Minimización del tamaño de PCB de una matriz de LED 192 RGB

Según la hoja de datos, los 3 LED RGB están eléctricamente separados. Esto significa que puede conectarlos en serie, utilizando un voltaje más alto con menos resistencias y transistores. Entonces se aplica la respuesta de Nick Alexeyev. Suponiendo una fuente de alimentación de 36 voltios y cadenas de 8 para verde y azul, 16 para rojo y 24 para IR, el total es de 18 canales. No aceptaría la sugerencia de Nick de cadenas de 48v/12x para verde y azul, ya que no hay suficiente exceso de voltaje para que las resistencias limitadoras funcionen de manera confiable, particularmente con las variaciones de Vf que se dan en la hoja de datos. Espero que necesite medir la caída de voltaje de cada cadena y adaptar los valores de resistencia límite en consecuencia.

Lo que creo que te has perdido es el poder. Suponiendo 20 mA para cada LED, la potencia total es de 3,6 vatios para verde y azul, 2,3 vatios para rojo y 1,5 vatios para IR. La potencia total es de 11 vatios en los LED. No tengo idea de cómo vas a disipar esto. Bueno, lo hago, pero implica el uso de un sustrato de óxido de berilio para su placa de PC LED, unido a un disipador de calor bastante fuerte, o tal vez a un enfriador TEC. Desea que los LED funcionen lo más fríos posible para una mejor vida útil. Pero tratar de hacerlo con FR4 es pedir la muerte prematura de sus LED. De manera similar, también necesitaría calcular la disipación en sus resistencias limitadoras, aunque para los valores que he dado esperaría una disipación total en el rango de 4-5 vatios, y esto se puede manejar con enfriamiento por aire forzado. Y con los requisitos de enfriamiento que indican una cierta cantidad de aumento de tamaño, no

196 píxeles es una matriz de 12 x 16. Este es un escáner para películas, por lo que es una instalación fija y puede usar fuentes de alimentación de CA-CC.

La idea es simple: conecte los LED en cadenas en serie. Solo necesita una resistencia por cadena. La longitud de una cadena está limitada por el voltaje disponible de una fuente de alimentación. El mayor voltaje directo entre sus LED es de 3,8 V (su LED verde). Si desea conectar 12x de estos en serie, requerirán 45,6 V. Afortunadamente, las fuentes de alimentación AD-DC con salida de 48 V no son demasiado infrecuentes.

Esto, tendrás 16 cadenas para cada uno de los 4 colores, cada una con una resistencia.
(En lugar de resistencias de 192 x 4).

Dado que está utilizando LED SMT, me gustaría sugerir que debe utilizar un diseño de placa con componentes SMT montados en ambos lados. Coloque todos los LED en un lado y todos los demás componentes en el otro lado (incluidas las resistencias, los controladores y los transistores). Esta será la forma de reducir el tamaño de la placa hasta su mínimo.

¿Tal vez eche un vistazo al popular controlador rgb WS2812b? Adafruit fabrica un paquete integrado de controlador/led de aproximadamente 5x6 mm. Ignorando las condiciones térmicas, podría empaquetar una matriz de 16x12 de estos en aproximadamente 2,5x3 pulgadas.

Parece que desea producir una cantidad sustancial de luz difusa con una mezcla controlada de color en un espacio cerrado. Tenga en cuenta con cada decisión que cualquier electricidad que desperdicie se destinará al calor, por lo que probablemente debería considerar maximizar el rendimiento térmico y minimizar el desperdicio de energía en cada paso. Si el marco y los puntos de montaje son realmente de aluminio de 1/2", un diseño decente probablemente significará que no necesita un ventilador, dependiendo de la temperatura ambiente, el calor que emana del resto de la máquina, etc.

De hecho, estoy aquí en el intercambio de pila para obtener más información para diseñar un sistema de controlador LED modular de uso general =).

No sé con cuánto espacio tiene para trabajar en su máquina, pero una cosa que puede desear considerar es menos LED individuales más potentes funcionando a un porcentaje más bajo de su capacidad total y usando una lente difusora más efectiva que lo que ya esté presente, como acrílico con microesferas o una configuración de múltiples lentes. Debido a que estos LED de mayor potencia se pueden comprar o montar en MCPCB, esto será de gran ayuda con la gestión térmica. Los LED se vuelven más eficientes a niveles de corriente promedio más bajos, niveles de voltaje instantáneo más bajos y niveles térmicos más bajos. Además, hacer funcionar los LED a una porción más baja de su capacidad total en muchos casos extenderá en gran medida su vida útil (consulte la hoja de datos). Al ser modulares, pueden ser más fáciles de reemplazar. Dicho esto, lo siguiente también se aplicará a una gran cantidad de LEDS más débiles.

Tiene una gran cantidad de LED coincidentes que se controlan a la vez, por lo que, como han mencionado otros, tiene la ventaja de poder usar una configuración en serie para garantizar que los LED compartan corriente. Necesita un voltaje total diferente para cada cadena de LED, pero puede hacer cosas para mitigar esto, como si tiene 60 LED rojos, 60 LED verdes y 60 LED azules y los rojos son 2.2v cada uno y los verdes son 3.3v y los blues son 3.2v, el voltaje de 60 blue en serie seria mas de 180v, y digamos que no queria trabajar con mas de 50V, para los blues tendria que hacer un conjunto paralelo de por lo menos 4 coincidentes Cadenas de 15 o menos LEDS en serie. Si quisiera ir más bajo, podría ir a 5 cuerdas de 12 o 6 de 10. Siempre que tenga cuatro o cinco LED en serie y no exceda la especificación térmica, se compartirán bastante bien. Si hace una lista para cada uno de sus colores de los arreglos que puede hacer y los voltajes que requieren, puede elegir voltajes que estén relativamente en el mismo estadio. Esto eliminará muchas resistencias, especialmente si va tan lejos como para usar los LED en cadenas de series completas. El uso de LEDS de alta potencia en lugar de una gran cantidad de ellos puede ayudar en esto, siempre que esté utilizando un difusor lo suficientemente potente. Tener LEDS IR requiere una serie más o un banco en serie/paralelo de ellos. siempre que esté utilizando un difusor lo suficientemente potente. Tener LEDS IR requiere una serie más o un banco en serie/paralelo de ellos. siempre que esté utilizando un difusor lo suficientemente potente. Tener LEDS IR requiere una serie más o un banco en serie/paralelo de ellos.

Lo siguiente a considerar, para eliminar todas esas desagradables resistencias, es agregar regulación de voltaje. Debido a que tiene 4 bancos de LED, necesita producir 4 voltajes a menos que los voltajes requeridos por cada banco estén muy cerca uno del otro. Los LEDS funcionan de manera más eficiente a un voltaje constante y si los controla PWM, tienden a operar con la eficiencia que tendrían si estuvieran encendidos continuamente. Por lo tanto, es mejor no sobrecargarlos, incluso con su voltaje previo a PWM. Esto significa que el voltaje que su controlador PWM (arduino) está cambiando idealmente debería estar preajustado para que sea exactamente suficiente (tal vez un 5% más) para alimentar el banco de LED con el brillo máximo que desea que funcione O el voltaje mínimo el el banco se enciende por completo en, lo que sea mayor. También sería conveniente que la corriente de arduino controlara los LED para evitar la fuga térmica. Esto se puede lograr haciendo que controle el voltaje a través de una resistencia en serie de 1, 0,1 o 0,01 ohmios mientras se encuentra en la parte ENCENDIDA del ciclo de trabajo. La resistencia no contrarrestará la fuga térmica, pero puede hacer que su arduino reduzca el ciclo de trabajo del canal si el voltaje en la resistencia comienza a aumentar, lo que indica que los LED se están calentando demasiado y comienzan la fuga térmica. De esta manera, usa la "inteligencia" de Arduino para regular los LED, en lugar de usar una resistencia para regular quemando calor. En los circuitos de regulación de resistencia, a menudo desperdicia ~ 1/2 de su potencia total, pero eso suponiendo que aún no tenga problemas térmicos. En una caja cerrada, producir más del doble de calor del que necesita se convierte en un problema incluso después de deshacerse de cualquier problema de fuga térmica, disminuyendo la eficiencia de los LED, haciendo que produzcan más calor para mantener el mismo brillo, que a su vez disminuye eficiencia aún más. Cuanto mejor se enfríen sus LED, menos tendrá que preocuparse por esto, pero a menos que desee modificar su máquina con un disipador de calor cómicamente grande, es mejor considerar los problemas térmicos en cada paso del diseño y luego al final, basado en elcarga térmica necesaria , añada los disipadores o ventiladores que sean necesarios. Si sigue todos mis consejos aquí y tiene suficientes LED de alta potencia para no tener que hacerlos funcionar demasiado, normalmente solo el MCPCB en el que vienen montados estos LED será adecuado para enfriarlos a niveles de brillo considerables. Si los sobrevoltea en su voltaje pre-pwm, se calentarán más como mencioné, así que evítelo.

Luego haría o compraría un voltaje variable o un regulador de corriente para cada uno de los cuatro (o más) canales, y usaría el Arduino para cambiar eso. Es posible que desee considerar un Buckpuck o un controlador de conmutación similar. A continuación, encendía y ajustaba los cuatro canales para que apenas se encendieran por completo, y cualquiera que fuera el más brillante de ellos, ajustaba cada una de las otras fuentes de voltaje para que, en el estado ENCENDIDO, produjeran la misma cantidad de luz. Deje que Arduino controle la unidad PWM en los LED que funcionan con ese suministro. Comience ajustando el ciclo de trabajo de arduino hacia abajo para encontrar el brillo de la luz que realmente se requiere, y haga que el regulador del ciclo de trabajo lo considere al 100% para el resto de mis programas. Si es necesario, aumentaría este brillo, la cantidad de LED,