Постоянный ток для светодиода мощностью 20 Вт

Большинство схем управления светодиодами имеют только последовательный резистор для управления током светодиода. Это нормально, если напряжение питания более или менее постоянное, но если напряжение меняется, меняются ток и яркость светодиода. Если вам нужна постоянная яркость , вам также нужен постоянный ток . Это означает, что последовательное сопротивление должно изменяться в зависимости от напряжения питания. Вот примерно самая простая схема для него:

Это источник постоянного тока, рассчитанный на 1 мА, что слишком мало для вашего приложения, но принцип остается тем же. Напряжение база-эмиттер транзистора составляет 0,6 В, поэтому, учитывая, что стабилитрон создает падение 5,6 В между$V_+$а база транзистора остается 5В на резистор.$\dfrac{5V}{5k\Omega} = 1mA$.

Если ваш светодиод 20 Вт при 11 В, вам нужен ток 1,8 А, поэтому я рассчитаю другие компоненты для этого значения. Замените стабилитрон на 3 x 1N4148, это даст вам падение на 0,6 В на R1 (три диода, потому что мы будем использовать Дарлингтон, у которого 2 x 0,6 В между базой и эмиттером).$R1 = \dfrac{0.6V}{1.8A} = 0.33\Omega / 1W$.
Транзистор Дарлингтона TIP125 имеет$H_{FE}$из 1000, R2 должен быть$\dfrac{10V}{1.8A / 1000} = 5k\Omega$.
С$V_{CE(SAT)}$для транзистора 2 В, и у вас есть дополнительное падение напряжения на R1 0,6 В, вам понадобится источник питания 14 В, чтобы быть уверенным, что для светодиода достаточно!
Дарлингтон рассеется$2V \times 1.8A = 3.6W$, так что вам придется установить его на радиатор.

примечание об источниках тока: источники
тока являются двойными по отношению к источникам напряжения, которые встречаются чаще; мы используем их все время в блоках питания. Эта двойственность означает, что определенные параметры противоположны друг другу.
В то время как источник напряжения будет пытаться поддерживать постоянное напряжение на своем выходе независимо от нагрузки, источник тока будет поддерживать постоянный выходной ток независимо от нагрузки. Это означает, что для источника тока выходное напряжение будет меняться, как и для источника напряжения ток будет переменным.
Идеальный источник напряжения будет иметь нулевое выходное сопротивление, идеальный источник тока будет иметь бесконечное выходное сопротивление. И в то время как идеальный источник напряжения никогда не должен замыкаться накоротко, потому что ток будет стремиться к бесконечности, идеальный источник тока никогда не должен оставаться разомкнутым, потому что напряжение, определяющее установленный ток, будет стремиться к бесконечности.

P = V * I. В вашем случае для светодиода P = 20 Вт, V = 11 В и, следовательно, I = 1,82 А.

Чтобы правильно управлять светодиодом, вам нужно будет ограничить ток до 1,82 А. (Вам также необходимо будет обеспечить адекватный отвод тепла, так как 20 Вт — это большая рассеиваемая мощность, и большая ее часть будет в виде тепла !!! !....но это другое дело)

Диоды, использующие PN-переход, имеют прямое падение напряжения, в вашем случае это падение составляет 11 В. При обращении к техническому описанию диода они будут включать кривую VI, которая будет определять, какой ток протекает для данного напряжения. Когда вы исследуете эту кривую, вы заметите, что ток стремится к бесконечности для данного падения напряжения. Если вы позволите этому случиться, ваш диод просто перегорит.

Самый простой способ ограничить ток — использовать резистор. V = I * R. Для заданного падения напряжения постоянный резистор будет ограничивать ток до фиксированной величины.

Предполагая, что у вас есть батарея на 18 В и светодиод на 11 В, разница в 7 В должна быть сброшена на резистор. Это исправлено. Также фиксирован желаемый ток 1,82 А. Преобразовав уравнение, вы получите R = V / I => R = 3,8 Ом. Этот резистор должен быть рассчитан минимум на 12 Вт. Это большой резистор, который будет нагреваться!!!!

Возникает вторая проблема - тепло. При общей рассеиваемой мощности 32 Вт вам понадобится серьезный радиатор.

Вы, вероятно, можете покончить с резистором и заменить его схемой с регулируемым током на основе транзистора или MOSFET, но я оставлю это кому-то другому, чтобы ответить. Та же проблема рассеивания тепла может все еще присутствовать в зависимости от схемы!!!

Я знаю, вы упомянули, что у вас есть батарея на 11 В и светодиод на 11 В. Если светодиод не имеет встроенной схемы ограничения тока или батареи, будет трудно управлять им при том же напряжении (в зависимости от кривой VI диода) без повышающего преобразователя.

1. Когда вы используете устройство с нелинейной мощностью, например светодиод. Другим ярким примером являются газоразрядные лампы и лазеры.

2. Что-то горит или взрывается. Светодиод или блок питания. Или оба :-)

3. Для 20 Вт единственным разумным решением является схема постоянного тока постоянного тока, но это не просто. Самое простое решение - линейный стабилизатор с мощным BJT транзистором, но он будет рассеивать не менее 10Вт тепла. Простой резистор не даст вам линейного тока, но приемлемо в маломощных корпусах (скажем, на 0,1 Вт).

Если вам нужен простой драйвер светодиода постоянного тока, на All About Circuits мы разрабатываем его .

Тем не менее, он рассчитан только на 1 Вт. Вам, вероятно, потребуется обновить полевой транзистор и драйвер, чтобы заставить его работать на мощности 20 Вт, для полевого транзистора также потребуется радиатор, и вам, вероятно, понадобится индуктор большего размера.

объявление. 1) Всякий раз, когда вы используете светодиоды питания и не хотите, чтобы они горели.

объявление. 2) Ключом является взаимозависимость тепло-ток. Короче говоря, при нагреве диодов их динамическое сопротивление уменьшается, что приводит к дальнейшему увеличению тока. Какая-то цепная реакция. Поэтому, если вы не рассеете все тепло, ваш светодиод может легко сгореть.

Еще одна вещь, с точки зрения конечного пользователя, заключается в том, что количество света, излучаемого светодиодом, пропорционально току, а зависимость тока от напряжения сильно нелинейна. Таким образом, гораздо сложнее точно контролировать яркость, контролируя напряжение.

объявление. 3) Самый простой, хотя и неэффективный способ сделать это — подключить последовательно резистор, который частично компенсирует отрицательную зависимость светодиода от теплового тока. Это потому, что для резисторов эта зависимость противоположна по направлению (но не по форме). Таким образом, у вас не будет постоянного тока, но ваш светодиод будет безопаснее. Для базовых тестов вы также можете просто добавить предохранитель, чтобы защитить светодиод.