Максимальная эффективность и яркость различных цветов, дешевая светодиодная лента 5 м 5630 SMD

Я учитель естествознания, и в этом году на занятиях мы собираемся изучить различные конструкции/эффекты установок для выращивания растений. Я получил несколько отличных идей для этого проекта, прочитав этот сайт обмена стеками, спасибо! Я также вижу проблемы, которые я даже не рассматривал, двойное спасибо :-)

Из соображений стоимости, яркости и универсальности я буду покупать полоски светодиодов 5630 SMD стоимостью ~ 10 / 5 миллионов долларов. Но есть проблемы с эффективностью (токорегулирующие резисторы теряют мощность) и нереализованной яркостью, которые необходимо решить, а также здесь .

Во-первых, в вопросе о том , почему были такие огромные потери энергии со светодиодами, которые являются энергоэффективными., было объяснено, что синие и белые светодиодные ленты могут иметь эффективность до 80%, а красные светодиодные ленты - только 45%. Итак, это не «вина» светодиода, как я понял из обсуждения, а схема. Ленты (к сожалению) использовали последовательную схему, независимо от прямого напряжения используемых светодиодов. Синие и белые светодиоды имеют прямое напряжение 3-3,6 В, а 3 в серии означают, что им потребуется где-то от 9 до 10,8 этих вольт, но красные светодиоды имеют 2-2,2 В, поэтому им потребуется только от 6 до 6,6 этих вольт. . И, если вы используете источник питания 12 В, существует большое «давление», которое необходимо уменьшить с помощью сопротивления. И, насколько я понимаю, резисторы «тратят» эту энергию впустую. ТАК... мне интересно, Если бы я мог более точно подобрать источник питания, соответствующий потребностям каждого модуля с 3 светодиодами, а затем отрегулировать сопротивление в соответствии с его потребностями, я мог бы существенно повысить эффективность полосок. (Я знаю, это сумасшествие, но помните, у меня есть много студентов, которые были бы счастливы паять резисторы параллельно на этих полосках!!! - возможность обучения.)

Что вы думаете об этой идее? Многие из этих сайтов, где я покупаю, не дают спецификаций Vf отдельных светодиодов 5630, так как я мог это узнать?

Что касается этого вопроса, как мне решить, при каком токе управлять этими светодиодами (чтобы иметь возможность рассчитать общее сопротивление, необходимое для каждого модуля)? Дискуссия о том, почему светодиодная лента потребляет меньше энергии, чем ожидалось, заставила меня задуматься о том, должен ли я питать ленты при более высоком напряжении, чем они рекомендуют, например, 14,5 Вольт, чтобы получить ожидаемую яркость, как указано в этом обсуждении. Я знаю, что к этому относятся радиаторы и срок службы светодиодов, мне бы очень хотелось услышать мысли и рекомендации людей по этому поводу.

Для тех, кто заинтересован, из обсуждений с людьми, которые у меня были в Университете штата Миннесота по поводу этого проекта, я собираюсь предложить своим студентам начать с соотношения красного и теплого белого 3: 2: 1: синие светодиоды в их первоначальных проектах систем для выращивания растений (хотя это соотношение люменов, поэтому, в зависимости от комментариев к предыдущим вопросам, это может не быть отношение самих огней).

РЕДАКТИРОВАТЬ, чтобы включить новые вопросы из комментариев: Нужен ли мне лист данных, чтобы определить, какое максимальное значение освещенности я могу использовать для светодиода, и при этом он прослужит долго? Или я могу разогнать его до тех пор, пока он не достигнет какой-то эмпирической температуры.

Кроме того, кажется, что чем ближе можно согласовать напряжение источника питания с суммой Vf светодиодов, тем меньше резистор и, следовательно, меньше энергии теряется. Это правда? На какую погрешность следует рассчитывать? (Кстати, да, каждый из модулей имеет 3 светодиода и 1 резистор параллельно.)

Веселиться! Знаете ли вы, что вам не нужен зеленый свет, так как растения просто отражают его? (Вот почему они выглядят зелеными.)
@транзистор Действительно! Когда вы используете на растении только красные и синие светодиоды с длинами волн, одна из замечательных вещей заключается в том, что листья выглядят почти черными. И, что интересно, текущая практика/исследования показывают, однако, важность длин волн за пределами ожидаемых красных/синих частей спектра. Кроме того, разные виды растений нуждаются в разных сочетаниях. По этим причинам также используется немного белого света (однако все еще неизвестно, использовать ли высокое или низкое значение K).

Ответы (1)

Во-первых, чтобы найти Vf для светодиодов, лучше всего найти аналогичный компонент от крупного поставщика (RS, Farnell и т. д.). Я нашел красный светодиод 5630 от компонентов RS, хотя это не на 100% точно, это даст вам относительно близкую отправную точку.

Многие из этих полосок требуют питания 12 В, потому что это просто, и большинство людей, использующих эти полоски, не задумываются так много, как вы. Если вы хотите сохранить ту же яркость полосок, что и при их первом появлении, то это относительно простая операция.

схематический

смоделируйте эту схему - схема, созданная с помощью CircuitLab

Ваши полосы могут иметь другую настройку (1 резистор на светодиод, меньше светодиодов в серии и т. д.), но принцип остается тем же. Чтобы сохранить одинаковую «яркость», через каждую ветвь светодиодов должен проходить один и тот же ток.

Теперь я только что использовал 100 мА на основе таблицы данных красного светодиода 5630, которую я связал. Чтобы рассчитать ток, протекающий через вашу ветвь светодиода, вам нужно найти общее сопротивление на ветвь. Используя таблицы данных, чтобы получить расчетное падение напряжения на светодиодах, вы можете рассчитать, сколько напряжения падает на резисторе (ах), и использовать закон Ома для решения для I.

Недостатком является то, что для максимальной эффективности вам понадобится разный источник питания для красной светодиодной ленты и сине-белой светодиодной ленты.

Это тот случай, если вы хотите, чтобы светодиодные ленты имели ту же яркость, с которой они были доставлены, если вы хотите, чтобы яркость разных светодиодных лент соответствовала яркости, это будет немного сложнее без оригинальных таблиц данных.

Используя таблицу данных, которую я дал, мы можем видеть, что сила света красного светодиода обычно составляет 4,2 кд, если мы хотим сопоставить это с зеленым светодиодом с силой света 2,8 кд, нам нужно посмотреть в таблице данных красного светодиода и Найдите два графика. Прямой ток против прямого напряжения и сила света против прямого тока.

введите описание изображения здесь

Используя в нашем примере значение зеленого 2,8 кд, сила света наших красных светодиодов 4,2 кд должна быть на уровне 66% от его текущего значения (2,8 — это 66% от 4,2). На графиках из таблицы данных мы теперь можем рассчитать прямой ток, необходимый для того, чтобы красные светодиоды имели силу света 2,8 кд, а также прямое напряжение.

введите описание изображения здесь

Теперь, когда мы знаем, какое прямое напряжение светодиода требуется для 2,8 кд, мы можем соответствующим образом настроить нашу первую схему.

схематический

смоделируйте эту схему

Возможно, я немного сбился с пути в некоторых моментах и ​​слишком много болтал, но, надеюсь, я вам чем-то помог.

Изменить в ответ на вопросы в комментариях:

Все напряжение, которое падает на резисторе, по существу является потерями. Чем ближе источник напряжения к объединенному Vf светодиодов, тем меньше требуется резистор и, следовательно, меньше потери мощности.

Я полностью пропустил это раньше, но теперь, думая, это стало очевидным. Если питать светодиодную ленту 12В. С помощью мультиметра измерьте напряжение на резисторе в цепочке светодиодов. Затем вы можете вычесть это измеренное значение из вашего источника питания 12 В и вычислить объединенное Vf 3 светодиодов. Затем просто разделите это значение на 3, чтобы получить приблизительное среднее значение Vf на светодиод.

Чтобы определить «наивысшее значение освещенности», вам нужно знать, каков максимальный прямой ток, который, к сожалению, указан в техническом описании. Из других 5630, на которые я смотрел, они, похоже, имеют максимальный прямой ток около 150 мА, к сожалению, это может быть случай «Попробуйте 100 мА, он умер? Попробуйте 150 мА, он умер?». Скорее всего, поставщик занижает их максимальное значение.

С точки зрения погрешности для расчета. Партия светодиодов будет иметь разные значения Vf, поэтому я предложил найти комбинированный Vf для 3 и взять среднее значение. Сомневаюсь, что будут существенные различия между ветвями светодиодов. Однако, чтобы перестраховаться, я всегда выбираю стандартное значение резистора, превышающее рассчитанное вами, например, 44,43 Ом, вы бы использовали резистор 47 Ом.

Спасибо @Хейман! Это похоже именно то, что мне нужно. Мне придется изучить это подробнее, когда у меня будет немного времени этим вечером, и, несомненно, у меня будет еще несколько вопросов. (Кстати: то, что вы называете «бессвязностью», я называю основной работой гидов, в том числе тех, кто работает в сфере знаний :-))
Или, если я разберу один из 5630 и отмечу его базовую структуру, и сравню это с доступными таблицами данных, может ли это позволить мне идентифицировать конкретную модель?
@DavidG Я отредактировал свой ответ внизу, чтобы, надеюсь, ответить на ваши вопросы.
Отлично! Спасибо @Hayman за вашу обширную помощь, это дает мне все ответы о светодиодах, которые мне нужны на данный момент: сейчас я просто экспериментирую с несколькими модулями. У меня есть 1 новый вопрос об адаптации блоков питания компьютера, но я задам его как новый вопрос, чтобы в будущем его было легче найти другим.
Я удалил комментарии с ответами из раздела комментариев и добавил их в качестве редактирования основного вопроса. Спасибо и проголосую за ваш отличный ответ, когда у меня будет достаточно баллов!
Эти полосы используют 12 В, потому что они изначально использовались в автомобильных приложениях, где стандартными являются 12 ~ 14,5 В, и изначально использовались 5050 3-диодные светодиодные пакеты RGB. Дизайн достаточно продуман. В более новых светодиодных корпусах и типах лент по-прежнему используется 12 В, потому что конструкция доказала свою работоспособность, и потребитель уже знаком с ней.
@Passerby Автомобильное приложение, о котором я понятия не имел. Я думал, они просто выбрали 12 В из-за того, что это одно из распространенных напряжений питания (5, 9, 12, 24)