Corrente e durata LED

Mettiamo che io abbia dei LED, 5mm bianchi superbright, dei quali non conos co né voltaggio né corrente.

Mettiamo anche che: io sappia poco di elettronica, non utilizzi la terminol ogia corretta e che le mie domande appaiano banali o, addirittura, stupide.

Facciamo anche che io sono un bambino di 10 anni e che voi avete la pazien za di spiegarmi le cose di conseguenza, evitando teoria, formule, fisica, e cc. Se volete, per coerenza, spiego le cose come un bambino di 10 anni (anz ichè di 6 come faccio di solito).

Per ultimo, facciamo anche che posso permettermi di bruciare qualche diodo, per capire emglio, mentre di solito non riesco a capire senza sbagliare!

Detto questo, ho qualche domanda:

1) Come posso, con procedimento semplice, determinare (anche approssimativa mente) la corrente dei LED di cui sopra (magari supponendo un voltaggio di 3,5V)? 2) Posso immaginare che il diodo bruci, tra le varie cause, per corrente ec cessiva. C'è una tolleranza (di fatto, non ufficiale) che potremmo defini re bassa, media o alta? 3) Quando un LED brucia, lo fa con tempi brevi o lunghi? 4) Dal momento (immagino) che le resistenze che dovrei usare con i LED cita ti scalderanno "abbastanza", nonostante io possa abbondare per portata (es. 4W invece di 1/4, 1/2 o 1W), come posso dissiparne il calore? Esistono dei dissipatori per resistenze? O come altro si fa?

Grazie.

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ziggio
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ziggio
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ziggio :

Non supponi un voltaggio. O capisci che led è e ti cerchi le caratteristiche e le curve relative oppure provi. Se è bianco superbright è facile che intorno a 3,5 V funzioni bene, e che scaldi un sacco. Aumenta gradualmente la tensione (o la corrente, fai tu) mentre misuri tensione o corrente (meglio se entrambe).

Se si scalda troppo brucia.

Se gli metti 230V brucia subito. In generale brucia quando la giunzione scalda troppo.

Le resistenze più grosse hanno un contenitore che si può avvitare su un qualunque dissipatore.

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pot

né voltaggio né corrente.

Devi conoscere le caratteristiche, tensione di giunzione e corrente di lavoro, il resto è la legge di Ohm.

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John Doez

Il giorno martedì 16 ottobre 2012 17:00:41 UTC+2, pot ha scritto:

Immaginavo. Non mi riferivo, però, al fatto di bruciarlo deliberatamente (= applicando una tensione/corrente esagerata). Piuttosto, faccio degli e sempi, rispettando la tensione corretta ma alzando la corrente da datasheet (sconosciuta) da 30mA a 40 o 50mA, oppure (altro esempio) da 100mA a 120 o 150mA.

un

Quindi, dovrò procurarmi resistenze fatte per essere inserite in un dissi patore.

Grazie.

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ziggio
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ziggio

voro,

Certo, ovvio, l'avevo pensato anch'io. Come penso che se conoscessi le cara tteristiche dei diodi non avrei bisogno di cercare un aiuto.

Grazie comunque.

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ziggio
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ziggio

Con 10~20mA i LED normali non hanno problemi; con correnti più alte (salvo led fatti per funzionare a 300mA o 700mA o 1A) aumenta esponenzialmente l'invecchiamento del LED, che diminuisce progressivamente la quantità di luce e messa a parità di corrente che scorre.

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LAB

ziggio ha scritto:

Si dice meglio tensione di lavoro piuttosto che voltaggio. ;-)

Intanto, di quali strumenti e attrezzature disponi? Tester, alimentatore a tensione variabile, resistori vari (quali valori e potenze)?

Un lampo. ;-)

Bisogna vedere, la potenza P dissipata nelle resistenze dipendera' dalla tensione DeltaV ai loro capi e dalla corrente I che le attraversera', P = DeltaV * I, in ultima analisi dalla tensione che fornisce l'alimentatore dei LED, in base alla quale si dovranno dimensionare le resistenze.

Si', ma prima cerchiamo di capire se le resistenze necessiteranno effettivamente di un dissipatore, quindi dicci intanto quale alimentatore (leggi tensione ed eventualmente corrente erogabile se i LED sono "tanti") hai a disposizione per alimentare i LED.

Ciao

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Giorgio Bibbiani
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Giorgio Bibbiani

"ziggio" ha scritto nel messaggio

[...]

Prima considerazione, i led (singolo non serie di led) attuali lavorano con tenzioni di soglia comprese tra 0,6 e qualcosa meno di 4V. a seconda del semiconduttore utilizzato. Grossomodo, indicativamente i led infrarossi si attestano sui 0,6V gli ultravioletti sui 4V, i colori intermedi anno tensioni di soglia intermedie, una precisazione è doverosa per il colore bianco che è in realtà un led blu con interposto uno strato fluorescente che permette a scapito di una buona frazione di luce di generare altri colori che sommandosi danno la percezione del bianco (il componente attivo, resta il led blu). Questa considerazione serve a determinare la sorgente di alimentazione da usare per un determinato led ovvero, se vui utilizzare una batteria da 1,5V per accendere un led bianco, questo è impossibile a meno di non interporre un idoneo circuito che elevi la tensione a circa 3,5-4V. In sostanza la tensione del generatore deve necessariamente essere al di sopra della tensione di soglia del led, stabilito ciò, puoi tranquillamente ignorare la tensione e quindi concentrarti sulla corrente che rappresenta il vero parametro di funzionamento.

L'industria (non sono un'addetto e neppure l'ho visto fare) penso si avvalga di calcoli teorici su massima corrente per unità di superficie di contatto tra giunzioni, temperatura dissipabile, curve di migrazione irreversibile dei droganti in funzione di tempo e temperatura e infine prove di laboratorio e statistica sui lotti di produzione per fornire curve e consigli sul funzionamento dei led prodotti. Queste procedure non sono certo alla portata dei comuni sperimentatori. Si può però ricavare qualcosina senza grosse pretese disponendo di un tester digitale, un alimentatore in grado di erogare 12-15Vcc e di due circuiti regolatori di corrente es. utilizzando degli "lm7805", "lm341" o simili, configurati come generatori di corrente variabile (cerca su google tali semplici configurazioni). Metti in serie all'alimentatore il circuito regolatore di corrente regolato al minimo e il tester in portata "100-500mA fondo scala" ed infine il diodo led. Se la corrente è sotto il "mA" molto probabilmente il led sarà spento o non avrà una luminosità degna di nota, aumenti la corrente sino a che ti sembri d'aver ottenuto una media luminosità e l'indicatore di corrente sarà intorno ai 2-5mA, a questo punto parallelamente allestisci la stessa sequenza, stabilizzatore di corrente tester e led analogo al precedente (stesso lotto) e partendo dalla stessa corrente del primo confrontando tra loro le luminosità cerchi di incrementare tale luminosità di un certo valore per passi di 2-3mA per volta cerca di stabilire una sorta di incremento luminoso standard ovvero stabilire a spanne una sorta di variazione di luminosità da te riproducibile con una certa facilità. Passa ad incrementare la corrente del primo diodo sino ad ottenere un'ulteriore salto di luminosità, a questo punto predi nota su un fuglio di carta millimetrata dei diversi salti di corrente necessari che rilevi per ogni step di variazione di luminosa fatta, volendo puoi portare tale procedura al limite della bruciatura del led o dei due led ma alla fine, se l'esperienza l'hai condotta con cura avrai un diagramma che ti mostrerà anche se come si sul dire ad occhio la caratteristica del led in esame e vedrai che raggiunta una certa corrente non conviene andare oltre perchè il led non aumenta apprezzabilmente di luminosità. Come già indicato è una risultato ad occhio, visto che non abbiamo usato un vero analizzatore di flusso luminoso.

Il led si brucia proprio per corrente ecessiva o al limite per invecchiamento (credo non meno di 50-100anni) Più corrente gli eroghi, più abbrevi la sua vita, la tolleranza dipende dalle tecniche costruttive, dai droganti e da microdifetti o tolleranze di fabbricazione. Non esiste una regola.

Dipende da quanta sovracorrente eroghi, la relazione non è lineare.

Mediamente si cerca di avere una sorgente di alimentazione che sia di poco superiore alla tensione di soglia e a quel punto, la resistenza limitatrice, non dovrà dissipare molta potenza. In casi molto particolari si fa ricorso a tecniche switching di controllo di corrente o a resistenze a filo corazzate e predisposte per essere montate su opportuni dissipatori di calore. Ciao

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http://www.voip-info.org/wiki/view/Asterisk+tips+wake-Up+and+Reminder
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Giovanni1958

Il giorno martedì 16 ottobre 2012 18:18:30 UTC+2, Giorgio Bibbiani ha scr itto:

Giusto!

Si dice multimetro piuttosto che tester :-)

Tre tester analogici (discretamente precisi), 1 tester analogico (ICE 680R) , un alimentatore 12V 5A stabilizzato (senza strumenti), un alimentatore re golabile 0-15V e 0-3A con voltmetro e amperometro digitali, resistori a chi late (non tutti i valori, ma quelli commerciali da 22 a 470 Ohm li ho tutti ; ne ho da 1/4Wm 1/2W, 1W e 4W).

',

In teoria è tutto ok. Il fatto è che non conoscendo ancora la corrente dei LED, non posso calco lare quanti ne devo utilizzare per avere approx la stessa luminosità di u na lampada alogena da 20W. Potrebbe essere qualcosa tra gli 80 e i 120mA: n e ho testato uno per 1 ora a 120mA e poi per 30' a 150mA, senza che desse s egno di cedimento (il LED era appena tiepido; la resistenza da 68 Ohm 4W al tatto scottava un pochino, almeno a parere di chi non ha i polpastrelli ab ituati alle saldature a stagno). Però dipende anche dal calore da dissipare per LED (ma dubito sia necessa rio) e resistore (questo non lo so ancora). Di fatto, poichè la resa lumi nosa non sembra variare molto tra i 100 e i 120 mA, posso anche tenere la c orrente più bassa, anche 80mA al limite, e aumentare il numero deglli arr ay di LED (spazio permettendo) se il tutto aiuta ad abbassare il calore che le resistenze dovranno dissipare. Diciamo che posso giocare a tutto-campo, e indicativamente penserei a più array da 3 LED ciascuno, alimentati a 12Vcc (l'alimentatore è attualment e un semplice trasformatore 12Vac 5A, ma raddrizzerò-stabilizzerò la te nsione) e resistenze di conseguenza.

So che il tutto evidenzia la mia dabbenaggine. Però, fuori dal lavoro, ho la tendenza a liberare la mente e a curiosare in campi che non sono i miei .

Grazie.

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ziggio
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ziggio

Il giorno martedì 16 ottobre 2012 18:49:04 UTC+2, Giovanni1958 ha scri tto:

un

Interssante, davvero. Anche la storia dei led bianchi/blu, che non conoscev o.

Ok, sono a 12Vcc, con sufficiente corrente disponibile (5A).

il

onendo di un tester

Scusa se ho tagliato, ma pensavo a qualcosa di più semplice, anche per chè non devo stabilire varlori esatti, ma avere un'idea. In mancanza d el luxmetro, potrei anche usare il metodo "sperimentale", che avevo gi iniziato. Bruciare uno o due LED non è un grosso danno (è com pensato dal contenuto didattico).

emmo

o

ce,

a ricorso a

te

Perfetto, questa è una cosa che mi serve capire. Quindi, io potrei abbassare la tensione dell'alimentatore, diciamo da 12Vac a 5Vcc con un 7805, e alimentare i diodi singolarmente e non in array, cos ì da ridurre la corrente che le resistenze devono dissipare? In altre parole, i LED assorbirebbero sempre la stessa corrente, mentre le resistenz e faticherebbero di meno? Non è che il 7805 scalderà troppo?

Grazie.

--
ziggio 


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ziggio

ziggio ha scritto:

Touche' ;-).

Spero che sia un vecchio modello, io ne ho preso uno recentemente e mi ha dato l'impressione di essere di qualita' costruttiva un po' scadente...:-(

OK, ce n'e' abbastanza per sperimentare a volonta'.

Per I = 150 mA il resistore di resistenza R = 68 ohm dissipava una potenza P = I^2 * R = 1.5 W, quindi un valore accettabile per una potenza nominale di 4 W. Se il LED regge a lungo con una corrente di 150 mA penserei a occhio che si possa alimentare certamente con 50 mA costanti, forse anche piu'.

La formula per la potenza dissipata nel resistore e' scritta sopra, fai in modo che la potenza dissipata sia circa minore di 1/3 di quella nominale del resistore, per avere un po' di margine, allora non servira' alcun dissipatore aggiuntivo.

Se il trasformatore e' da 12 V nominali la tensione raddrizzata a vuoto sara' dell'ordine di 16 V, pari a 12 V * sqrt(2) meno la caduta di tensione sui diodi.

Perche' mai, dabbenaggine sarebbe invece pretendere di "sapere" in ogni caso come vanno le cose, chiedere informazioni e' indice del contrario della dabbenaggine...

Bene. :-)

Ciao

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Giorgio Bibbiani
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Giorgio Bibbiani

Il giorno martedì 16 ottobre 2012 19:31:30 UTC+2, Giorgio Bibbiani ha scr itto:

Classe 1984 (preso quando pensavo di poter imparare più facilmente) e ten uto con cura religiosa.

osso

osa

Tentativamente, quanta corrente può dissipare una reistenza da 4W senza a vere bisogno di un dissipatore?

Potrei provare con 80mA (per alcuni giorni), corrente alla quale la luminos ità sembra già buona; andando oltre con la corrente, sembra aumentare i n modo molto meno che proporzionale all'aumento della corrente stessa.

ia

Ok, hai risposto alla mia domanda di prima: con un resistore da 4W potrei b en gestirmi 2W in sicurezza senza ricorrere ad alcun dissipatore. Giusto?

entare

?

Però, se la regolo a 12Vcc dovrei tornare a 12V. O no? Sul fatto che il trasformatore sia 12V non ci sono dubbi, visto che è que llo di una lampada da tavolo alogena, le cui lampadine viaggiano a 12V. Mis urandola, ho rilevato 13,4Vac a vuoto e 11,7V sotto carico (lampada da 50W, quindi 4 dei 5A disponibili).

Direi che a questo punto posso mettermi al lavoro e cominciare il prototipo . Si tratta di trasformare a LED dua lampade da tavolo alogene. Chiaramente procederò per gradi, su millefori, così da poter fare le modifiche del caso. Per meno di cinque euro potrei acquistare le lampadine a LED belle pronte s u ebay. Ma così... è troppo facile e non imparo nulla.

Grazie a te e a tutto il ng.

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ziggio
Reply to
ziggio

"ziggio" ha scritto nel messaggio [...]

Be! quello che ti ho indicato è il metodo! Più semplice di così, non può essere un metodo. Devi necessariamente ricavare un grafico che ti mostri la dipendenza corrente/luminosità per capire come operare al fine di ottenere qualcosa di vagamente efficente. Il sistema è impreciso perchè fa affidamento sulla tua capacità di distinguere una differenza luminosa e la tua capacità di mantenere questo giudizio costante.(Fisiologicamente alquanto impegnativo) [...]

Creare delle serie è la soluzione ottimale al fine di ottimizzare i rendimenti, alla fine della serie ci metti un'unica resistenza, importante è che i led componenti la serie abbiano caratteristiche simili e comunque la corrente circolante nella serie sia inferiore alla corrente massima del led più debole. La tensione della sorgente deve essere calcolata tenendo conto di possibili variazioni della soglia di conduzione in funzione delle temperature operative ed è data dalla somma della tensione di soglia di ogni singolo led appartenente alla serie. Nella metodica illustrata nel mio post precedente, mi sono scordato di segnalarti che se misuri la tensione ai capi del diodo sotto esame troverai il valore della tensione di funzionamento del diodo stesso ovvero quella che io intendo come tensione soglia. Importante è ricordare che il diodo deve lavorare in un intervallo di correnti lontane dalla corrente di guasto e se possibile, nella regione in cui il rapporto luminosità/corrente sia più alto, ecco perchè è utile farsi una sorta di diagramma. RiCiao

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http://www.voip-info.org/wiki/view/Asterisk+tips+wake-Up+and+Reminder
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Giovanni1958

ziggio ha scritto:

Intendevi dire potenza e non corrente? L'avevo scritto in precedenza, direi che 1.5 W e' ragionevole.

Se invece volevi conoscere il valore massimo ammissibile per la corrente attraverso il resistore, questo dipende dal valore della resistenza R, supponendo di voler dissipare non piu' della potenza P allora la corrente I non dovra' superare il valore: I = sqrt(P / R).

Probabilmente si', anche se personalmente preferirei un margine maggiore.

Ah, certo se stabilizzi.

Ciao

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Giorgio Bibbiani
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Giorgio Bibbiani

...ma che LED è?... Mica sono tutti uguali! Ci sono anche i CREE che sopportano 1A, ma quelli più comuni possono lavorare al massimo con 20mA per avere una lunga vita.

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LAB

Da IKEA trovi i faretti LEDARE, che fanno una luce bellissima. L'intensità è poco meno di quella di un faretto da 35W. Io ne ho messi tre all'ingresso di casa. Fanno moltissima luce e consumano in tutto 10W...

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LAB

Il giorno mercoledì 17 ottobre 2012 09:56:43 UTC+2, LAB ha scritto:

i tre

Ti ringrazio, Lab.

Ma, come già scritto, io voglio autocostruirmi quel banale (per gli elett ronici) progetto per divertirmi, perchè sono curioso, perchè di sicuro imparerò qualcosa, perchè così gli darò una forma adatta alle mie l ampade. Ciò anche se la cosa non ha alcun senso dai punti di vista del co sto e del tempo impiegato.

Anche solamente l'approccio teorico (calcolare e ricalcolare i parametri pe r le diverse alternative, ragionando sul perchè cambiando qualcosa un val ore sale e l'altro scende) mi sta facendo capire qualcosa. La realizzazione del prototipo e, poi, quella della versione finale mi inse gneranno certamente altre cose.

Credo che la curiosità infinita sia cosa buona, e spero di contagiare i m iei figli affinchè la loro mente sia libera da zavorre e da timori.

Ciao, ziggio

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ziggio

Ti hanno dato molti suggerimenti utili, mi vengono in mente un paio di considerazioni aggiuntive:

La tensione di lavoro del led (come ti hanno detto) dipende dal colore e per i bianchi va da 3.6V a poco meno di 3V, in genere a parita' di corrente una tensione minore significa che il led e' piu' recente/migliore tecnologicamente/meno stressato.

I led soffrono la temperatura (vedi dopo) e la forma e il contenitore del led limitano la capacita' di dissipare il calore. I led da 5mm plastici in genere sono fatti per lavorare con una corrente di 20mA, se hai gia i led ma non ne conosci le caratteristiche c'e' una elevata probabilita' che non sia utile alimentarli a correnti superiori a 20mA, sopratutto se li monti uno vicino all'altro come i faretti economici, che infatti tendono a durare poco. Se possono accettare correnti superiori il costruttore di dira' in quali condizioni possono. Inoltre raddoppiare la corrente non raddoppia la luce emessa. La relazione e' abbastanza lineare a correnti basse, e tende a scostarsi a correnti maggiori, il test di giovanni1958 si basa su questo ed e' un buon metodo per individuare il "punto di lavoro" di un led senza conoscerlo. Un luxmetro ti aiuterebbe molto, ma anche una fotoresistenza puo' darti indicazioni utili: ad esempio fissata una corrente di test, confrontare la lettura della fotoresistenza tra una coppia di led alla corrente di test e un led singolo ad una corrente doppia. Poi prendi un datasheet di un led "tipico" simile a quello che hai e confronti i risultati.

Vedi sopra.

Come ti hanno detto i led bianchi in genere sono fatti da led blu ricoperti da fosfori "gialli" che convertono parte della radiazione blu del led in luce gialla/rossa. Il risultato e' una luce "circa" bianca.

I punti deboli sono:

- le connessioni che dal semiconduttore vanno ai "piedini" (reofori)

- il semiconduttore vero e proprio

- i fosfori / l'incapsulamento

Le connessioni (wirebonding, perche' sono uno o piu' filamenti fini) saltano o surriscaldano per corrente eccessiva, ma in genere sono molto sovradimensionati, quindi se arrivi a fonderli significa che hai superato di molto (anche 5-10volte) la corrente nominale.

Il semiconduttore e' molto robusto e, a meno che non lo alimenti al contrario con tensioni molto elevate, e' difficile danneggiarlo.

I fosfori soffrono molto la temperatura. Di per loro sono robusti ma in genere sono posizionati in una zona del led in cui hanno difficolta' a smatire il calore in eccesso. Puo' essere una indicazione di corrente eccessiva il fatto che la tonalita' del bianco tenda a diventare molto fredda o bluastra all'aumentare della corrente. Anche questo avviene a correnti molto supperiori a quelle "di targa". Il surriscaldamento puo' annerire la plastica trasparente e far apparire il led scuro o molto debole.

Se un led dura pochi secondi/ore significa che e' stato usato molto al di fuori delle proprie specifiche. Un led usato bene dura molte ore (anni) e tende ad affievolirsi un po' con il passare del tempo. La causa in genere e' termica e una eventuale intolleranza a sostanze chimiche (se ad esempio vuoi incapsulare i led nella resina trasparente). I problemi termici ci mettono del tempo a presentarsi, sopratutto se vai a occhio. L'occhio non e' un buon strumento di misura della quantita' di luce, perche' assieme al cervello tendera' sempre a compensare le differenze di luce tra sorgenti e si adattera' alle variazioni. Ti accorgi di una riduzione di luminosita' quando questa sara' crollata molto. I led invecchiano, e lo fanno gradualmente, se lavorano male accelerano la velocita' di invecchiamento, ma sopratutto se usati male rendono molto meno di quanto potrebbero, e non sono piu' competitivi con le sorgenti classiche. Non e' facile mettere su un sistema a led in grado di competere con un banale tubo "al neon".

Come ti hanno suggerito, mettere dei led in serie i aiuta a ridurre la dissipazione delle resistenze rispetto alla dissipazione dei led. In rete trovi molti esempi di calcolo.

Ciao!

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Muvideo altrove 
Fabio Eboli nella vita reale...
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Fabio_78

figli affinchè la loro mente sia libera da zavorre e da timori.

Ma alla fine del divertimento, hai scoperto i dati di lavoro dei tuoi led?

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John Doez

giare i miei figli affinch? la loro mente sia libera da zavorre e d a timori.

?

Quelli a basso assorbimento (il mis da 20 a 40mA dic ui avevo postato su it .f-d-t) sì. Erano, come detto, un misto. Sono andato a occhio.

Poi. però, ho rilevato che erano poco luminosi e avrei dovuto usarne trop pi. Allora, mi sono orientato a dei LED superbright che avevo acquistato pe r delle prove. Anche di questi, però, non ho i dati precisi, anche se son o quasi certo che girino attorno ai 100mA. Ne ho solo una decina, per cui p ensavo fossero troppo pochi. Invece, forse, possono bastare. Per un respons o definitivo devo fare delle prove.

Ciao.

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ziggio
Reply to
ziggio

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