Tani ale skuteczny LED driver.

[loccutus 0]

Ponieważ dostaję na priva sporo pytań technicznych a i na forum ostatnio tylko pyskówki, postanowiłem zacząć (mam nadzieję) merytoryczny temat. Pisać będę się starał jak najprościej więc mam nadzieję ze dotrę do wielu i zmniejszę sobie nieco ilość PMów w skrzynce - jednocześnie proszę o wyrozumiałość "technicznych" kolegów.

Dziś będzie o zasilaniu ledów. LED nie można podłączać bezpośrednio do źródła zasilania. Taka już ich natura, że mają nieograniczony apetyt na prąd, i jesli go czymś nie ukrócić - pobiorą go tyle że się przepalą. Dlatego producent określa prąd znamionowy dla diody led. Dla dalszych rozważań przyjmijmy że zajmujemy się ledami o If=350mA

Bardzo istotnym jest dalej fakt, że jeśli prze LED przepływa prąd, to powoduje to spadek napięcia na tym LEDzie. Weźmy rurę z wodą - jeśli zamontujemy na niej przewężenie, to wodę jaka przez nią przepływa nazwiemy prądem, natomiast ten spadek napięcia o którym mowa to różnica ciśnienia między wejściem a wyjściem tej przewężki.

Przyjmijmy że dla naszego LEDa przy prądzie 350mA występuje charakterystyczny dla niego spadek napięcia 3.2V. Obie wartości zawsze podaje producent w karcie katalogowej. Oznaczone są jako Vf(wd) - napięcie przewodzenia i If(wd)- prąd przewodzenia. Są to chrakterystyczne dla danego typu led wartości dzięki którym będziemy wiedzieli jak zbudować driver czyli "ogranicznik prądu".

Najprościej sensownie w warunkach amatorskich będzie zrobić "źródło prądowe" czyli zasilacz dający na wyjściu stały PRĄD (nie napięcie - pamiętajcie) wykorzystać scalony stabilizator LM317. Jest to 3nóżkowy element, który w połączeniu z rezystorem o odpowiedniej wartości ma taką funkcję działania, że zmieniając napięcie na wyjściu będzie starał się utrzymywać jednocześnie stały przepływ prądu.

Uploaded with ImageShack.us

Zasilanie układu podłączamy z lewej strony. Nie może ono przekroczyć 40V i warto żeby było tylko odrobinę wyższe niż potrzebne - o tym za chwilę.

Kondensatory C1 i C2 potrzebne są do prawidłowej pracy układu - bez nich scalak może się wzbudzać.

R1 to jest rezystor który 'zaprogramuje' układ na właściwy prąd pracy. Jego wartość wylicza się wzorem:

R=U/I

R= rezystancja

U = 1.25 = stała wartość V dla układu LM317

I = prąd jaki chcemy uzyskać.

Jeśli więc potrzebujemy 350mA do zasilania łańcucha naszych ledów to R ma mieć wartość:

R=1.25/0.35

R=3.57Ohm

Nie kupimy rezystora o takiej wartości, najbliższa możliwa wartość to 3.9 Ohm. Oczywiście użycie 3.9 spowoduje wymuszenie mniejszego prądu - 320mA ale to na oko nie ma żadnej różnicy a ledom będzie odrobinę lżej i odwdzięczą się dłuższą pracą.

Ważne jest także by rezystor miał odpowiednią moc. Jak ją wyliczyć? P=U*I moc = napięcie * prąd. Moc = 1.25 * 0.35 = 0.4W - Tyle w postaci ciepła wydzieli się na rezystorze więc musimy użyć takiego który da radę to rozproszyć. osobiście polecam 1W rezystor.

Ok, a jakim napięciem zasilać całość? Wiemy że ledy przy 350mA mają po 3.2V spadku. Jeśli jest ich 6 to na same ledy potrzebujemy 19.2V

LM317 potrzebuje 3V "na własne potrzeby" więc łacznie wychodzi na to że do układu musimy dostarczyć co najmniej 22.2V zasilania. To jest minimalne napięcie przy którym układ będzie działał poprawnie. Oczywiście całość można zasilać wyższym napięciem, ale pamiętajcie że nadwyżka wydzieli się w postaci ciepła na układzie LM317. Osobiście dla 6 LED nie przekraczałbym 24V.

LM317 nie jest cudownym driverem, ale dobrze obliczony działa a co najważniejsze jest naprawdę tani. Cały driver można zrobić za 3zł. Więcej materiałów w googlach pod hasłem

LM317 current regulator.

i jeszcze link niestety po angielsku - http://users.telenet...rent-source.htm

Ufff. bedzie tego - udanego lutowania i długiego świecenia.

[chodi 1]

Zaczyt mnie kopnal zadac pytania jako pierwszy :-)

We wszystkich wersjach scalaka lm317 max napiecie to 37v. A przynajmniej w brytyjskich katalogach. Ale mysle, ze to nieistotny szczgol. Czy po prostu zaokragiles?

A sprawa druga. Jesli dobrze zrozumialem wyklad, rezystor pelni funkcje sterownika. Czy w zwiazku z tym zastapienie go potencjometrem da efekt regulacji natezenia pradu na wyjsciu ?

Czy zmiana samego natezenia pradu przy tym samym napieciu spowoduje zmiane natezenia swiatla diod bez szkody dla nich ?

I jesli pierdoly pisze to nie bic prosze

[slawomirdyl 1]

Gratulacje wspaniała incjatywa też odpoczne

pozdrawiam

[loccutus 0]

We wszystkich wersjach scalaka lm317 max napiecie to 37v. A przynajmniej w brytyjskich katalogach. Ale mysle, ze to nieistotny szczgol. Czy po prostu zaokragiles?

Dobre pytanie - celna uwaga

Zgadza się ale nie do końca. LM317 jest też stabilizatorem napięcia. Te 37V to jest maksymalna dozwolona różnica napięć między wejściem a wyjściem. Więc dla bezpieczeństwa podaje się Vin =37V ale w zasadzie powinno być

Vout range 1.25V - 37V Vin - Vout difference 3V - 40V Operation ambient temperature 0 - 125°C Output Imax <1.5A Minimum Load Currentmax 10mA

A sprawa druga. Jesli dobrze zrozumialem wyklad, rezystor pelni funkcje sterownika. Czy w zwiazku z tym zastapienie go potencjometrem da efekt regulacji natezenia pradu na wyjsciu ?

Oczywiście - bedzie ful wypas. Tylko problem jest jeden - znajdź potencjometr o użytecznym zakresie powiedzmy 4.7R i mocy 1/2-1W. A jeśli znajdziesz zobacz jaka cena w odniesieniu do obliczonego rezystora:)

Czy zmiana samego natezenia pradu przy tym samym napieciu spowoduje zmiane natezenia swiatla diod bez szkody dla nich ?

Zmiana natężenia prądu spowoduje zmianę spadków napięć na ledach. LED ma dynamiczą rezystancję, zmienia się mu napięcie przewodzenia jeśli płynacy przez niego prąd się zmienia. Mało tego pod wpływem temperatury tez się zmienia Vfwd. Dlatego driver musi posiadać możliwość adaptacji - LM317 da radę.

Jeśli podłączysz LEDA bez ogranicznika prądu do zasilania - w skrócie mówiąc zadziała jak zwarcie - popłynie prąd tak duży "ile fabryka" to znaczy zasilacz wydoli.

Jeśli zbudujesz taki układ to zauważysz że zawsze czy podłączysz 1 LEd, 2, 4 czy 6 czy nawet zewrzesz miernikiem - zawsze popłynie ustalony prąd. Zmieniac się będzie tylko napięcie na zaciskach wyjściowych.

Oczywiście jeśli chcieć zasilać tym driverem mniejszą liczbę ledów, to jeśli nie zmniejszymy napięcia zasilania to nadmiar 'niepotrzebnego" napięcia będzie musiał zostać wytracony w stabilizatorze i może się on grzać. Rozwiązanie jest nieekonomiczne właśnie ze względu na moc strat w przypadku zasilania małej liczby ledów w łańcuchu. Powyżej 3 już jest dosyć zjadliwie.

Oczywiście jeśli ustawisz na driverze mniejszy prąd (rezystorem) to led będzie świecił słabiej ale nic mu się nie stanie - wręcz będzie żył dłużej.

Jeśli natomiast chcieć mieć płynną regulację jasności - to całość trzeba zasilić przebiegiem PWM - ale to już wyższa szkoła jazdy.

[chodi 1]

Dziekuje :-) Sugeruje wiec kolejny wyklad poswieci ogolnikowemu zagadnieniu zasilania przebiegiem PWG (co kolwiek to do cholery znaczy :-):-):-) )

[tomajk 0]

PULSE WAWE MODULATION - PWM czyli modulowane wypełnienie.

Jeśli się nie mylę, to niby takie bardzo szybkie włączanie i wyłączanie LEDów tak, że my tego nie zauważymy (200-1000Hz) a wygląda tak jakby świeciły słabiej lub mocniej. Teraz to tak lub bardzo podobnie robią nawet sterowanie do silników indukcyjnych. Tą techniką robiło się kiedyś regulatory mocy do urządzeń grzewczych. Syntezatory Wodzinowskiego i parę innych dupereli

Są zasilacze PWM z funkcją DIMMER 1-10V nic tylko podpinać świecidełka i fruu. :dance3:

[chodi 1]

Tomajk linki poprosze :-)

[loccutus 0]

Ściślej Pulse Width Modulation - modulacja szerokości impulsu. Cała reszta Tomek bardzo dobrze. Chodzi w przybliżeniu o bardzo szybkie włączanie/wyłączanie całości, dobierając tak proporcję czas 'świeci' do czasu 'nie świeci' że w efekcie otrzymujemy zmiany jasności LED.

[chodi 1]

No to Tomasz zaliczyl kolokwium :-) Dla mnie chociaz plusik za aktywnosc sie nalezy ;p

[loccutus 0]

nie ma lekko - u mnie przed kolokwiami trzeba zaliczyć ćwiczenia :dance3:

[tomajk 0]

To co, mam zrobić Phytona ? ver.III ze sterowanie z GHLa ?

Hehe

[chodi 1]

chyba bardziej lovccutus mial na mysli cwiczenia z dynamiki cieczy.... Wyskokowych

[tomajk 0]

O teraz to ja się tak dynamizuję wyskokowo że siok

[loccutus 0]

Ćwiczenia w temacie badań wpływu cieczy na organizm, przeprowadzić można zawsze co do wykonania Pythona v3 hehehe myślę że to by nie tylko załatwiało kolokwia ale i zwalniało z egzaminu końcowego

Ehhhh - studia, piękny kawał życia... ale do rzeczy.

PWM wykorzystuje się do wielu rzeczy, można i do regulacji jasności naszych LEDów. Tak jak napisał Tomek polega to na "pstrykaniu' zasilaniem. najprostszy regulator PWM to byłby jakiś Murzyn z szybkimi paluchami, postawiony koło akwarium, pstrykający włącznikiem do prądu jakieś 150 razy na sekunde.... ale skąd tu wziąc wyłącznik który wytrzyma takie tempo...

Dlatego do roboty zaprzęgniemy kostkę produkowaną od lat 70tych. Taki "elektroniczny dinozaur" ale do dziś często i chętnie używany. Mowa o timerze NE555. Na tym scalaczku zbudujemy generator PWM i będziemy regulować (niestety ręcznie) jego wypełnienie od 1-99%

Generator PWM to jednak nie wszystko, ciągle potrzebujemy tego nieszczęsnego wyłącznika który będzie kluczował zasilanie LEDów. Użyjemy tranzystora Mosfet (z kanałem N) który wpięty miedzy ledy a masę układu pozwoli nam realizować to zadanie. Tranzystor sterowany będzie przebiegiem z wyjścia generatora NE555.

Schemat:

Sprawa jak widać nie jest mocno skomplikowana - Blok na samej górze - już znamy - to Driver prądowy na LM317, różnica polega na tym że Masa (minus) zasilania podpięta jest do łańcucha ledów przez Tranzystor kluczujący Q1. Ma to być dowolny N-Mosfet. ma ci on wytrzymać tylko prąd jaki przez niego przepłynie jak ledy zaświeca pełną parą - w naszym przypadku jest to 350mA więc praktycznie każdy tranzystor większy od łebka szpilki się nada. Z najpopularniejszych i najłatwiejszych dla początkujących adeptów lutownicy z racji na rozmiar będzie BUZ11

Blok ze stabilizatorem 7812 to stabilizator napięcia. Poco on? ano po to że NE555 nie może przyjąc na siebie 24V zasilania bo odejdzie do krainy wiecznych elektronów. 7812 to układ który jeśli podać mu na wejście napięcie z zakresu 15-35V na wyjściu wygeneruje stabilne 12V. Tym 12V będziemy zasilać generator.

NE555 oznaczony na schemacie jako LM555 - nie przejmujcie się tym, pracuje w otoczeniu kilku elementów. D1 i D2 to są dowolne diody prostownicze np 1n4148, R5 i R4 wraz z potencjometrem R3 wpływają na stosunek wypełnienia sygnału na wyjściu układu, Od C5 zależy częstotliwość przebiegu.

R5, R4 mają mieć wartość 1 Kohm

R3 - potencjometr 1 Mohm

C5 i C6 mają taką samą pojemnośc 10nF - kondensatorki ceramiczne.

W układzie jak na rysunku, na wyjściu Q3, a co za tym idzie na Bramkę tranzystora kluczującego poleci przebieg o częstotliwości ok 150Hz. Wystarczy by oko ludzkie nie zauważyło migotania.

Wypełnienie przebiegu czyli ten nasz stosunek czasu włącz/wyłącz ustala się potencjometrem R3.

obrazki chyba wyjaśnią więcej:

Wypełnienie blisko 90% - tranzystor pozostaje praktycznie większość czasu włączony - ledy świecą jasno ale nie na max

Wypełnienie blisko 50% ledy praktycznie świecą tylko połowę czasu. Wykres jest dla 400ms wiec zobaczcie ile razw w ciągu tej połowy sekundy tranzysotr zapali i wygasi driver = ledy

Wypełnienie minimalne. Tranzystor włączany jest na tak krótki okres czasu że led nawet nie zaczyna się jarzyć. Nie świeci wcale lub leeeedwo ledwo.

Zauważcie że nie zmienia się częstotliwość przebiegu tylko ta proporcja Ton/Toff

To by było na tyle o najprostszym w realizacji PWMie sterowanym ręcznie. Automatycznie można to zrobić na uProcesorze, ale tu już dochodzi konieczność napisania programu, posiadania programatora itd - nie wiem czy wykład na ten temat wchodzi w grę na naszym forum

[Jarosław 0]

:shocked::dance3::shocked:

[chodi 1]

to znowu ja

Jakim max pradem mozna obciazyc dokladnie taki uklad ? z przyczyn jasnych, czystych i przejrzystych nikt nie bedzie lutowal takiego sterownika dla 3 diod :dance3: mozna dopiac rownolegle bloki 3 diod polaczonych szeregowo. Pytanie jak wiele? Jakim pradem mozemy obciazyc lm317 to oczywiste. Ale reszta? Co ze stabilizatorem napiecia? Czy po prostu zalezy to wylacznie od tranzystora?

A do pelni szczescia odnosnie tego schematu to prosilbym o rozmiar kondensatora elektrolitycznego. I laikowe pytanko - co on tam w ogole robi w tym ukladzie?

[loccutus 0]

Aaaaa zapomniałem o nim a bardzo ważne zadanie ma. Kondensator ułatwia życie zasilaczowi. W zasadzie w nieco złym miejscu go wrysowałem - powinien być wyrysowany przy zaciskach wejściowych układu, Ponieważ pobór prądu z zasilacza ma tu charakter 'szarpnięć', różnie dziwnie mogą się zasilacze zachowywać. Kondensator powinien być duży powiedzmy 1000uF na każde 20-25W LED. oczywiście napięcie pracy musi być większe niż to którym zasilamy układ. Np zasilamy 24V - kondensator dajemy na 35V

LM317 może dostarczyć katalogowo do 1.5A, Bloków złożonych z X sztuk LM317 i Tranzystora Mosfet można podłączyć do tego układu sporo, do sterowania wystarczy wciąż jeden NE555.

Osobiście popełniłem taki układ na 21 segmentów @350mA po 7 ledów na segment

[Spajdi 0]

Loccutus mam poskładany bardzo podobny regulator PWM tylko do innych celów z innymi napięciami więc nie ma 7812 (dla mnie wystarczyło do 12V bo miał to być regulator do np. wentylatorów na 12V), ale tak to chyba prawie identyczny uklad muszę sprawdzić na schemacie wartości elementów, żeby się upewnić i jak tym zasiliłem ledy (zwykłe superflux) to było bardzo zauważalne mruganie czyli zbyt niska częstotliwość kluczowania i teraz mówisz kondensatorem C5 można zmieniać częstotliwość tak ? Możesz podać jakąś zależność jak zmienia się częstotliwość w funkcji pojemności czy metodą prób i błędów robić ? Bo jeśli uda mi się zmodyfikować ten mój regulator PWM tak, żeby nie mrugało to zaprzęgnę go do regulacji oświetlenia nocnego na super fluxach bo aktualnie robię to właśnie na LM317, ale wiadomo tam są straty no i zawsze jest spadek napięcia na LM317 nawet jak dam na pełne światło więc tracę troszkę z wydajności oświetlenia (bo zasilam z 12V zasilacza), a na tym PWM tego praktycznie nie będzie bo 99% wypełnienia to będzie praktycznie jakbym 100% zasilania podał

Pozdrawiam :dance3: