Zasilanie diod LED

[amisiek]

Doszedł do mnie list z bardzo ciekawymi przetwornicami. Jest to miniaturowa i maksymalnie uproszczona wersja przetwornicy zmniejszającej napięcie (step-down), przeznaczona do zasilania pojedynczej diody LED 1W ze źródła 5-12V AC lub DC. Prąd w pojedynczą diodę osiąga około 310-330mA, driver startuje bez problemu od 5V. Kupiłem go na Allegro od użytkownika LUMI-LED.
Driver ten jest bardzo mały:


Został opracowany na układzie scalonym BP1361 zgodnie z notką katalogową (nota katalogowa w załączeniu)

chociaż przy nieco innej realizacji płytki drukowanej:

(ta jest z noty katalogowej, jak widzicie nieco inaczej została zrobiona).
Układ zawiera mostek prostowniczy i kondensator, umożliwiając zasilenie ze źródła prądu przemiennego. W ten sposób można bardzo prosto zrobić retrofit halogena, dając dwie diody 1W szeregowo, zasilane z 12V AC/DC właśnie z takiej przetwornicy. Ważną wadą tej przetwornicy jest to, że żadna z końcówek diody nie jest połączona ani z masą, ani z plusem zasilania, ponadto na diodzie występują szpilkowe impulsy generowane przez przetwornicę, więc może ona generować zakłócenia.
Edit - oto przebieg napięcia na diodzie.

Podstawa czasu 2µs/działkę, Y - 50 mv/cm, okres przebiegu zajmuje około 5 działek, czyli 10µs, zatem częstotliwość jest rzędu 100kHz. Częstościomierz szaleje, pokazując około 600-610kHz. W każdym przypadku mamy w układzie przebieg trójkątny 100kHz o amplitudzie od 2,5 do 6V (zależnie od tego ile diodek szeregowo zasilamy) i prądzie 300mA, bardzo bogaty w harmoniczne (to zresztą widać na przebiegu). Zatem podstawowe zalecenie - stosować jak najkrótsze przewody od przetwornicy do diodek a całość zaekranować.

Jej sprawność przy zasilaniu pojedynczej diody napięciem 3,32V z prądem 310mA to 75% przy napięciu zasilania 9,83V, 83% przy 12,44V i 80% przy 14,36V. Jak widać była przygotowywana pod kątem zasilania diody LED 1W z napięcia 12,5V.

Przetwornica ta ma jednak kolosalną zaletę (oprócz prostoty) - jest o wiele sprawniejsza od stałoprądowych źródeł stosowanych tak powszechnie w latarkach, gdyż na driverze odkłada się znacznie mniejsza moc. Przy zasilaniu z 12V w pojedynczą diodę 300mA (napięcie wyjściowe poniżej 3V), driver jest leciutko ciepły bez konieczności stosowania radiatora. Prawdopodobnie prąd wyjściowy dałoby się podwyzszyć, dolutowując drugi taki sam rezystor R300, maksymalny prąd wyjściowy stosowanego układu scalonego to 700mA.

[lumix26]

Fajnie ze pojawił się wątek .Ja wykonuję drivery na układach L5973D.Jak mi się uda do dam jutro foty

Edit moderatora by amisiek - dorzucam jako załącznik posiadane przeze mnie karty katalogowe i notki aplikacyjne. Przyda się w Twoim temacie, będzie razem.

[amisiek]

Miłośnicy budowy urządzeń z elementów dyskretnych docenią ten schemat, pochodzący ze strony Romana Blacka:

Jest to regulator, który potrafi sprawnie zasilić pojedynczą diodę LED prądem 700mA z 12V. Jednocześnie jest to jeden z niewielu regulatorów, który jednocześnie nie dopuści do naładowania kondensatora wyjściowego do pełnego napięcia zasilania. Gdyby to nastąpiło, po dołączeniu diody LED do układu pod napięciem, zostałaby ona zniszczona.
Oryginalna strona jest tu.
Mam jeszcze jeden pomysł, dobrze sprawdzony w praktyce. Należy kupić samochodową ładowarkę USB 5V 1A, można czasami upolować za 5zł. Zazwyczaj siedzi tam MC34063, wystarczy zmienić jeden z rezystorów, by obniżyć napięcie odpowiednio do jakiś 3,9-4,3V zależnie od diody, dać rezystor 1Ω szeregowo z diodą i działa! Można za pomocą PRka dobrać napięcie tak, by można było minimalizować spadek napięcia na rezystorze ograniczającym prąd.
Nieco więcej pracy wymaga przeróbka ładowarki, by służyła jako źródło prądowe do zasilania diodki. Oto przykładowy schemat takiej modyfikacji:

Karta katalogowa popularnego scalaka MC34063 jest w załączeniu.

[amisiek]

Przedstawiam przetwornicę step-down (obniżającą napięcie) na układzie L5973D wykonaną przez firmę Dareltek. Kupiłem ją na Allegro. Przetwornica ta posiada regulację prądu i napięcia, ograniczenie prądu do 1650mA. Wygląda tak:


W typowych warunkach, zasilając jedną diodę LED Cree XM-L różnym prądem (napięcie na diodzie od 2,91V do 3,54V) ma sprawność od 74% do 81% w zakresie zasilania od 9,81 do 14,36V. Jest to bardzo niekorzystny zakres napięcia wyjściowego, sprawność jest o wiele lepsza od stabilizatorów liniowych. W odróżnieniu od typowego schematu aplikacji L5973D jako drivera LED ze stabilizacją prądu (patrz załącznik w poprzednich postach), minus wyjścia jest na masie układu, zatem można umasić obudowę diody, zapobiegając w ten sposób zakłóceniom. Dodatkowo w tej przetwornicy wyjście jest spięte niewielkim kondensatorem - szkoda, że tak często w chińskich przetwornicach tego nie ma.
Tak wygląda wykres sprawności w funkcji napięcia zasilania i prądu pracy:


Z powodzeniem może służyć do zasilania różnych diodek LED, jak skończę następne pomiary to umieszczę jeszcze informacje o zasilaniu diod o wyższym napięciu. Dokumentacja przetwornicy jest w załączeniu

[lumix26]

Ciekawy ten driver z tą regulacją zatem można dostosować prąd do danej diody

Oto mój driver L5973D
Przy czym prąd dobieram do diod jakie mam zastosować, w tym przypadku jest 1W*3

[amisiek]

Bardzo fajna konstrukcja. Skąd masz płytki? Może trzeba pomyśleć nad tym, by zrobić dla Forumowiczów taki driverek?
Wziąłem tę przetwornicę Darelteka na warsztat i mierzę dalej. Tym razem chciałem sprawdzić jaka będzie charakterystyka przy niskiej różnicy napięcia. Zasilanie z twardego zasilacza 14,33V, obciążeniem są dwie diody 10W szeregowo. Jedna chińska, druga Cree XM-L. Wykres napięcie-prąd dla tego zestawu diod wygląda tak:

Czerwona krzywa to aproksymacja funkcją wykładniczą.
Gdyby wykreślić zależność sprawności od spadku napięcia byłaby bardzo dziwna:

Ale tutaj trzeba dodać, że diody zachowują się nieliniowo, więc też mają na to wpływ.
Teraz charakterystyka prądu roboczego i spadku napięcia oraz wynikowej sprawności przetwornicy w takich warunkach:

trochę obróciłem wykres:

[lumix26]

Płytki sam robię metodą fotochemiczną

[amisiek]

Oto wynik kolejnego eksperymentu, tym razem coś, czego się nie spodziewałem. Otóż można zasilić diodę LED 10W z ładowarki 12V-> USB 5V po jeszcze mniejszej przeróbce. Zamiast ograniczać prąd, wystarczy bardzo dokładnie regulować napięcie i wykorzystać ogranicznik wbudowany w ładowarkę.
Oryginalny schemat jest taki

Wystarczy wstawić wieloobrotowy PR, za którego pomocą ustawiamy napięcie wyjściowe tuż poniżej napięcia startu diody (2,6V w przypadku większości sztuk Cree XM-L).

Dołączamy diodę mocy przez amperomierz i bardzo ostrożnie podnosimy napięcie. Bez problemu dało się ustawić prąd 0,5A - tyle, ile chciałem. Przetwornica ma ogranicznik na około 600mA. Bardzo niski koszt takiej przetwornicy zachęca do eksperymentów. To daje radę