devo realizzare un controller dedicato per pilotare in PWM tanti (troppi!) led. Anzitutto una domanda sulla dissipazione termica: indicativamente quale è l'efficienza dei led? Cioè, dati 10 W forniti a una catena di led (i classici bianchi alta luminosità da 3 mm) quanti andranno persi in calore?
Dal momento che i led potrebbero essere piuttosto distanti dalla scheda, diciamo alcuni metri, potrei avere problemi dovuti alla lunghezza dei fili? Mi riferisco al controllo in PWM. Vedo che normalmente i DCDC dedicati al controllo led hanno frequenze di switching molto elevate, anche fino al MHz. Io invece stavo pensando di generare un PWM con frequenza molto più bassa (sui 200 Hz) e utilizzare un generatore di corrente per pilotare le catene.
Infine, supponendo di dover pilotare con la stessa uscita del microcontrollore n catene in parallelo e quindi n gate di mosfet, che tipo di stadio pilota potrei usare? Un bjt che comanda i gate e una R di pull-down sui gate stessi sono sufficienti?
"Marco Trapanese" ha scritto nel messaggio news:h4u24n$fra$ snipped-for-privacy@tdi.cu.mi.it...
In realtà la domanda sarebbe da rigirare, dei 10w forniti quanti vanno in luce?? data sheet dei led per copmprendere, fare comparazioni fra led e lampade ad incandescenza è difficile, il led irradia con un preciso angolo, il filamento irradia su una sfera e belle cosine del genere:-)
Si però non è questa la F che porti a spasso, ma un PWM a frequenza decisamente più bassa, il driver regola a frequenza che vanno dai 100Khz al Mhz (tieni però conto che i National a frequenza più basse hanno un drop-out minore) il driver ha un piedino di dimming ove applichi il PWM a frequenze superiori al 200Hz, sotto potresi avvertire sfarfallamenti ottici, il led non ha certo la persistenza della lampadina, a parte i bianche che avendo dei fosfori eccitati hanno un'inerzia leggermente maggiore, per mia esperienza un PWM a 2Khz con 20 metri di cavo non da problemi, e la potenza in gioco del mio dispositivo è su 8 giunzioni da 1,2W !!
Io metterei dei veri driver per mosfet, i low side per te vanno benone, per evitare dissipazione sul mosfet è molto importante un corretto pilotaggio con i giusti fronti di salita e discesa, al limite metti un pnp e un npn in configurazione simmetria complementare sull'uscita di una porta robusta, in questo caso assicurati che i mosfet siano "digitali" ovvero con gate che a 5 volt garantiscano il pieno pilotaggio! Non hai pensato di usare veri driver led?? ciao Rusty
- Ven 31 Lug 2009, 08:14, "Marco Trapanese" fra le varie ha scritto:
- il nome giusto è "rendimento", che si esprime in percentuale di potenza utile in uscita in rapporto alla potenza totale impegnata.
Il rendimento dei led è estremamente variabile, poiché sono presenti nei cataloghi sia i led ad alta e ad altissima luminosità, sia quelli vecchi, pochi ma ci sono ancora, adatti solo come luci spia per pannelli di controllo.
Molto grossolanamente, il rendimento può variare tra qualche per cento e l'80-90 per cento.
Per uso luminarie natalizie, al momento sono maggiormente diffusi quelli con rendimento attorno al 15 per cento, mentre per l'illuminazione ci sono anche quelli per faretti con rendimento che oggi sembra spingersi anche a livelli di molto superiori a quelli massimi delle lampade fluorescenti e delle lampade a scarica, ovvero di molto superiore al 25 per cento. Ma non ho dati precisi, anzi ho solo solo le dichiarazioni estremamente variabili di chi li vende. I quali comunque indicano l'efficienza, non il rendimento. E sono io, dopo, a stimare quanto sia quindi il rendimento.
L'efficienza è in pratica un rendimento "pesato" in questo caso sulla curva di sensibilità dell'occhio umano, si esprime con il rapporto lumen/watt (oppure candele/watt in condizioni di equivalenza) e non è affidabile poiché richiederebbe informazioni aggiuntive sullo spettro pesato per ottenerla. Varia molto a seconda del colore, e in misura minore a seconda della composizione spettrale di una luce bianca (maggiore o minore presenza delle componenti più luminose per l'occhio). (La massima sensibilità è a 555 nm, standardizzata IEC).
Per stimare quanto possa essere il rendimento avendo l'efficienza (espressa in lm/W, non cd/W, altrimenti serve un'altra stima un po' problematica) copiaincollo una parte di testo già postato
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rispetto al gialloverde a 555 nm (e nota bene, non rispetto al verdechiaro-gialloverde a circa 540 nm dell'RGB), la luce blu diventa all'incirca sei volte meno luminosa, mentre quella rosso chiaro o rossoarancione diventa luminosa all'incirca la metà.
E ora attenzione : la luce bianca delle lampade e dei led, facendo una media fra i vari spettri per illuminazione che ci sono in commercio, sta anch'essa all'incirca a metà (o meglio, può variare all'incirca da un terzo a due terzi) come la luce rossochiaro o rossoarancione. Facile da ricordare, credo. Ma attenzione che ovviamente vale per lampade aventi uguale resa[...]. Nota : il motivo per cui la luce bianca commerciale è grossomodo luminosa quanto la luce rosso chiaro o rossoarancione, è che quella commerciale ha le componenti centrali (gialloverde e colori più chiari) più esaltate, e quindi appare più luminosa. La luce bianca ideale, invece (che in commercio non esiste) corrisponde al rosso, va immaginata luminosa come un rosso medio.
Fissarsi in mente che in linea di principio la luce bianca commerciale "pesa" luminosamente in media quanto la luce rosso chiaro o rossoarancione, serve a trattarla come un colore e quindi a semplificare i calcoli grossolani per i confronti.
Detto ciò, passo infine ai colori. Leggendo i valori in unità luminose riferite a una lampada (o led), il discorso importante da ricordare è che se per esempio un led verde ha un valore in unità luminose più alto rispetto a un led blu, in linea di principio non è perché abbia rendimento superiore, ma unicamente perché il blu si trova a un livello inferiore nella curva di sensibilità luminosa umana. Basta controllare se la proporzione fra i due colori coincide, e si saprà se i due led hanno in sostanza uguale rendimento oppure no.
Analogo discorso per la luce bianca come spiegato prima, ma sempre tenendo conto [lampade aventi uguale resa]
Si si, non mi interessava la comparazione tra incandescenza e led. Semplicemente dovendo accendere qualcosa come 500 led (a circa 25 mA @
3,1V l'uno) volevo avere una stima di quanto l'accrocchio potrebbe scaldare. Purtroppo il cliente mi fornisce i led ma il "datasheet" riporta solo i dati di utilizzo citati...
Quindi posizionando i driver vicino ai led. Io invece pensavo di pilotare direttamente i led con un mosfet. Tanto ogni catena assorbe
20/25 mA. Dovrò studiare bene il cablaggio, perchè i led andranno disposi su un'ampia area e quindi i fili saranno molti.
Ottimo!
Si, però dovendo accendere un casino di catene (come dicevo potrebbe trattarsi di gestire 50 gruppi, ciascuno formato da 8 catene di 6 led) con correnti piuttosto basse, pensavo semplicemente di utilizzare mosfet
generatore di corrente. Addirittura stavo anche valutando l'utilizzo di un semplice ULN2803 per pilotare le 8 catene.
Purtroppo non c'è il datasheet... sono led che il cliente ha preso su internet e si sa più o meno tensione e corrente operativa. Vedrò di trovare un datasheet di un componente similare per avere un'idea.
La mia definizione di rendimento è (P-Pt)/P dove P è la potenza elettrica fornita e Pt è la potenza dissipata in calore, e prescinde completamente da quanto il LED emetta in questa o quella banda luminosa. Praticamente è l'efficienza quantica esterna del LED. O sono rimasto davvero indietro, oppure tu intendi qualcos'altro: io sapevo che il rendimento dei LED nel caso migliore arriva al 40-50% per i prototipi, al 20-30% per i migliori LED di potenza commerciali, e sta abbondantemente sotto al 10% per i LED comuni.
Qui si tratta di led comuni, economici. E tra l'80-90% di uniposta e il tuo 10% c'è una bella differenza :o)
In effetti, direi che a me interessa il rendimento come lo intendi tu. Il mio alimentatore fornisce ad esempio 10W verso i led. Quanti W mi devo aspettare di smaltire in calore? Smaltirne 1-2 è un conto, smaltirne 9 è un altro :)
il pwm disturba e abbassa il rendimento del led; e' vero che i DCDC lavorano ad alte freq, ma i led poi sono in continua.
non capisco i 500: se sono 50 gruppi da 48 led, fanno quasi 2500. se ogni gruppo vuole circa 19V e 200mA , sono complessivi 10A; da quale alimentazione ?
Ho usato piu' volte un NE555 cmos in configurazione trigger/buffer con una R da qualche 10 ohm in serie al gate.
Ovviamente il 555 va alimentato a una tensione sufficientemente alta per accendere bene il mos.
E ovviamente in ingresso (pin 2 e 6) va data una tensione compresa tra 0 e la Vcc del 555, qui basta un NPN in emettitore comune che e' tranquillamente comandabile con i 5V del micro.
Ultima cosa, i fili lunghi nei confronti del PWM si comporteranno come tante induttanze (potrebbero esserci delle extratensioni e/o delle emissioni EM).
No, ho detto che vuole gestire circa 500 led. Però non sa ancora come distribuirli: potrebbero essere 10 gruppi da 50 led o 50 gruppi da 10 led.
L'idea è di fare la scheda controller con un mos di potenza che mi chiude verso GND. Poi a seconda del tipo di led (magari in futuro lo vorrà cambiare) e del numero creo il driver secondo necessità:
- semplice serie con R di caduta
- generatore di corrente costante a bjt
- driver dedicato DCDC
L'alimentazione dei led sarà a 12V o 24V e verrà fornita da un alimentatore esterno.
Una possibilita' e' mettere gli switch vicino al carico, con un=20 elettrolitico a bassa ESR sull'alimentazione in ingresso a ciascuno di=20 essi. L'ho fatto per 4 motori a spazzole da 80W con pwm sui 4kHz, per=20 dei led dovrebbe essere ancora meno problematico.
Il problema è che "vicino al carico" è relativo... Ogni gruppo di led appartenente allo stesso canale potrebbe avere diversi metri di estensione. Comunque, penso che date le basse correnti in gioco (20/30 mA per ciascuna catena) i problemi dovrebbero essere limitati.
Non a caso ho parlato di potenza dissipata in calore, considerando quindi come "parte utile" qualsiasi emissione al disopra degli infrarossi. Che è poi quello che interessa a Marco, dato che si chiedeva quale parte andrà persa in calore perché evidentemente deve dimensionare la dissipazione.
Peraltro se consideri solo una parte della luce (e quindi consideri "dissipata" anche la potenza sullo spettro visibile che non ti piace) il rendimento calerà ulteriormente.
- Dom 02 Ago 2009, 20:07, "dalai lamah" ha scritto:
- No, a quanto pare non mi sono spiegato, o non son stato capito.
Ti copiaincollo integralmente tutta quella parte di testo, spiegando i punti intermedi:
Qui non viene selezionata una parte, poiché, la parte utile che interessa, non è tutto ciò che emette il dispositivo come nel caso dell'esempio precedente, ma solo... una parte, inteso nel senso che quella parte è tutto. La luce del led è tutto ciò che ci interessa, ma essa è presente solo in una certa percentuale rispetto alla potenza totale.
Poi, una volta che tu costruttore sai esattamente quanta potenza di luce hai e che tipo di spettro hai, puoi calcolare quanto questa emissioni "pesi" rispetto alla curva di sensibilità standardizzata CIE dell'occhio umano. E fornisci quindi l'efficienza del led. Ma il rendimento energetico sei solo tu a conoscerlo, la gente a cui vendi i led conosce solo l'efficienza che gli hai fornito, e, non disponendo delle informazioni dettagliate di cui disponi tu, per cercare di dedurre il rendimento dovrà andare con lo spannometro.
Se invece il led non viene destinato alla luce visibile, ovviamente non si prende in considerazione lo standard CIE (sebbene, eccezionalmente, per i led UV con emissione mista nell'UV-A e nel violetto invece forniscano anche i dati illuminotecnici).
Ma se lo prendi in considerazione, ritorna il discorso di prima, cioè hai una certa quantità fisica di luce che comunque viene compresa in una certa gamma (non puoi avere una gamma infinita, capiscimi), e tale gamma in tal caso è appunto 380-780 nm, ma il discorso pesatura ed efficienza CIE lo fai dopo
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