Distribución de energía para iluminación LED de invernadero

Necesitas algunos circuitos de factor de potencia corregidos para convertir de CA a CC si tu objetivo es usar tu energía de manera eficiente. Un convertidor de CA / CC "normal" utiliza un rectificador y una "tapa de almacenamiento" para obtener CC de la alimentación de la red de CA, luego lo convierte a través de un SMPS (los transformadores de CA / CC lo hacen sin el SMPS, pero siguen utilizando el diodo rectificador +).

^{simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab}

El problema es que el "condensador de almacenamiento" solo se carga realmente durante los picos de la forma de onda de CA, por lo que "recorta" la forma de onda y desperdicia la energía disponible durante el resto de la onda.
Esto hace que tales productos "no PFC" no puedan acercarse ni siquiera al máximo teórico. a través de un disyuntor, y puede resultar en cargos punitivos de su proveedor de electricidad.

Hay formas de convertir la red de CA a un voltaje de CC predeterminado mientras se extrae energía de la forma de onda de CA completa, pero los diseños son un poco más complejos de lo que estoy dispuesto a armar para un libre respuesta.
La premisa básica detrás (al menos mis diseños) para estos es el uso de una carga inductiva conmutada (en lugar de un condensador) para extraer la carga de una media onda completa de CA, luego convertir la potencia inductiva almacenada a CC a su voltaje deseado ( Si está interesado en seguir discutiendo mis diseños, dígalo en comentarios y le daré información de contacto).

Una vez que se haya resuelto ese problema, sus convertidores DC / DC SMPS suenan como un sonido lógico & elección eficiente para la conversión entre voltajes de CC, pero sugeriría que considere utilizar series de LED de alto voltaje, por ejemplo, 100 V, para reducir la corriente total requerida por su sistema, reduciendo así su costo en la compra de cableado de alto calibre adecuado para llevar todos esos amplificadores alrededor.

Luego, se convierte en una simple cuestión de ejecutar un solo convertidor de CA / CC para suministrar aproximadamente 10 A de CC a 100 V, luego ejecutar un convertidor para bajar a su 5.0 / 3.3 V para que sus circuitos de control ejecuten su PWM atenuando cada filamento (ya sea al estilo de una pelota o simplemente "pegando" los LED con PWM como hacen muchas linternas LED).

Dicho esto, consideraría cualquier eficiencia por encima del 75% de potencia como "bastante buena", teniendo en cuenta el número de conversiones necesarias para la CC multitensión, más el PWM que controla el brillo (y las pérdidas de calor óhmicas del conductor).

Es mucho más eficiente ejecutar los dispositivos LED con una fuente de alimentación de voltaje constante de 48 V, luego usar un controlador de corriente constante para reducir cadenas de aproximadamente 16-21 LED.

Uso 48 para evitar problemas de seguridad eléctrica asociados con voltajes más altos que 50V.

Uso el Mean Well HEP-600-54. Luego ajusto el voltaje de altura para obtener la máxima eficiencia de los controladores LED. Haré un "contenedor" de las tarjetas mediante el voltaje directo, de modo que cada fuente de alimentación alimentará las tarjetas con voltajes directos similares. Es más eficiente cuando el voltaje de entrada está justo por encima del voltaje de la cadena.

El enfoque depende de los LED que esté utilizando. Para la investigación, debe permitir que cada longitud de onda se atenúe al PPFD deseado, por lo que generalmente esto significa cadenas de la misma longitud de onda y una amplia variedad de longitudes de onda.

Los LED rojos, ámbar y naranja son AlGaInP y funcionan aproximadamente a 2 V cuando están en azul. Verde y blanco son GaInN que operan alrededor de 3V. Cuando hago las placas de circuito de tira individuales, hago un lado para 16 cadenas de LED de GaInN y los 21 LED de AlGaInP de la cara opuesta. Para los LED que uso, la tensión directa de 16 LEDs de AlGaInP es de aproximadamente 45 V, al igual que los 21 LEDs de AlGaInP. Esto lo convierte en un convertidor de dólar muy eficiente al poder reducir el margen de voltaje de entrada. Si hiciera cadenas de 16 rojo, el voltaje directo sería solo de 35V.

Los voltajes más altos y los suministros de vataje más altos son más eficientes. A menos que pueda diseñar un suministro de energía asequible más eficiente que el Mean Well HEP-600.

Si tuviera que diseñar mi propia fuente de alimentación para cada accesorio, utilizaría un controlador de retorno de CA / CC que aceptaría la retroalimentación del regulador de dólar para el control dinámico de espacio. Tengo demasiados otros problemas con los que lidiar ahora que anulan el diseño de la fuente de alimentación.

Tengo dos circuitos reguladores de 48v a 5V, uno lineal y otro de conmutación, que se utilizan dependiendo de la potencia necesaria para la lógica de control.

Para minimizar la lógica de control, estoy considerando usar un controlador de registro de cambios PWM para almacenar las configuraciones y controlar cada dimmer en lugar de un microcontrolador. Luego, puedo usar un cable de tres conductores para suministrar energía y una señal en serie para configurar el regulador PWM.

La gestión térmica es el nombre del juego. La horticultura usa muchos LED rojos y la mayoría de los LED rojos tienen un rendimiento muy pobre en comparación con la temperatura. Muchos accesorios ejecutan sus LED con un T _j alrededor de 100 ° C. A esa temperatura perderá 45-50% del flujo radiante (PPFD) medido a 25 ° C.

Yo uso la refrigeración por agua. El recorrido térmico desde la almohadilla térmica del LED hasta el agua es 100% de cobre con una resistencia térmica muy baja.

He realizado muchos modelos de ángulos de visión LED para optimizar la altura entre el accesorio y la cubierta manteniendo una distribución uniforme de los fotones. La mayor ganancia en eficiencia de energía es acercar el accesorio al toldo. Las últimas 12 pulgadas entre el dosel y el accesorio representan el mayor porcentaje de PPFD por vatio.