Construcción de una matriz LED pasiva de tenue a cálido

Comencé un proyecto para la iluminación de mi hogar, estoy tratando de construir un módulo LED de CC que cambiaría la temperatura de color de 3000K a 1800K atenuado con reducción de corriente. Me gustaría hacerlo principalmente de forma pasiva sin ningún sentido de corriente o circuito de umbral. También quiero que funcione con mi actual controlador de corriente constante regulable TRIAC.

La forma más sensata que pude encontrar para hacerlo es usar dos temperaturas diferentes de LED, enrutar toda la corriente a la matriz cálida al comienzo del rango de atenuación, luego aumentar la corriente de la matriz fría para el resto del rango de atenuación. Tal vez, preferiblemente, apague completamente la matriz cálida al final del rango de atenuación.

En primer lugar, me gustaría compartir mi "progreso" actual con usted, si puede llamar a agregar una resistencia como tal:

Pude crear un circuito muy simple para hacerlo, mantuve baja la cantidad de LED cálidos en serie, por lo tanto, el voltaje directo total, les puse una resistencia en serie, luego conecté en paralelo la matriz fría con una mayor cantidad de LED en series. El esquema de LTSpice y los resultados del análisis de barrido de fuente de corriente continua se muestran a continuación:

Esquema LTSpice del circuito de atenuación limitada a caliente de la resistencia

Resultados del análisis de barrido de CC

La curva roja es para la matriz fría, la verde para la matriz cálida.

Sin embargo, como te habrás dado cuenta rápidamente, la resistencia en serie disipa hasta 800 mW de potencia con el brillo máximo, y también los LED cálidos permanecen encendidos al final del ciclo (aunque no es realmente un gran problema). Para un total de 4,8 vatios de potencia consumida en el circuito, 0,8 W se desperdician directamente en la resistencia.

He visto algunos otros módulos LED de CC pasivos Warm-to-Dim en línea, algunos agregan un transistor, algunos solo usan el enfoque de resistencia. Aquí hay un ejemplo de tal disposición con transistores, pero no pude descifrar el circuito de las imágenes:

Producto comercial DC Dim-to-Warm

Solo puedo especular que el circuito asistido por transistor es mucho más eficiente ya que el transistor o MOSFET simplemente cambia la corriente en lugar de disipar la cantidad no deseada.

Fallé en el diseño de algunos transistores o circuitos MOSFET, traté de detectar la corriente en la rama LED cálida y luego la alimenté al transistor para que la rama fría pudiera encenderse después de cierta corriente establecida.

Tal vez yo, siendo un aficionado a la electrónica, originalmente un ingeniero mecánico, no pude ver lo obvio que hicieron allí, o no pude encontrar un arreglo de transistores muy simple para lograrlo.

¿Me puede recomendar un circuito que:

  • Utilice un número mínimo de componentes incluso a expensas del rendimiento
  • No desperdicia tanta corriente como el circuito de resistencia que pude construir
  • Haga que su corriente de cruce sea ajustable con el valor de una resistencia
  • ¿Y posiblemente tener la rama de LED cálido completamente apagada en el nivel máximo de corriente?
He hecho esto con una matriz de LED azules, rojos, naranjas y blancos con un suministro de CC ajustable y voltajes de cadena de 8 a 20 V con corrientes calculadas con cadenas pasivas controladas por R y cadenas de LED blancos de 3W. Requiere niveles de potencia V,I cuidadosamente calculados y no una solución simple. Su mejor apuesta es comprar las luces de colores inteligentes CREE.
por ejemplo, atenuador de voltaje de CC (usando una fuente de computadora portátil de 65 W y LED personalizados, no cadenas de 12 V). [1]: i.stack.imgur.com/gojJL.png [2]: i.stack.imgur.com/H2VMa.jpg
@TonyStewartSunnyskyguyEE75 Planeo usar LED personalizados, no tiras de 12v. La tira fue un ejemplo del enfoque pasivo Dim-to-Warm con transistores. Estoy de acuerdo con medir cuidadosamente el voltaje directo de los LED y ajustar el valor de la resistencia de acuerdo con él. Los productos comerciales que atenúan pasivamente para calentar en el ajuste de corriente CC no están disponibles donde vivo y quiero hacerlo yo mismo. Tu construcción se ve bien por cierto.
¡Ja! Su servidor realmente tiene una patente para el mismo circuito que está proponiendo utilizando una fuente de corriente lineal en rampa. Espero que no esté planeando poner esto en el mercado.
@winny definitivamente no, es para uso personal y de pasatiempo. Incluso busqué patentes para copiar si tal cosa existe. Si conoces una patente de este tipo, ¡puedes compartirla conmigo!
No hay problema, soy yo quien debe preguntar ;-) Como habrá notado en sus simulaciones, cuantos más LED ejecute en serie, más posibilidades tendrá de ampliar su curva de atenuación y se convierte en una compensación entre la eficiencia energética y rango de atenuación. Si hay una gran diferencia en la eficiencia luminosa entre sus dos cuerdas, también tendrá que compensar eso cambiando nuevamente Vf por R para compensar. Por tus curvas y proporción de 2:5, deduzco que estás bien con un blanco cálido muy tenue.
@winny Sí, también me di cuenta de que también puedo ajustar Vf para cambiar la curva. Todavía no tomé en cuenta las eficiencias luminosas de los LED, pero quiero que el módulo alcance el CCT más cálido en la posición más tenue. Planeo construir primero este circuito para ver cómo se atenúa y luego jugar con el valor de la resistencia. En resumen, un blanco cálido muy tenue está bien para mí. Intentaré imitar la atenuación incandescente.

Respuestas (2)

1) Comienza definiendo tu luz blanca ideal.

  • Para mí, podría ser 4500'K blanco 150k lux 40W para simular la luz del sol.

2) Luego defina o simule la potencia o el nivel de lux y el espectro de color de una puesta de sol usando una mezcla de naranja y/o rojo y blanco tenue y tal vez un horizonte azul.

3) Luego considere un blanco neutro (4500~5000'K) para su base con las luces constantes del atardecer para calentar la luz mezclada.

  • Luego experimente atenuando el blanco solo para capturar el efecto de la puesta de sol, de modo que los degradados azul rojo naranja solo tiñen el blanco más cálido.

    • Esto solo funciona bien con fuentes de luz combinadas o indirectas, como lo que probé con la rejilla de huevo del techo pintada de negro mate.

    • Puede ser plafón perimetral con valencia. Si normalmente ilumina un área con luz indirecta halógena de 300W (por ejemplo, lámpara de pie), considere el 25% de esto para la potencia del LED. Puedes conseguir más o menos mejor eficacia, pero vas tras efectos especiales.

Esta fue la respuesta menos técnica que pude dar para un no-EE.

i.stack.imgur.com/gojJL.png ingrese la descripción de la imagen aquí

Modifiqué un cargador universal para computadora portátil con un conector de 4 cables y algunas partes con un potenciómetro para ajustar el voltaje de 3 a 35 V con un indicador LED en una pequeña caja en la parte inferior izquierda en lugar de uno fijo de 19,5 V y 65 W.

Pero estoy sugiriendo bombillas de CA con base Edison PAR (reflector parabólico) "regulables" para que coincidan con su deseo usando un control Triac. Las bombillas LED regulables no son bastante comunes, pero ninguna de ellas coincide, por lo que obtengo una gran cantidad en una caja en caso de fallas.

Para los emisores naranja, rojo y azul, es mejor que use cadenas remotas RGB disponibles en Banggood, Ebay, etc.

PD: Tengo un medidor de lux y también tengo sensores de intensidad de luz Panasonic AMS302T filtrados por CIE (? obsoletos o Mouser o mercado gris) pero no los necesitaba para mi aplicación. Si fuera un diseño comercial, entonces usaría especificaciones comprobables. mouser.com/catalog/specsheets/panasonic_napica-catalog.pdf Estos son excelentes sensores económicos de intensidad de luz de espectro corregido por el ojo que funcionan con una resistencia L7805 de registro y ganancia.
Gracias por su flujo de trabajo detallado, como dijo, definí mis temperaturas de trabajo. Simplemente quiero hacer un fundido cruzado entre un grupo de LED de 1800K y otro grupo de LED de 3000K. Tu simulación de la puesta de sol parece genial, pero realmente no necesito tanta precisión. Me pregunto cómo logra la gente este efecto de atenuación a cálida en los módulos LED (COB, tiras, barras, etc.) que solo tienen dos cables. Se atenúan para calentarse utilizando solo un controlador LED de corriente variable de un solo canal, con solo dos cables. El equilibrio actual entre los leds cálidos y fríos lo realizan los componentes pasivos a bordo.
Como dije en la pregunta, alcancé mi objetivo anterior de compilación de tenue a cálido, pero es ineficiente. Tal vez, como dijiste, estoy mejor aceptando esas ineficiencias. De alguna manera puedo ajustar el circuito para lograr cambios de temperatura de atenuación aceptables.
la baja eficiencia está bien. pero la sobretemperatura no está bien. Normalmente, se usa % PWM para atenuar de manera más eficiente. Sin especificaciones medibles, solo puedo hacer sugerencias manuales

Así es como lo hice al final,

Tuve que renunciar a usar solo circuitos pasivos, también tuve que usar una resistencia de detección de corriente. Coloque un regulador LM317 en serie con la matriz cálida, en la configuración de regulación actual. Modelé los LED reales que quería usar de acuerdo con las curvas IV proporcionadas en su hoja de datos, usé una guía de modelado de LED para SPICE de esta respuesta . Elegí la resistencia de detección de corriente como 15 ohmios.

Aquí está el esquema final que usé:ingrese la descripción de la imagen aquí

Aquí está la potencia entregada a la matriz cálida (línea verde) y a la matriz más fría (línea roja) con respecto a la corriente total, la disipación de potencia de la resistencia de detección actual no está incluida en el gráfico, pero alcanza un máximo de 110 mW:ingrese la descripción de la imagen aquí

Y así es como lo implementé físicamente. Disculpe mi trabajo de soldadura antiestético porque tuve que poner todo en el mismo tablero, hice algunos raspados para crear nuevos pads:ingrese la descripción de la imagen aquí

Funciona bien, las temperaturas de los componentes están bien, nada está demasiado caliente para tocarlo durante menos de 10 segundos. El LM317 está bien disipado por la PCB de aluminio y su disipación de potencia máxima en este circuito es de 1W.

Construcción de una matriz LED pasiva de tenue a cálido
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