo que sé cómo calcular la caída de voltaje. Si simplifico mi escenario a solo una fuente de alimentación, 14 derivaciones AWG y algo dibujan 6.5A de corriente a una distancia de cinco metros de la misma:
14 AWG copper wire resistance: 8.286mΩ/m
Roundtrip distance: 2 × 5m = 10m
Voltage in: 12V DC
Load current: 6.5A
Total resistance: 10m × 8.286mΩ/m = 82.86mΩ
Voltage drop (V=IR): 6.5A × 82.86mΩ = 539mV = 0.54V
¿correcto?
- ¿Esto significa que los LED obtienen 11.46 V de voltaje o 11.72 V (menos la mitad de 0.54 V, porque están a mitad de camino en el circuito)?
- Estoy asumiendo que una caída de voltaje de como máximo 0.54V es aceptable para este tipo de LED. ¿Es correcto?
Ahora, en mi escenario, no hay uno, sino esencialmente cuatro circuitos, todos compartiendo una sola ventaja positiva, pero cada uno con su propia ventaja de devolución, y cada dibujo a lo más aproximadamente 1.6 A de corriente.
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Si uso, digamos, 14 AWG para el cable positivo combinado, y un calibre más pequeño para los cables de retorno (uno que tiene una resistencia cuatro veces mayor, por ejemplo, 20 AWG), entonces el cálculo de caída de voltaje de arriba aún ¿consideramos verdaderos? Es decir, debido a que la corriente en los cables de retorno es una cuarta parte de la corriente combinada, ¿ocurre la misma caída de voltaje con un calibre de cable con una resistencia cuatro veces mayor que la del cable entrante?
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¿Es este un método adecuado para determinar el calibre de cable (mínimo) para un proyecto de este tipo?