Maximice la eficiencia y el brillo del color difuso, barato, iluminación de tira LED SMD de 5m 5630

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Soy profesor de ciencias y vamos a explorar diferentes diseños / efectos de configuraciones de grow-light este año en clase. ¡He recibido algunas ideas geniales para este proyecto al leer este sitio de stackexchange, gracias! También veo problemas que ni siquiera había considerado, gracias dobles :-)

Por razones de costo, brillo y versatilidad, compraré ~ $ 10 / 5m tiras de 5630 LED SMD. Pero, hay problemas de eficiencia (poder de desperdicio de resistencias de control actual) y brillo no realizado que necesita una dirección y también aquí .

Primero, en la pregunta sobre cómo explorar por qué hubo una gran pérdida de energía con los LED que son energéticamente eficientes , se explicó que las tiras de LED azul y blanco podrían tener una eficiencia de hasta el 80%, pero las tiras de LED rojas solo tienen una eficiencia del 45%. Ahora, no es el "fallo" del LED, como entendí esa discusión, sino el diseño del circuito. Las tiras (lamentablemente) utilizaron un diseño de circuito consistente, independientemente de la tensión directa de los LED que se utilizan. Los LED azul y blanco tienen un voltaje directo de 3-3.6 y con 3 en una serie, lo que significa que necesitarán de 9 a 10.8 voltios, pero los LED rojos tienen 2-2.2 Vf, por lo que solo necesitarán de 6 a 6.6 de esos voltios. . Y, si uno está utilizando una fuente de alimentación de 12 V, hay mucha "presión" que debe reducirse con resistencia. Y como yo lo entiendo, las resistencias "desperdician" esa energía. Entonces ... me pregunto, si puedo adaptar mi fuente de alimentación a las demandas de cada módulo de 3 LED y luego ajustar la resistencia a lo que necesita, podría aumentar sustancialmente la eficiencia de las tiras. . (Lo sé, es una locura, pero recuerda, ¡tengo muchos estudiantes que estarían encantados de soldar resistencias en paralelo en estas tiras! - una oportunidad de aprendizaje).

¿Qué te parece esta idea? Muchos de estos sitios donde compro no dan las especificaciones Vf de los LED individuales de 5630, así que, ¿cómo podría averiguarlo?

En relación con esa pregunta, ¿cómo debo decidir a qué corriente manejar estos LED (para poder calcular la resistencia total que necesitará cada módulo)? La discusión sobre por qué una tira de LED usaba menos energía de la esperada me hizo preguntarme si debería manejar las tiras a un voltaje más alto del que recomiendan, por ejemplo, 14.5 voltios para obtener el brillo esperado como dado en esa discusión. Sé que los disipadores de calor y la vida del LED están relacionados con esto, también me gustaría escuchar los pensamientos y recomendaciones de la gente sobre esto.

Para aquellas personas interesadas, de las discusiones con las personas de la planta que he tenido en la U de MN sobre este proyecto, sugeriré a mis alumnos que comiencen con una proporción de 3: 2: 1 de rojo: blanco cálido: los LED azules en sus diseños iniciales de sistemas de cultivo de plantas (aunque esa es la proporción de lúmenes, por lo que, dependiendo de los comentarios sobre las preguntas anteriores, puede que no sea la proporción de luces en sí mismas).

EDITAR para incluir nuevas preguntas de los comentarios: ¿Necesito la hoja de datos para determinar cuál es el valor de luz más alto en el que puedo conducir el LED y aún así duraré? O bien, ¿puedo subirlo hasta que alcance la temperatura de una regla general?

Además, parece que cuanto más cerca se puede hacer coincidir el voltaje de la fuente de alimentación con la suma de los Vf de los LED, menor es la resistencia y, por lo tanto, se pierde menos energía. ¿Es eso cierto? ¿Para qué margen de error se debe calcular? (Por cierto, sí, cada uno de los módulos tiene 3 LED y 1 resistencia en paralelo).

    
pregunta David G

1 respuesta

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Primero, para encontrar el Vf para los LED, lo mejor es encontrar un componente similar de un proveedor importante (RS, Farnell, etc.). He encontrado un 5630 Red LED de los componentes de RS, aunque esto no es 100% exacto te dará un punto de partida relativamente cercano.

Muchas de estas tiras requieren un suministro de 12 V porque es simple y la mayoría de las personas que usan estas tiras no se preocupan tanto como usted. Si desea mantener el mismo brillo de las tiras que cuando llegan por primera vez, es una operación relativamente simple.

simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab

Sus tiras pueden tener una configuración diferente a esta (1 resistencia por LED, menos LED en serie, etc.) pero el principio sigue siendo el mismo. Para mantener el mismo 'brillo', la misma corriente deberá fluir a través de cada rama de los LED.

Ahora acabo de usar 100 mA basado en la hoja de datos del 5630 LED rojo que vinculé. Para calcular la corriente que fluye a través de su rama de LED, necesita encontrar la resistencia total por rama. Usando hojas de datos para obtener una caída de voltaje estimada de los LED, puede calcular la cantidad de voltaje que se está cayendo a través de la (s) resistencia (s) y usar la Ley de Ohms para resolver para I.

La desventaja es que, para obtener la máxima eficiencia, necesitará una fuente de alimentación diferente para su tira de LED roja y su tira de LED azul / blanca.

Este es el caso si desea que las tiras de LED tengan el mismo brillo con el que llegaron, si quiere igualar el brillo de las diferentes tiras de LED, esto será un poco más difícil sin las hojas de datos originales.

Usando la hoja de datos que vinculé, podemos ver que la intensidad luminosa del LED rojo es generalmente de 4.2cd. Si queremos hacer coincidir esto con un LED verde con una intensidad luminosa de 2.8cd, debemos buscar en la hoja de datos del LED rojo y encontrar dos gráficos. Corriente directa frente a voltaje directo e intensidad luminosa frente a corriente directa.

Usandonuestrovalordeejemplodeverdesiendo2.8cd,nuestraintensidadluminosadeLEDrojosde4.2cddebeestarenel66%desuvaloractual(2.8esel66%de4.2).Enlosgráficosdelahojadedatos,ahorapodemoscalcularlacorrientedirectarequeridaparatenerlaintensidadluminosadelosLEDrojosen2.8cdytambiénlatensióndirecta.

AhoraquesabemoscuáleselvoltajedirectodelLEDrequeridopara2.8cd,podemosajustarnuestroprimeresquemaenconsecuencia

simular este circuito

Puede que me haya salido un poco del camino en algunos puntos y haya divagado un poco demasiado, pero espero que te haya brindado algún tipo de ayuda.

Editar en respuesta a las preguntas en los comentarios:

Todo el voltaje que cae a través de la resistencia es esencialmente desperdicio. Cuanto más cerca de la fuente de voltaje a la Vf combinada de los LED, menor es la resistencia requerida y, por lo tanto, menos desperdicio de energía.

Me perdí por completo esto antes, pero pensando que ahora es obvio. Si alimenta la tira de LED con 12V. Usando un multímetro, mida el voltaje a través de la resistencia en la cadena de LED. Luego puede restar este valor medido de su suministro de 12 V y calcular la Vf combinada de los 3 LED. Luego simplemente divida este valor entre 3 para obtener un promedio aproximado de Vf por LED.

Para determinar el "valor de luz más alto", necesitará saber cuál es la corriente de transmisión máxima que, lamentablemente, se encuentra en la hoja de datos. Desde otros 5630, he visto que parecen tener alrededor de 150 mA de corriente máxima hacia adelante, desafortunadamente este podría ser el caso de "Probar 100mA, ¿murió? Intente 150mA, ¿murió?". Es probable que el proveedor los lleve muy por debajo de su valor máximo.

En términos de margen de error para calcular. Un lote de LED tendrá valores de Vf variables, por eso sugerí encontrar el Vf combinado para 3 y tomar un promedio. Dudo que haya diferencias significativas entre las ramas de los LEDs. Sin embargo, para jugar de forma segura, siempre elegí el valor de resistencia estándar que está por encima de lo que calcula, por ejemplo, 44.43R usaría una resistencia 47R.

    
respondido por el Doodle

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