Controlador LED de alta corriente y voltaje

Para un proyecto tengo que diseñar una baliza led que constará de +400 leds. Estos LED se activarán solo durante un breve período de tiempo máximo del 3 % del ciclo de trabajo (frecuencia: 100 Hz, pulso: 300 us). Los LEDs tienen un Vf individual de 5V y un If de 5A para esta sobretensión. Me pregunto si hay formas más inteligentes de hacer un controlador LED porque la forma en que estoy pensando ahora es crear un controlador LED a partir de una derivación de corriente, MOSFET y opamp para que la corriente sea ajustable y la duración de la sobretensión sea ajustable.

Cuando miro los controladores LED, la desventaja es que normalmente tienen una frecuencia fija y solo atenuación PWM. ¿Hay una mejor manera de hacer esto ya que ahora estoy buscando combinar 16 LEDS en serie y 25 (o más) de estas cadenas en paralelo? La frecuencia y la duración del flash deben ser ajustables por microcontrolador.

Resumen de especificaciones por led:

  • Si: 5A
  • Vf: 5V
  • Frecuencia: 20-100 Hz
  • Pulso: 102-300 us

Alimentado por red eléctrica y habrá un banco de condensadores. La vida útil y la durabilidad son más importantes que el costo y el espacio.

Los LEDS tienen un Vf de 5v y un If de 5A para esta breve sobretensión. Son 5 A por LED o 5 A si los conectara todos en paralelo (entonces 12,5 mA por LED, eso tiene más sentido). Un Vf de 5 V parece un poco alto a menos que ya haya mucha resistencia en serie. No querrá usar un controlador LED para esto, ya que generalmente no están diseñados para operar los LED pulsados.
@Bimpelrekkie Vf aumenta con la corriente. A 5 Amp, 5V es muy bueno. Eso es si la eficacia es razonable.

Respuestas (3)

400 LED, con cada LED tomando 5v y 5A (25W cada uno) es mucha potencia, 400 x 25 = 10kW de potencia cuando están encendidos. Con un ciclo de trabajo del 3 %, eso es un promedio de 300 W.

Por lo tanto, su controlador LED necesita algún tipo de almacenamiento de energía.

La duración máxima del pulso determina cuánto almacenamiento necesita. Si desea 1uS activado y 30uS desactivado, puede hacerlo con unas pocas mayúsculas. Un segundo encendido y 30 apagados es bastante diferente, 10kJ ocupa mucho espacio. Sospecho que tu objetivo está en algún lugar entre esos dos.

A continuación, debe tener en cuenta la eficiencia. ¿La energía es cara y debe ser administrada (batería portátil) o barata (red eléctrica o generador de vehículos)? Una derivación de corriente, un mosfet y un opamp darán como resultado un controlador ineficiente, necesitará cambiar el modo para mejorar la eficiencia. Incluso si solo tiene un 33% de eficiencia, 600 W no es demasiado calor para deshacerse de su electrónica si significa una implementación de circuito mucho más barata, ¿o no ?

Agregue la sincronización del pulso y los costos de energía a sus especificaciones, y aclare si realmente quiere decir 10kW de LED, y luego esta u otras respuestas pueden guiarlo mejor a dónde ir.

El OP ahora (editado, quizás) menciona 100 Hz. Además, aunque probablemente no sea una consideración en esta baja frecuencia o aplicación, a veces me pregunto si usar un transformador para igualar la carga es un enfoque para maximizar la transferencia de energía.

Si va a utilizar un microcontrolador, ¿por qué necesita un controlador LED? Conecte las cadenas de LED a los MOSFET y conecte los pines IO del microcontrolador a las puertas MOSFET, y podrá controlar los LED de la forma que desee.

De esa manera, puede hacer PWM si lo desea, o simplemente hacer tiempos de pulsos de 300 µs en el software si eso es lo que necesita.

Interesante proyecto, me gusta. Déjame adivinar, es un faro de la NASA para guiar a los astronautas de regreso a la Tierra desde Marte.

Hay controladores LED específicos para flash, pero no para 5A. Usualmente se usa en teléfonos móviles. Los controladores flash suelen utilizar una bomba de carga. Es cuestión de poder cargar tanta energía en 10 mS. Debe usar una bomba de carga por tira y sincronizar.

La vida útil y la durabilidad son más importantes que el costo y el espacio.

Usaría considerablemente más bienes inmuebles y mucho menos amperaje por LED. No tanto por la fiabilidad sino por la gestión térmica. Un calor más bajo aumentará la vida útil.

Los LED de cinco amperios generalmente tienen una eficacia más baja. Al usar LED de menor potencia, necesitará menos energía debido a una mayor eficacia.

Con una buena óptica puedes mejorar significativamente la irradiancia. La mayoría de los LED de alta potencia tienen un ángulo de visión de 120°. Si utiliza un haz colimado de 10°, aumentará la irradiancia en más de 100X.



Ejemplo CCT=5000K:

Un Luxeon M con una corriente máxima de 4,8 A tiene una eficacia de 134 lm/W a 2,8 A. Con 4,8 A obtienes un 40 % más de intensidad luminosa y una eficacia significativamente menor.

Un Cree XP-3G a 350 mA (2 A máx.) tiene una eficacia de 185 lm/W. Este es el LED de alta potencia de mayor eficacia disponible en la actualidad.

Usaría el máximo espacio posible de PCB con los LED de mayor eficacia que cabrían en el área disponible. Usaría varias bombas de carga.

Cerrar pero se utilizarán LEDS IR. Actualmente usamos un flash 1A, pero eso no es suficiente para la aplicación, así que estaba buscando en 5A y luego tengo la posibilidad de reducirlo.
Si maneja múltiples emisores IR en serie, el amperaje no aumentará. ¿Puedes usar más emisores de menor potencia para reducir el amperaje?