Управление ИК-светодиодами с помощью ШИМ — вопросы об измерении тока и источника тока

Во-первых, ваша ссылка не работает, поэтому я понятия не имею, какой блок питания вы используете. Простое воссоздание вашей ссылки на веб-сайте не дает результата. Я предполагаю, что вы смотрели на их блок питания 30 В / 3 А PS300U3. Этот источник питания не имеет настройки ШИМ, и если вы приложили 30 вольт к вашему светодиоду в течение более 10 мкс, да, вы его убили. Что касается подачи 15 вольт, я подозреваю, что у вас было установлено ограничение тока на 40 мА. В этот момент ваш светодиод рассеивал 0,6 Вт, и если бы вы делали это долго, вы бы убили и этот светодиод.

Глядя на кривую тока, быстрое приближение для повышения напряжения состоит в том, чтобы отметить, что от 15 мА до 50 мА номинальная кривая повышается на 0,1 вольта. 1,15/0,1 — это 11,5 вольт, поэтому приблизительная оценка предполагает 12 вольт при 1,2 ампера. Обратите внимание, что это пиковая мощность 14,4 Вт, а при рабочем цикле 1% средняя мощность составляет 144 мВт, что является разумным, поскольку 1,6 вольта на 0,05 ампер составляет 80 мВт - два находятся в пределах коэффициента 2.

(1) Способны ли светодиоды выдерживать огромное количество напряжения при таких коротких импульсах, пока пиковый ток остается ниже предела?

Да, в самом деле. Конечно, вы ДОЛЖНЫ поддерживать длительность менее 10 мкс и частоту ШИМ менее 1 кГц. Кроме того, долгосрочная надежность может быть плохой. В техническом описании просто говорится, что ток должен быть ниже 50 мА, и если вы хотите сделать что-то еще (например, сильноточные импульсы), вы можете это сделать. Только не надо плакаться производителю, если светодиод не прослужит долго.

(2) Поскольку эти значения напряжения и силы тока не соответствуют характеристикам светодиода, возможно, лабораторный источник не отображает правильный ток. Как мы можем точно измерить это?

Это довольно просто. Вы делаете настройку, как

^{смоделируйте эту схему — схема, созданная с помощью CircuitLab} , и контролируйте напряжения с помощью осциллографа. Мультиметр не подойдет.

Вы меняете R1, наблюдая за осциллографом V1 (1 вольт равен 1 ампер), и когда вы получаете ток, который вам нравится, вы можете считать напряжение на светодиоде (V2 минус V3). И что бы вы ни делали, не используйте кастрюлю для R1 - ток в 1 ампер, скорее всего, сожжет стеклоочиститель. Выключите питание, замените R1 другим значением, затем снова включите питание. Начните с 50 Ом. Используйте 10 вольт на затворе полевого транзистора и не играйте с ним. Убедитесь, что привод затвора никогда не остается высоким более 10 мкс.

(3) Каков срок службы светодиода при работе на пределе? Достаточно ли времени между импульсами для рассеивания тепла, выделяемого при работе на 1%?

Абсолютно нет другого способа сказать, кроме как сделать это. Наверное, не здорово.

(4) Можно ли получить пиковый ток 18 А при рабочем цикле 1% от источника 3 А, не взорвав его?

С хорошим, ограниченным по току питанием? Нет. Он не взорвется, заметьте. Он просто не даст больше 3 ампер. С дешевым питанием только от напряжения и узкой шириной импульса? Конечно, особенно если поставить большой конденсатор на выходе. Конечно, это требует, чтобы вы не пытались обеспечить импульсы, управляя источником питания.

С учетом всего сказанного, вы идете об этом неправильным путем. Вам нужно остановиться и подумать о том, что вы делаете. В лучшем случае ваш средний ток на светодиод будет 1,2 ампера x 1% (ваш рабочий цикл) или 12 мА. И я могу гарантировать, что эффективность светодиода будет падать при более высоких уровнях тока, так что вы получите еще меньше, чем это с точки зрения яркости. Светодиод — это не лампочка, в которой мощность света примерно равна электрической мощности. Вы получите больше яркости, если каждый светодиод будет потреблять максимум 40 мА. Не 50 мА. 50 — это абсолютный максимум производителя, и доведение любого компонента до номинального максимума — хороший способ снизить надежность.

РЕДАКТИРОВАТЬ -

1) Блок питания. Проблема со ссылкой в ​​том, что Velleman, по-видимому, не продает эту модель в США, поэтому для ее просмотра необходимо выбрать европейскую страну. Впрочем, это не беда, это всего лишь импульсный источник питания.

Однако вы неправильно поняли схему ограничения тока. Вы могли бы поступить правильно, если бы связались с Velleman и запросили у них спецификацию времени отклика на текущее предельное событие. Вероятно, оно находится в диапазоне от 50 до 100 мкс. Не только это, но и высокое напряжение пульсаций (200 мВ) говорит о том, что они не делают ничего особенного на своем выходе. Это просто комбинация индуктивности и конденсатора. Это означает, что когда вы запускаете свой светодиод, выходной конденсатор сразу же разряжается в ваш светодиод, и источник питания также обеспечивает довольно хороший импульс тока, в то время как функция ограничения тока никогда не задействована.

Вам нужно последовать совету mkeith и использовать токоограничивающий резистор последовательно со светодиодом.

2) Ширина импульса - Ваше описание того, что вам нужно, все еще неясно. Насколько я понимаю, у вас есть автономная камера, которая делает снимки со скоростью 3 кадра в секунду, и вы пытаетесь обеспечить ИК-подсветку. На данный момент вы не знаете точно, когда сделан каждый снимок или скорость затвора камеры.

Если это так, то ШИМ светодиодов просто не подходит. Да, при непрерывной работе светодиодов вы будете тратить энергию впустую, освещая целевую область, когда камера не использует подсветку. Однако, поскольку вы не знаете, когда это произойдет, нет смысла беспокоиться об этом. Просто запустите светодиоды на 40 мА и покончите с этим. Рассмотрим ситуацию, когда камера снимает 3 кадра в секунду при выдержке 1/100. Если светодиоды просто работают непрерывно, каждая экспозиция будет использовать только 0,01/0,33, или 3% доступного света. Если светодиод использует ШИМ с частотой 1 кГц, однократное воздействие будет использовать только 10 световых импульсов из 333, которые происходят в течение 1/3 секунды. КПД составляет 10/333, или около 3%.

С другой стороны, предположим, что вы можете предоставить привод затвора или просмотреть данные камеры, чтобы определить, когда камера завершила получение изображения. Это по-прежнему не говорит вам, какова скорость затвора, поэтому вы не можете сказать, насколько короткий импульс вам нужен.

Обратите внимание, что условие импульса (10 мкс при рабочем цикле 1%) говорит о том, что пока выдержка затвора больше 1 мс, непрерывное освещение является подходящим вариантом. Как я уже говорил ранее, 1% от 1,2 ампер составляет 12 мА, а среднее значение 40 мА для непрерывного более чем в 3 раза лучше, независимо от падения эффективности. Единственное исключение, если вам нужно более короткое время экспозиции. Если скорость затвора камеры меньше примерно 300 мкс, можно рассматривать пульсацию светодиода. Также можно рассмотреть возможность использования очень коротких светодиодных импульсов в качестве стробоскопа для заморозки высокоскоростного движения.

3) Эффективность. Эффективность измеряется оптической выходной мощностью в зависимости от силы тока, и все светодиоды демонстрируют максимальную эффективность при (обычно) нескольких мА. Статья на эту тему: http://www.electronicsweekly.com/news/components/led-lighting/provred-why-led-efficiency-drops-at-high-current-2013-08/ . А здесь http://www.tech-led.com/data/L940-66-60-550.pdf — спецификация сильноточного осветителя. Обратите внимание, что эффективность (мВт/мА) составляет 0,875 при 700 мА, 0,800 при 5 А.

4) Падение напряжения. Хотя ваш конкретный светодиод не имеет сильноточной спецификации для Vf, http://www.adafruit.com/datasheets/IR333_A_datasheet.pdf , вероятно, является довольно хорошим руководством. Материал (GaAlAs) тот же.