¿Cómo se encienden los LED de alta potencia con una onda cuadrada o sinusoidal precisa?

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Necesito algunos consejos sobre la configuración con LED de alta potencia en los que estoy trabajando actualmente.

Mi objetivo: tengo un conjunto de 6 LED de alta potencia ( enlace ) que necesito parpadear a diferentes frecuencias (entre 20Hz-1kHz aproximadamente) preferiblemente con una onda sinusoidal o cuadrada y un ciclo de trabajo fijo del 50% manteniendo la luminancia constante. También necesito poder configurar la frecuencia desde una PC (por ejemplo, utilizando MATLAB).

Mi intento de solución hasta ahora ha sido alimentar los LED utilizando una unidad de fuente de alimentación de banco y un circuito personalizado (esquema a continuación) mientras los controla desde un Arduino. Sin embargo, con esta configuración, la onda no es cuadrada y hay un cambio de luminancia observable en función de la frecuencia con frecuencias más altas que dan como resultado una luminancia más baja (mediciones de luminancia del osciloscopio a continuación) . He intentado el mismo código con un circuito más simple (un LED de baja potencia y una resistencia conectada directamente al Arduino) y obtengo los mismos resultados. También probé un código diferente utilizando la biblioteca de TimerOne, y la onda tiene la misma forma, lo que produce los mismos cambios en la luminancia.

En este punto, estoy considerando cambiar por completo a una solución diferente. ¿Hay una configuración diferente que daría resultados más precisos?

Idealmente, me gustaría mantener el costo bajo (menos de $ 300), con cierta flexibilidad allí; y como no tengo experiencia en electrónica, cuanto más fácil de configurar, mejor. He estado buscando soluciones en línea y parece que un controlador de LED actual constante podría ayudar con este problema, pero no estoy seguro de cómo generar la ola y modular la frecuencia de una PC en ese caso.

Cualquier ayuda sería muy apreciada. Muchas gracias de antemano!

Editar:eltiempodesubidadelLEDhadisminuidosignificativamenteconlasoluciónpropuestade@JackCreasey:

    
pregunta Maydel

1 respuesta

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No hay muchos errores en su forma de pensar acerca de su problema, es solo una implementación problemática.

En su esquema, cuando apague el transistor, el LM317 dejará de conducir y elevará la tensión hasta casi el suministro de la batería.

Cuando enciende el transistor, se incluye el tiempo de caída del transistor, el tiempo de asentamiento del regulador y el tiempo que toma cargar la capacitancia de avance del LED. Estos tipos de LED tienen una capacidad de unión bastante grande que puede ser problemática para los controladores de corriente constante.

Lo que debe hacer para operar el LED en un modo muy rápido es asegurarse de que solo se cambie la corriente que lo atraviesa, y minimizar los cambios en el voltaje a través de él.

La hoja de datos de su LED ( APG2C3-530 ) es un poco escasa en detalle, así que he recortado los detalles importantes de un 350mA Green LED .

Aquí,enelgráficodelaizquierda,sevelatensióndirecta(Vf)delLEDfrentealacorrienteatravésdeldispositivo.
Enelgráficodeladerecha,sevelasalidaluminosafrentealacorriente.
SienlugardeconfigurarlacorrientedelLEDdeceroa350mA(enesteejemplo)configuramoslacorrientede1mAa350mA,obtenemosuncambiodebrillode1000:1.Siestoessuficienteparasusnecesidades,entonceselsiguientecircuitopuedeayudarlo.

simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab

Con M2 en el LM317 aún se obtienen 350 mA, pero la caída de voltaje en R2 es de solo 2 V. Cuando M2 se apaga, la corriente fluye a través del LED. El tiempo de subida del LED se carga, pero dado que la tensión transitoria se reduce mucho (no está aumentando desde cero), este tiempo se reduce. Este circuito es muy efectivo tanto para LED como para láseres, pero normalmente la pendiente Vf del láser es mucho más pronunciada, por lo que la tensión es menos transitoria.

Sin duda, deberías ver que tu tiempo de vida mejora cuando se maneja con una señal PWM del 50%.

Hay suficientes detalles en el esquema para ejecutar una simulación, pero tenga en cuenta que los detalles del FET son incorrectos aunque muestre un número de pieza viable.

Actualización: A partir de los comentarios de la Op, se preguntó si se podían conducir 6 LED en serie.
En mi opinión, esto estaría más cerca del voltaje superior para el LM317 de lo que personalmente me sentiría cómodo. Sin embargo, puede ejecutar cómodamente 4 series (se muestra a continuación). La mejor solución puede ser ejecutar solo 3 en serie y ejecutar dos cadenas con dos LM317.

He agregado una cadena de resistencias (R4 - R7) que enmascaran las diferencias de baja corriente / Vf entre dispositivos, esto puede ser opcional.

simular este circuito

    
respondido por el Jack Creasey

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