Estoy trabajando en un proyecto de LED RGB. Estoy usando esto como fuente de alimentación: https://www.sparkfun.com/products/114 Utiliza un LM317 que, según la hoja de datos, puede suministrar hasta 1.5A. Los LED que estoy usando son estos: http://www.adafruit.com/products/314
Y la fuente de alimentación principal que estoy usando es una de 12v DC 2 AMP.
Aquí está el problema. Si tengo todas las partes rojas de los LED encendidas (tengo 8 LED), en aproximadamente un minuto el regulador de voltaje está demasiado caliente para tocarlo y lo desconecté cuando comenzó a oler raro. Adjunté una moneda a la parte del disipador de calor del regulador de voltaje (no muy bien, lo sé, pero todavía estoy esperando que lleguen algunos disipadores de calor adecuados que ordené) y en aproximadamente un minuto también estaba demasiado caliente para tocar.
¿Cómo puede ser esto? Cada parte roja del LED usa 20mA, así que multiplicado por 8 son 160mA. Entonces, el circuito no consume demasiada corriente, ¿verdad? Estoy usando resistencias de 150 ohmios para cada LED.
¿Por qué se calienta tanto y qué estoy haciendo mal?
Gracias
(Además, si encendí todas las partes rojas, verdes y azules de los 8 LED, el regulador de voltaje se calienta muchísimo)
(Acabo de leer sobre el uso de reguladores de "conmutación" ya que producen menos calor, ¿sería esta una mejor idea?)
Un regulador lineal disipa el calor proporcionalmente a la cantidad de voltaje que debe caer y la cantidad de corriente que fluye a través de él.
Suministro de entrada = 12 voltios
Opción A:
Salida V out = 3,3 voltios
V f red = 2,1 voltios
Corriente = (V out - V f ) / R = 7,5 mA por LED = 60 mA total
Potencia disipada por el regulador, P = (V entrada - V out ) x I = 522 mW
En este caso, el regulador lineal está disipando más de medio vatio. Agregue los canales verde y azul y la disipación tenderá a triplicar esa cifra.
Opción B:
Salida V out = 5 voltios
V f red = 2,1 voltios
Corriente = (V out - V f ) / R = 19,33 mA por LED = 154,67 mA
Potencia total disipada por el regulador, P = (V entrada - V out ) x I = 1082,67 mW
En este caso, el regulador lineal está disipando más de 1 vatio. 1 vatio es una cantidad sustancial de energía que se emite como calor. En este caso, no es inesperado que el regulador se caliente demasiado para tocarlo. Agregar los canales verde y azul empeorará mucho las cosas.
Recomendaciones:
Problema:
alimenta el LM317 con 12 V y genera una salida de 5 V a 160 mA.
Entonces 12V - 5V = 7V @ 160 mA que el lm317 necesita disipar (calor).
P(vatio) = I * U
= 0,160 A * 7V
= 1,12 W de calor
La hoja de datos del LM317 dice:
La resistencia térmica de la unión a la caja es de 5 °C/W
La resistencia térmica de la unión al ambiente es de 80 °C/W (sin disipador de calor),
por lo que la resistencia térmica total es de: 85 °C/W
El aumento de temperatura es: 1,12 W * 85 °C/W = 95,2 °C
Cuando la temperatura ambiente es de 21 °C, la temperatura de la carcasa será de 116,2 °C
El LM317 tiene protección, por lo que comienza a apagarse cuando se calienta demasiado.
Recomendaciones:
Realmente necesita un mejor disipador de calor O un menor uso de corriente O un voltaje de entrada más bajo O...
Sí, el LM317 puede manejar hasta 1,5 A, pero al reducir 12 V a 5 V, ¡necesita deshacerse de 10,5 vatios de calor en el proceso! No hay forma de que pueda hacer esto sin un disipador de calor sustancial adjunto.
Incluso a los 160 mA, sus LED rojos están consumiendo, el regulador está disipando más de 1 vatio. Su temperatura aumentará hasta que la cantidad de calor que se transfiere al aire sea igual a la cantidad de calor que se genera. Si no hay mucha superficie sobre la que eso pueda suceder, la temperatura aumentará rápidamente por encima de la clasificación máxima del dispositivo. La moneda agrega un poco de área (y un poco de masa térmica), pero no lo suficiente.
La corriente máxima citada que puede suministrar el LM317 requiere que proporcione una forma para que el chip se deshaga del calor que debe producir para "eliminar por ebullición" la diferencia de voltaje. No dice cuál es el voltaje de salida del LM317, supongo que 5V. Eso significa que cada LED de parte que encendió provocó que el LM317 disipara 0,02 * (12 - 5) = 0,14 vatios. Un paquete TO220 sin ningún disipador de calor adicional puede disipar ~ 1 W (¡pero se calentará!). Para 24 piezas de LED que es de 3,4 vatios. Eso requiere un disipador térmico decente para el LM317.
Un disipador de calor se puede calcular como una resistencia. Desea disipar 4 vatios, con una diferencia de temperatura de, digamos, 40 grados C. Por lo tanto, necesita un disipador de calor de (como máximo) 40 grados / 4 vatios = 10 C / W. Eso no es muy grande.
No dio detalles sobre su circuito, pero otras opciones podrían ser
usando una fuente de alimentación que emite 9V en lugar de 12V, o incluso una que emite 5V
si usa controladores de colector abierto estilo 2803: alimente los LED directamente desde los 12V. Esto no reducirá la disipación de energía total, pero la distribuirá entre todas las resistencias.
use un pequeño convertidor de conmutación para producir los 5V
(Eliminé la sugerencia de poner los LED del mismo color en serie, porque eso no es posible con los LED RGB, y Loyd parece querer controlar los LED individualmente).
Andy alias
espiga