Светодиод 12 В постоянного тока и цепь двигателя - перегрев

Я пытаюсь построить модель маяка (не спрашивайте). :-)

По сути, я пытаюсь получить очень яркий светодиод с двигателем, вращающимся со скоростью 2 об / мин, оба питаются от сети (120 В переменного тока). У меня проблема в перегреве...

Я построил следующую схему:

схематический

смоделируйте эту схему - схема, созданная с помощью CircuitLab

Вот компоненты, которые я использую:

Источник питания: адаптер питания постоянного тока 12 В, 1 А.

Светодиод: Мощный Cree 10 Вт , прямое напряжение 2,9–4 В, прямой ток 3000 мА, рассеиваемая мощность 10 Вт, тепловое сопротивление 2,5 °C/Вт

Резисторы: 1x 3 Ом 25 Вт (R1) и 1x 3,3 Ом 50 Вт (R2)

Моторная часть работает замечательно. Я могу уменьшить скорость до 2 об / мин, и все хорошо. Светодиод, с другой стороны, вызывает головную боль. Первоначально я рассчитал резистор 3 Ом (R1) на основе (12–3 В)/3 А. Но это привело к тому, что светодиод периодически мигал - я предположил, что он перегружен - поэтому я купил немного больший R2 (3,3 Ом), думая, что, возможно, напряжение на светодиоде было 2,9, и поэтому мне следует выбрать что-то немного большее. Все еще мигает. По наитию поставил их последовательно (как на схеме), и тогда он перестает мигать и все работает как надо.

Однако светодиод становится ОЧЕНЬ горячим, как и два резистора. Я не запускаю схему дольше 5 минут, потому что боюсь, что она сгорит. Светодиод поставляется предварительно установленным на плоском диске радиатора, и я мог бы прикрепить к нему радиатор немного большего размера, но я ограничен конструкцией маяка и поэтому действительно хотел бы, чтобы он нагревался меньше.

Я думал, что мощность резистора должна быть 3А*(12В-2,9В)=27,3Вт.

Я чувствую, что, должно быть, неправильно рассчитываю, какой резистор я должен использовать. Или, может быть, я что-то упускаю из схемы. Любые мысли по этому поводу и / или идеи о том, как предотвратить самовозгорание этой светодиодной схемы, будут очень признательны.

Спасибо вам всем!

Источник питания 12 В 1 А не может обеспечить 3 А для светодиода. Неудивительно, что он продолжает отключаться. С новым резистором, 9 В на 6 Ом, он также не может обеспечить 1,5 А. И вы знаете, что эти светодиоды должны быть установлены на радиаторах, верно? Какое тепловое сопротивление у вашего радиатора?
Ваш добавленный резистор местного содержания делает общую эффективность системы примерно такой же, как и с галогенной лампой, сводя на нет хорошую работу, которую проделали умные дизайнеры светодиодов. В резисторе проходит больше энергии, чем в светодиоде. Вы могли бы попробуйте понижающий преобразователь. Даже если бы понижающий преобразователь был китайским, он потреблял бы гораздо меньше энергии, чем резисторы.
Спасибо Брайан за ваш ответ! Я чувствую себя немного идиотом. И рискую показаться еще глупее: радиатор, который я использую, — это просто металлический диск, который идет со светодиодом (как в ссылке), который должен иметь тепловое сопротивление 2,5 ° C / Вт. Я не использую дополнительный, который, как я предполагаю, может быть проблемой. Чего я также не могу понять, так это почему светодиод теперь работает, когда мой источник питания составляет всего 1 А, что, как вы указали, должно быть недостаточным, и все же он также перегревается ... Извините, если это все для вас очевидно. Огромное спасибо за помощь!
Этот кусок теплопроводной печатной платы не является радиатором, и он точно не может иметь 2,5 КВт в воздухе. Возможно, это тепловое сопротивление между переходом светодиода и этой металлической обратной стороной печатной платы. Вам все еще нужно добавить довольно большой радиатор.
Спасибо, Аутист! Это очень хороший момент. Я бы предпочел не тратить всю эту энергию впустую. Я никогда даже не слышал о преобразователях buck. Так что я мог бы использовать это вместо резисторов?
Спасибо, Мартин! Я неправильно это понял. Придется найти хороший дополнительный радиатор и использовать пасту между ними. Я очень ценю разъяснения! :-)

Ответы (1)

Для светодиода мощностью 10 Вт, если температура воздуха составляет 40 °C, а на алюминиевой звездообразной печатной плате можно допустить температуру 60 °C, вам потребуется теплоотвод 2 °C/Вт.

Ожидайте блок оребрения из алюминия размером 50 мм x 50 мм x 20 мм.

Если вы используете вентилятор, то он может быть меньше.

Звездная печатная плата, очевидно, не может рассеивать 10 Вт на открытом воздухе. Он будет рассеивать один ватт, и даже это будет чрезмерным, если он находится внутри корпуса.

Вы также должны использовать драйвер переключения для вашего светодиода.

Если позволяет оптика, использование большего количества светодиодов упростит решение проблем с температурой за счет распределения тепла по большей площади. Кроме того, использование нескольких светодиодов в серии будет лучше работать с простым резистором...

Вот примеры радиаторов, предназначенных для светодиодов мощностью 3 Вт.

Если это личный проект, подойдет настольный радиатор/кулер процессора. Если у вас есть старый списанный ПК... или у друга есть картонная коробка, полная ненужных деталей для ПК... его легко найти. Если он был разработан для процессора мощностью 100 Вт, такого как Pentium, ему не потребуется вентилятор для рассеивания 10 Вт.

Peufeu, спасибо большое! Я явно не уделял должного внимания проблеме рассеивания тепла. Возможно, мне придется немного изменить конструкцию маяка, чтобы установить некоторые из этих радиаторов. Но я также думаю - реалистично - что мне, возможно, придется использовать менее мощный светодиод, например, 3 Вт, как вы предложили. И извините - только потому, что я не знаком с этим - драйвер переключения похож на понижающий преобразователь, о котором говорил Аутист выше? Спасибо!
Да, buck — это форма переключающего преобразователя, это то, что вам нужно. Убедитесь, что он продается как «драйвер светодиодов» или «источник постоянного тока», так как вам нужна регулировка тока, а не регулировка напряжения. Убедитесь, что он принимает входное напряжение 12 В и что 3-4 В для одного светодиода находится в пределах диапазона выходного напряжения. Я не знаю, что такое ваш "маяк", но вы могли бы опубликовать фотографии и/или рисунки...
Еще раз спасибо peufeu - это невероятно полезно! Я посмотрю, какие компоненты я могу найти! :-) "Маяк" в том, что он должен быть копией вот этого: upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/0/02/… - светодиод уходил прямо под крышу, поэтому радиатор/вентилятор надо бы туда вписаться...
ХОРОШО! Если вершина маяка всего несколько сантиметров в диаметре (т.е. светодиод плотно прилегает), то рассеивание 10 Вт будет настоящей проблемой! Светодиод мощностью 3 Вт должен быть намного проще, с меньшим радиатором, и, честно говоря, невооруженным глазом разница не так уж и велика...
Да, я думаю, вы абсолютно правы. И с этого момента я буду уделять много внимания рассеиванию тепла! Еще раз спасибо, peufeu!
Пожалуйста! Если вращение радиатора слишком проблематично, рассмотрите стационарный светодиод с радиатором и оптикой, а также вращающееся зеркало...