Wie wird durch die Tatsache, dass der zur Begrenzung des LED-Stroms verwendete Widerstand einen Teil der in Beleuchtungsanwendungen angesprochenen Energie abführt?

LEDs können nicht direkt an eine Stromquelle angeschlossen werden - nur in Reihe mit einem Strombegrenzungswiderstand. Dies bedeutet, dass beim Einschalten der LED ein Teil der Leistung von dieser LED und ein Teil der Leistung vom Widerstand abgeführt wird. Was bedeutet, dass etwas Energie verschwendet wird.

Angenommen, ich muss eine leistungsstarke Lichtquelle konstruieren - eine Hausleuchte oder einen Autoscheinwerfer -, die LEDs als Lichtquelle verwendet. Ich muss alle LEDs über Widerstände anschließen.

Ich denke, diese Widerstände werden ziemlich viel Energie verschwenden.

Wie wird dieses Problem bei der Verwendung von LEDs für die Beleuchtung angegangen?

LEDs möchten mit einer konstanten Stromquelle betrieben werden - dh. ein fester Strom, unabhängig von der Spannung, die erforderlich ist, um dies zu erreichen. In der Praxis gehen wir für einfache Anwendungen von einem festen Durchlassspannungsabfall aus und verwenden einen Widerstand, um den richtigen Strom zu erzielen.

Bei Änderungen wie Prozessschwankungen, Temperatur usw. ändert sich jedoch die Durchlassspannung und damit der Strom. Für einfache Anwendungen ist dies kein Problem, aber für Hochleistungsanwendungen, wie Sie sie erwähnen, wird dies zu einem Problem, und daher werden keine Widerstände verwendet.

Die Lösung besteht darin, eine Rückkopplung in die Schaltung aufzunehmen. Als Teil der Treiberschaltung wird der Strom gemessen und die Spannung über der LED gesteuert, um den Strom immer auf dem gewünschten Wert zu halten. Als nützlicher Bonus haben Sie auch die Möglichkeit, die LED durch Reduzieren des Stroms zu dimmen.

Wie Sie hervorheben, wird die überschüssige Spannung, wenn wir sie in Wärme umwandeln, ziemlich ineffizient (dies ist eine Form eines Linearreglers ).

Die Lösung besteht darin, einen Schaltregler zu verwenden, der die Spannung entweder vollständig ein- oder vollständig ausschaltet. Ein Kondensator wird verwendet, um diese Spannung zu "mitteln", und durch Ändern des Verhältnisses der eingeschalteten Zeit zur ausgeschalteten Zeit steuern wir die durchschnittliche Spannung. Alle mit einem Wirkungsgrad von 90% +.

Wenn Sie interessiert sind, ist eine häufig verwendete Schaltung ein Abwärtswandler

Und wenn Sie näher darauf eingehen möchten, dann sind diese beiden Videos mit Howard Johnson und Bob Pease extrem gut.

Ansteuern von Hochleistungs-LEDs ohne Verbrennungen - Teil 1

Ansteuern von Hochleistungs-LEDs ohne Verbrennungen - Teil 2

LEDs können direkt an ein Netzteil angeschlossen werden, nur dass dieses Netzteil anstelle der üblicher spannungsgeregelten stromgeregelt werden sollte.

Schaltnetzteile werden verwendet, um einen guten Wirkungsgrad zu erzielen, wenn eine Spannung und ein Strom in eine andere Kombination aus Spannung und Strom umgewandelt werden. Da Spannung mal Strom Leistung ist, kann die Spannung x Stromproduktausgang die Spannung x Stromausgang nicht überschreiten. In der Realität tritt eine gewisse Ineffizienz auf, sodass die Ausgangsspannung x Strom etwas geringer ist als die Eingangsspannung x Strom. 90% Wirkungsgrad ist ziemlich gut. 95% Wirkungsgrad ist außergewöhnlich gut. Standard-Standardstromversorgungen liegen normalerweise im Wirkungsbereich von 80 bis 90%.

Ob das Netzteil Spannung oder Strom regelt, hängt davon ab, wie das Rückkopplungssignal abgeleitet wird. Das Netzteil versucht, die Differenz zwischen dem Eingangsreferenzsignal und dem Rückkopplungssignal auf Null zu setzen. Wenn das Rückkopplungssignal proportional zum Ausgangsstrom ist, reguliert es diesen Strom.

Ein Beispiel für ein Schaltnetzteil, das den Strom durch eine Reihe von LEDs steuert , finden Sie im Schema meines KnurdLight LED-Scheinwerfers. Die Hauptaufgabe dieser Schaltung besteht darin, ungefähr konstante 20 mA durch eine Reihe von 4 weißen LEDs zu führen, was insgesamt etwa 13 V erfordert. Die Eingangsleistung beträgt zwei AA-Zellen, die etwa 3 V liefern. Die Hauptteile des Aufwärtswandlers sind die Induktivität L1, der Transistor Q2 als Schaltgerät und die Diode D1. Der Strom zu den LEDs fließt aus dem Verbindungspunkt P1 und kehrt bei P2 zurück. Der Rückstrom fließt durch den Stromerfassungswiderstand R6. Der PIC verfügt über eine interne 600-mV-Festspannungsreferenz. Die Spannung von über R6 ist proportional zum LED-Strom, der mit der 600-mV-Referenz im PIC verglichen wird. Die Firmware im PIC verwendet diese 1-Bit-High / Low-Anzeige zur Steuerung des Schalters Q2.