Cómo alimentar y organizar de manera eficiente 100 LED multichip en 6 colores diferentes, cada color con sus propios transistores

Detener. Solo para.

Necesita aprender a conducir LED. Aparentemente lo que quieres hacer es

^{simular este circuito : esquema creado con CircuitLab}

donde la cantidad de LED dependerá del voltaje de V1 y del color de los LED en una cadena. ¿Estoy en lo correcto?

Si es así, estás en un gran problema. Lo que sucederá es que los LED se iluminarán con cierto brillo. Es muy probable que la corriente que se extraiga sea demasiado grande y apague uno o más LED. Debe tener en cuenta que las hojas de datos mencionan un rango de valores para cosas como el voltaje directo, y no puede contar con obtener un montón de unidades "típicas", a menos que esté dispuesto a arreglar las cosas después de que salen mal. Pero supongamos que ha tenido suerte y que los LED consumen la cantidad justa de corriente. ¿Entonces que?

Bueno, los LED comenzarán a calentarse. Cuando lo hagan, sucederán dos cosas. Primero, se atenuarán. En segundo lugar, comenzarán a consumir más corriente al voltaje fijo. Esto hará que se calienten aún más, lo que hará que consuman aún más corriente, lo que hará que se calienten aún más .... y eventualmente un LED morirá. Si tiene suerte, fallará en el circuito abierto, lo que salvará a los demás aunque la cadena esté muerta. Si no tiene suerte, fallará en corto y la situación empeorará mucho más rápidamente, y fallará un segundo. Si ese falla en cortocircuito, un tercero morirá muy rápidamente, y el proceso continuará hasta que todos estén muertos o la fuente de alimentación decida que ha tenido suficiente y se apague. El aumento de la temperatura del LED se denomina "fuga térmica" y la falla del sistema se denomina "modo petardo".

Entonces, ¿cómo evitas esto? Simple, no conecta los LED directamente a una fuente de voltaje. La forma más sencilla es agregar una resistencia limitadora en serie a la cadena de LED, así

^{simular este circuito}

¿Qué tan grande es una resistencia, preguntas? Como mínimo, recomendaría una resistencia que caiga 1/4 del voltaje de la fuente de alimentación, aunque soy conservador en estas cosas. Por lo tanto, si estaba planeando conducir una cadena de LED a 2 amperios desde un suministro de 36 voltios, podría optar por 4,5 ohmios, lo que producirá una caída de 9 voltios. El valor no es supercrítico, por lo que podría salirse con la suya con una resistencia de 5 ohmios, que es un valor de resistencia común. Por supuesto, entonces solo tendría 27 voltios disponibles para sus LED, pero eso es difícil. Además, 2 amperios a 9 voltios son 18 vatios, por lo que necesitaría al menos una resistencia de 20 vatios, y una unidad más grande sería mejor (¿Mencioné que soy conservador en estas cosas? ¿También mencioné que he cargas útiles de cohetes volados, incluido un satélite, y mis cajas nunca han fallado? Probablemente haya una conexión allí).

Esto es obviamente ineficiente. La alternativa es utilizar una fuente de corriente conmutada, que encenderá y apagará el LED muy rápidamente y obtendrá un valor promedio adecuado. Lo hará con una caída de voltaje relativamente pequeña, lo que significa que puede usar más voltaje para los LED. Es bastante evidente que no estás en la etapa de poder diseñar este tipo de circuito, por lo que realmente no te recomiendo que lo intentes todavía. Puede comprar controladores LED comerciales que funcionan de esta manera, y si está dispuesto a arriesgarse, puede obtenerlos a muy bajo precio en eBay. Tenga en cuenta que los baratos provienen directamente de compañías desconocidas en China, y se aplica el viejo dicho, "caveat emptor" ("cuidado con el comprador"). Sin embargo, es tu elección.

Pero supongamos que ha decidido seguir adelante con el enfoque de bricolaje. Ahora necesita dimensionar su disipador de calor. Ha declarado que desea montar un total de 262 vatios de LED en cada disipador de calor. Si asumimos generosamente que la eficiencia luminosa de los LED es del 20 %, entonces podemos esperar disipar el 80 % de la potencia de entrada como calor, o 210 vatios. Además, podemos esperar perder 1/3 de la potencia del LED en la resistencia limitadora en serie, u otros 83 vatios. El calor total que debe manejar el disipador de calor es de 290 vatios. Si desea que las temperaturas de los LED no superen los 30 grados C por encima de la temperatura ambiente (lo que las elevará a unos 130 grados Fahrenheit), necesitará un disipador de calor con una resistencia térmica de 0,1 grados/vatio, ya que 0,1 veces 300 es 30. En realidad, es casi seguro que necesitará un disipador de calor separado para cada LED, ya que Querrá espaciar los LED más de lo que permitirá un solo disipador de calor. Puede obtener tales disipadores de calor en eBay, y le costarán alrededor de 1 dólar cada uno, o tal vez un poco más. También deberá proporcionar un disipador de calor para cada resistencia limitadora. Si intenta usar un solo disipador de calor por cada 262 vatios de potencia LED, encontrará que le costará cerca de 100 dólares o más, y será grande y pesado, Y necesitará absolutamente un ventilador de refrigeración. para cada disipador de calor.

Según los números, un suministro de 36 V y 16 amperios (o 3 suministros de 5 amperios) funcionaría bien.

Divide Red1 y Red2 en 6 cadenas de series de led. 5,5 V * 6 = 33 V

Blue1, Blue2, White en 5 cadenas de led. 6,5 V * 5 = 32,5 V

Red3 podría hacerse en una sola cadena de 8 leds en serie. 3.8V * 8 = 30.4V
Podría usar un diodo 1n4007 o 2 para resaltar esto más. 30,4 V + 0,7 V + 0,7 V = 31,8 V

Por supuesto, esto solo se aplica si no necesita controlar cada conjunto de 4 LED de Red3 por separado.

Si usa un suministro de voltaje constante, con resistencias, necesitará resistencias de potencia de 19 ~ 20 3 ~ 5 vatios de 2 ~ 4 ohmios. Después de todo, cada cadena tiene un voltaje ligeramente diferente.

Podrías controlar algunos de estos conjuntos desde el mismo transistor. Like Blue 2 tiene solo 1,4 amperios. Muchos transistores pueden hacer esto, o un Mosfet de canal N. Pero Red 1 tiene 8 cuerdas, por lo que 5,6 amperios. Se necesitaría un transistor Beefier, o múltiples transistores más pequeños.

Puede controlar múltiples transistores desde un solo GPIO, suponiendo que la corriente base necesaria para los transistores esté dentro de la capacidad de su GPIO. Un mosfet puede ser más simple.