Hojně rozšířené LED moduly se stávají ze serioparalelního zapojení LED. Typicky neobsahují žádný předřadný rezistor jaký mějí třeba LED pásky. Takže pro svůj provoz potřebují zdroj proudu nebo obecně obvod, který udrží pracovní bod v bezpečných limitech. LED moduly se za provozu typicky dost zahřívají (na 50-60°C při pokojové teplotě) a s rostoucí teplotou klesá jejich prahové napětí jak můžete vidět na grafu pro modul JH-12036-0482 níže.
Představme si teď dva špatné scénáře.
A) Pustím do modulu konstantní proud (řekněme 0.75A) z laboratorního zdroje. Poznamenám si jeho napětí (11.75V). Napočítám hodnotu předřadného odporu pro napájení z 12V zdroje jako (12-11.75)/0.76=0.33Ohm. Najdu v zásobách příslušný odpor nebo ho poskládám jako paralelní kombinaci 3x1R. Připojím na 12V a když budu mít štěstí, všimnu si po pár minutách že se děje něco nepříjemného. Jak se LED zahřívá, klesá její napětí, roste úbytek na omezovacím odporu a spolu s tím roste proud LED. To způsobí další zahřívání modulu a další pokles napětí a proces se zacykluje. Přibržďuje ho předřadný odpor spolu s dynamickým odporem LED. Jak roste teplota LED tak vzrůstá odvod tepla do okolí, který nakonec celou spirálu zastaví ve stavu kdy je proud podstatně vyšší než plánovaný a teplota velmi vysoká. Ze zajímavosti jsem to ověřil a skončil jsem s proudem přibližně 0.95A (o 25% vyšším než plánovaným) a teplotou okolo 67°C.
B) Poučím se a pustím do modulu 0.75A. Počkám až se zahřeje a teprve pak změřím prahové napětí a podle něj napočítám vhodnější předřadný odpor. Co se ale stane pokud LED umístím do podmínek s horším odvodem tepla, nebo do prostředí kde může být okolní teplota vyšší než ta při které jsem měřil ? Proběhne stejný proces, jen díky většímu předřadnému odporu nebude tak intenzivní.
Samozřejmě pokud by byl úbytek na předřadném odporu větší (třeba o řád) problém by se tak intenzivně neprojevoval. Jenže nemalá část LED modulů má provozní napětí právě těsně blízko 12V, takže není prostor pro zmíněné řešení. Už minimálně z těchto důvodů je rozumné použít k napájení raději zdroj proudu.
Již tu padlo, že mnohé LED moduly mají provozní napětí velmi blízko 12V (respektive 24V), takže nezbývá prostor pro použití předřadného rezistoru nebo alespoň jednoduchého zdroje proudu s dvojicí tranzistorů. Zvláště pak když uvážíte, že část oné napěťové rezervy se spotřebuje na přívodních vodičích a kontaktech (taky nemají nulový odpor). Jedna z možností jak může vypadat relativně levný zdroj proudu s nízkým úbytkem je na následujícím schématu.
Jádrem zdroje proudu je operační zesilovač, který udržuje nastavitelné napětí (a tedy i proud) na snímacím odporu RS pomocí tranzistoru Q2. Napětí a tedy i proud je odvozen z reference VR1 (2.5V) přes nastavitelný děliče R3+R4. Rozsah nastavení je zde 0 až 0.23V a odpovídá proudu 0 až 0.23/0.18=1.26A. Součástky R6, C4 a R5 zabezpečují zdroj proti rozkmitání Do svorkovnice PWR se připojuje napájení. Svorkovnice je zdvojená aby bylo možné vyvést napájení k dalším modulům.
Abych eliminoval úbytky na DPS, propojil jsem všechny země pod vývodem snímacího odporu. Úbytek mezi svorkovnicí a snímacím odporem by tedy neměl mít vliv na výsledný proud. Otvor u svorkovnic slouží k připevnění modulu. Jak napovídá fotografie, umístění kondenzátoru C2 není nejvhodnější (trochu zavazí při montáži modulku).
Proměřil jsem závislost výstupního proudu na úbytku napětí abych ověřil jaký je reálný minimální úbytek při kterém je zdroj ještě schopen stabilizovat. Z grafu níže vyplývá že je to mezi 160-170mV. Což je v dobré shodě s teoretickou hodnotou 163mV. V praxi to znamená, že při 12V napájení a prahovým napětím LED modulu okolo 11.7V mi zbývá na úbytky na napájecím vedení přibližně 0.14V, což je v mém případě dostačující.
Pro případ že by někdo seznal modul užitečným a chtěl si jej vyrobit, přikládám výrobní dokumentaci.
Home
| V1.00 26.6.2022 /
| By Michal Dudka (m.dudka@seznam.cz) /