Corriente constante para un LED de 20W

La mayoría de los circuitos de control de LED solo tienen una resistencia en serie para controlar la corriente del LED. Esto está bien si el voltaje de suministro es más o menos constante, pero si el voltaje varía, también lo hará la corriente y la luminosidad del LED. Si quieres una luminosidad constante , también quieres una corriente constante . Esto significa que la resistencia en serie debe variar con la tensión de alimentación. Este es el circuito más simple para ello:

Esta es una fuente de corriente constante dimensionada para 1 mA, que es demasiado pequeña para su aplicación, pero el principio sigue siendo el mismo. El voltaje base-emisor del transistor es de 0,6 V, por lo que dado que el zener crea una caída de 5,6 V entre$V_+$y en la base del transistor quedan 5V para la resistencia.$\dfrac{5V}{5k\Omega} = 1mA$.

Si su LED es de 20 W a 11 V, entonces necesita 1,8 A de corriente, así que calcularé los otros componentes para este valor. Reemplace el zener por 3 x 1N4148, esto le da una caída de 0,6 V sobre R1 (tres diodos porque usaremos un darlington, que tiene 2 x 0,6 V entre la base y el emisor).$R1 = \dfrac{0.6V}{1.8A} = 0.33\Omega / 1W$.
El transistor darlington TIP125 tiene un$H_{FE}$de 1000, R2 debe ser$\dfrac{10V}{1.8A / 1000} = 5k\Omega$.
Ya que$V_{CE(SAT)}$para el transistor es de 2 V, y tiene una caída de voltaje adicional sobre R1 de 0.6 V, ¡necesitará una fuente de alimentación de 14 V para asegurarse de que quede suficiente para el LED!
El darlington se disipará$2V \times 1.8A = 3.6W$, por lo que tendrá que montarlo en un disipador de calor.

una nota sobre las fuentes de corriente:
Las fuentes de corriente son el doble de las fuentes de voltaje, que son más comunes; los usamos todo el tiempo en las fuentes de alimentación. Esta dualidad significa que ciertos parámetros son opuestos entre sí.
Mientras que una fuente de tensión intentará mantener constante la tensión en su salida independientemente de la carga, una fuente de corriente mantendrá constante la corriente de salida independientemente de la carga. Eso significa que para una fuente de corriente, el voltaje de salida variará, como para una fuente de voltaje, la corriente será variable.
Una fuente de voltaje ideal tendrá una impedancia de salida cero, una fuente de corriente ideal tendrá una impedancia de salida infinita. Y mientras que una fuente de voltaje ideal nunca debe cortocircuitarse porque la corriente irá al infinito, una fuente de corriente ideal nunca debe dejarse abierta, porque el voltaje que determina la corriente establecida irá al infinito.

P = V * I. En su caso para el LED, P = 20 W, V = 11 V y por lo tanto I = 1,82 A.

Para hacer funcionar el LED correctamente, deberá limitar la corriente a 1,82 A. (¡También deberá proporcionar un disipador de calor adecuado ya que 20 W es mucha energía para disipar y la mayor parte será en forma de calor! ! .... Pero eso es otro asunto)

Los diodos, que usan una unión PN, tienen una caída de voltaje directa, en su caso, esa caída es de 11 V. Cuando se refiera a la hoja de datos del diodo, incluirán una curva VI, esto relacionará la cantidad de corriente que fluye para un voltaje dado. Cuando examine esta curva, notará que la corriente se dirige hacia el infinito para la caída de voltaje dada. Si permite que esto suceda, su diodo simplemente se quemará.

El método más simple para limitar la corriente es usar una resistencia. V = I * R. Para una caída de voltaje dada, una resistencia fija limitará la corriente a una cantidad fija.

Suponiendo que tiene una batería de 18 V y un LED de 11 V, la diferencia, 7 V, deberá colocarse en la resistencia. Esto está arreglado. También se fija la corriente deseada, de 1,82 A. Reordenando la ecuación se obtiene R = V / I => R = 3,8 ohmios. Esta resistencia deberá tener una capacidad nominal mínima de 12 W. ¡Esa es una resistencia grande que se calentará!

El trae a colación el segundo problema: el calor. Con un total de 32 W para disipar, necesitará un disipador de calor serio.

Probablemente pueda eliminar la resistencia y reemplazarla con un circuito de corriente controlada basado en transistores o mosfets, pero dejaré que alguien más responda. ¡El mismo problema de disipación de calor aún puede estar presente según el diseño del circuito!

Sé que mencionaste que tienes una batería de 11 V y un LED de 11 V. A menos que el LED tenga un circuito limitador de corriente incorporado, o la batería lo tenga, será difícil hacerlo funcionar al mismo voltaje (dependiendo de la curva VI del diodo) sin un convertidor elevador.

1. Cuando está utilizando un dispositivo de alimentación no lineal, como un LED. Otro ejemplo notable son las lámparas de descarga de gas y los láseres.

2. Algo se quema o explota. LED o fuente de alimentación. O ambos :-)

3. Para 20 W, la única solución razonable es un circuito CC-CC de corriente constante, pero no es simple. La solución más simple es un regulador lineal con un potente transistor BJT, pero esto disipará al menos 10W de calor. La resistencia simple no le dará corriente lineal, pero es aceptable en casos de baja potencia (digamos para 0.1W).

Si desea un controlador LED de corriente constante simple, en All About Circuits hemos estado diseñando uno .

Sin embargo, solo está clasificado para 1W. Probablemente necesite actualizar el fet y el controlador para que funcione a 20 W, el fet también necesitaría un disipador de calor y probablemente necesite un inductor más grande.

anuncio. 1) Siempre que utilices leds de alimentación y no quieras que se quemen.

anuncio. 2) La clave es la interdependencia calor-corriente. En resumen, cuando los diodos se calientan, su resistencia dinámica disminuye, lo que conduce a un mayor aumento de la corriente. Una especie de reacción en cadena. Entonces, si no logra disipar todo el calor, su LED puede quemarse fácilmente.

Otra cosa, desde la perspectiva del usuario final, es que la cantidad de luz emitida por el LED es proporcional a la corriente y la dependencia de corriente-voltaje es altamente no lineal. Por lo tanto, es mucho más difícil controlar con precisión el brillo controlando el voltaje.

anuncio. 3) La forma más simple, aunque ineficiente, de hacerlo es conectar una resistencia en serie que compense parte de la dependencia negativa de la corriente de calor del LED. Esto se debe a que, para las resistencias, esa dependencia es opuesta en dirección (pero no en forma). Entonces, realmente no tendrá una corriente constante, pero su LED será más seguro. Para pruebas básicas, también puede simplemente agregar un fusible para proteger su LED.