led e ancora led: diodi led e caduta how to?

[kym]

Mi piacerebbe capire come diavolo fanno alcuni fari ad avere decine di led in parallelo con una singola resistenza per tutti o addirittura senza resistenza se in serie.

 

Come fanno a non bruciarsi?  qualcuno mi dice che il trucco è una rampa che li accenda lentamente (si fa per dire lentamente molto meno di 1 secondo)....

Può essere vero?  cioè non si accendono istantaneamente e quindi l'assorbimento massimo viene dato quando tutti i diodi conducono e l'unica resistenza presente limita poi la corrente di tutti ? invece per quelli in serie, una volta che si sono accesi tutti (conducono tutti) la caduta di tensione fa il suo lavoro? cioè una sorta di compensazione per averli tutti nello stato di conduzione e non che alcuni conducono altri no e quindi la corrente sarebbe troppa per alcuni tanto da comprometterli?

 

 

[Nik-nak]

Mi piacerebbe capire come diavolo fanno alcuni fari ad avere decine di led in parallelo con una singola resistenza per tutti o addirittura senza resistenza se in serie.

Per pilotare in modo corretto matrici di led, esistono appositi semiconduttori che incorporano tutte le funzioni richieste.

Tra le varie funzioni hanno il controllo della corrente nelle singoli matrici, la protezione in caso di led in corto oppure "aperti", protezioni per corrente eccessiva, protezioni termiche, etc 

Se vuoi farti un pò di cultura, di seguito trovi il link alle sezioni del backlight driver di alcuni costruttori:

 

MPS

 

TI

 

MAXIM

[Livio Orsini]

Nik-nak ti ha detto tutto, ora sta a te studiare.

[kym]

Già, mi ha confermato che stavo cercando nella giusta direzione, alzano la tensione e fanno più catene in serie.

Spero di riuscire a reperire un paio di quegli integrati facilmente e a costi umani, altrimenti dovrò avvicinarmi a quello che fanno in altro modo.

 

Grazie nik-nak hai centrato il punto. Una domanda li hai mai usati o hai fatto applicazioni simili o è solo conoscenza fortuita?

[Livio Orsini]

altrimenti dovrò avvicinarmi a quello che fanno in altro modo.

 

Un generatore di corrente (quasi) cistante lo puoi ralizzare con un transistor, un resistore ed un diodo.

Poi basta considerare la massima cdt di un LED e moltiplicre per il numero dei LEDs in serie ed ottieni la massima tensione, ci agiungi un altro po' di tensione per regolare la corrente ed hai fatto tutto.

Esempio chirificatore.

Ipotizza diodi LEDs che abbian o 3.5 V di cdt massima ed una corrente, oler ottenere la giusta luminosità, pari a 100 mA, ne metti 4 in serie ed avrai un cdt totale di <=14 V.

Se hai un tensione minima di 18V - 20V ti basta un transistore PNP con Ic >= 250 mA.

Lo colleghi con un resitore tra emetter e V+ pari a 6.8 ohm; colleghi 2 diodi in serie con anodo sul V+ e catodo sulla base, poil colleghi la base a 0 V tramite un resistore da 3900 ohm ed hai fatto un alimentatore poco dispendieoso che eroga una corrente pressocchè costante. Basta collegare il colettore ai 4 diodi in serie tra loro.

Unica avverteza: il circuito non può essere alimentato se il collettore rimane aperto, altrimenti il transistore defunge.

[kym]

Il problema non è tanto la corrente costante (userei degli LM317 ne ho una caterva anche smd con relative resistenze sempre smd) ma quanto avere 36 led da accendere partendo dalla 12V dell'auto.  Per fare un lavoro ben fatto non sfruttando integrati già fatti per quello scopo e senza elevare la tensione dovrei fare serie da 3 led massimo ognuna limitata in corrente. Per 36 led mi viene una roba macroscopica:  12 serie, 12 lm317 con dissipatori. Senza contare che a monte devo prevedere un controllo in PWM per fare i due livelli di luminosità tra posizioni e stop e dovendo anche prevedere la possibilità di controllare questo aspetto ho per semplificare dovuto utilizzare un regolatore di tensione lineare a bassa perdita (lo sharp pq12) ma che abbia anche la possibilità dello stand-by controllabile anche con un 555 in modo che una volta alimentato il circuito ho ai led 250hz con duty 25% (posizioni) ma come arriva il +12 degli stop do al regolatore un +12 fisso che mi accende i led controllati in corrente dando la massima luminosità (si fa per dire).

 

L'ideale ancora sarebbe poter pilotare entrambi gli stadi in PWM giocando con frequenza e duty per avere gli stop utilizzando 2-3 volte la corrente nominale con un periodo e duty idoneo ad avere molta più luminosità, ma questo è un "optionals".

 

Poi ci sono ulteriori optionals che mi piacerebbe implementare esempio di giorno molta più luce regolando autonomamente il duty delle posizioni tramite una fotoresistenza e di sera minore luce....  Un controllo sulla temperatura, l'antiabbagliamento sui retronebbia con fotodiodo e altre cosettine :-) 

 

Sai come si dice l'appetito vien mangiando!

[patatino59]

12 serie, 12 lm317 con dissipatori. 

E chi ti ha detto che non puoi limitare la corrente totale, o meglio ancora stabilizzare la tensione ? 

Guarda come sono fatte le striscie di Led da 12 Volt in commercio:

3 diodi ed una resistenza in serie per ogni settore.

Tutti i settori in parallelo.

[kym]

A dire la verità non ho mai visto o avuto in mano una striscia a led di quelle commerciali.

 

Pensavo fossero X led in serie con una resistenza finale, e che ogni serie fosse così fatta e poi messa in parallelo all'alimentazione.

Quindi pensavo che l'alimentatore non fosse nemmeno limitato tanto ogni tronco è limitato dalla sua resistenza.

I diodi per stabilizzare la tensione? pensavo fossero fatte meglio se è così.

 

Però, ok, se è così, ma sento sempre che spesso si bruciano perché la tensione oscilla etc. etc.

Limitare la corrente totale ho fatto una prova ho messo 2 serie da 3 led senza resistenze con LM317 regolato a 40mA per entrambe le serie.

tensione stabilizzata a 12 ma comunque ininfluente in questo caso, dopo qualche giorno i led si sono degradati, la spiegazione che mi sono dato è che se il primo led di una serie inizia a condurre poco dopo dell'altro una serie di prende 40mA invece di 20mA ma magari non è la spiegazione corretta, comunque non si bruciano ma si degradano alla grande.

Ho accelerato la situazione facendo acceso-spento con un 555 a 2hz dc 50%

 

Poi ho fatto anche altre prove, corrente stabile a 9V e 3 led con caduta di 3,6V .... si son bruciati oltre che non fare la luce che dovevano fare, anche da subito.

[Nik-nak]

Una domanda li hai mai usati o hai fatto applicazioni simili o è solo conoscenza fortuita?

Personalmente ho avuto a che fare con questi componenti, durante la riparazione di un monitor, descritta in questa discussione:

 

Monitor

 

Ma che led utilizzi, "cineserie" sconosciute, oppure prodotti garantiti  tipo OSRAM, AVAGO, EVERLIGTH, etc.

Considera che per realizzare lampade per fanali per vecchi mezzi ,  ho utilizzato dei dragon led della Osram, per intenderci questi:

 

Dragon

 

Hai il datasheet di questi componenti?

 

Modificato: 16 dicembre 2015 da Nik-nak

[kym]

Ciao, allora io utilizzo dei piragna da 25-100mA  (a seconda di quanti led mettere)  mi sono rivolto a questi perché ho avuto occasione di vedere un faro scassato e al suo interno c'erano questo tipo di led. Io li ho presi dai cinesi, e di datasheet ben poco, molto poco due tre dati fondamentali null'altro.

 

Ho visto in qualche forum da chi ha fatto il pioniere che usa dei normali 4,8mm (straw-hat cinesi) da 20mA (dopo 3 anni tengono ancora) ovviamente ce ne vogliono tanti per fare una luce paragonabile alla luce della P21W  dipende anche dal faro in questione, se è grande mettere pochi led da 1-3-5 W fa un effetto brutto oltre che essere troppo troppo luminoso, ho provato anche con soli 5 (almeno per coprire meno di 1/3 del faro) da 3W ma la luce era più intensa della luce di stop da 21W insieme alla 5W quindi niente e poi si vedeva il puntino. Ho provato a metterci le lenti apposite davanti (parlo degli epistar) ma la distanza tra vetro esteriore e carcassa posteriore è infima quindi come se non ci fosse.

 

Un buon compromesso sono 36 led 4,8 20mA o piragna da 25mA  già i 50mA fan troppa luce.

 

Ad andare su led veramente specifici per queste cose bisognerebbe andare su questi:  http://www.lumileds.com/lighting-applications/automotive

 

Ma anche li guardandoli alcuni sarebbero troppo potenti (ecco perché alcune auto usano i piragna forse anche loro hanno convertito vecchi progetti a incandescenza in led tenendo lo stesso design non saprei....) se ne devi mettere tanti per riempire il design del faro.

 

Certo puoi dimmare, ma quando schiacci lo stop accechi quello dietro, altrimento doppio circuito pwm come infatti stavo pensando, ma io lo pensavo per dare più luce agli stop almeno di giorno.

E oltretutto il costo: per avere un costo buono ne devi prendere 5000 .... e comunque costano ancora molto.

 

Gli integrati della maxim son riuscito a trovarli e sono specifici per automotive.

I Texas no, li dovevano spedire solo dagli usa ed il costo non vale la pena 10 euro cad. quelli che costano meno (2-4 canali) e fan le stesse cose dei maxim e con 10 euro ne prendo 20 pz.

 

Come hai realizzato il circuito di controllo nell'auto che hai convertito? quanti led hai messo ho visto che sono da 1,5W molto potenti.....

[Nik-nak]

Come hai realizzato il circuito di controllo nell'auto che hai convertito? quanti led hai messo ho visto che sono da 1,5W molto potenti.....

Su quelli che ho realizzato io, non c'era nessun controllo in corrente, o meglio c'era una semplice resistenza, in quanto erano per gli indicatori di direzione, e gli stop/posizione di vecchi mezzi militari, funzionanti a 6V.

Per quanto riguarda i led acquistati su Ebay, un mio collega ha realizzato alcune lampade per la cucina, ma nel giro di 12/18 mesi molti sono bruciati, oppure hanno perso in resa luminosa.

Il mio consiglio è quello di acquistare prodotti buoni, ad esempio su RS/Farnell/Mouser.

Per quanto riguarda gli integrati, puoi fare richiesta su:

 

UTSOURCE

 

sito del far east, che se non hai fretta, e vuoi spendere poco in spezione, hanno tutto, basta fare richiesta.

[kym]

Io acquisto regolarmente su aliexpress.

Mah, io ho led acquistati in cina a veramente poco e sono ottimi, bisogna vedere tanti aspetti sui led, con le resistenze si bruciano facilmente, da quel che ho capito la resistenza deriva tantissimo con il calore, ho una plafoniera in auto che in 4 mesi ho rifatto diverse volte cambiando i led in continuazione e modificando le resistenze, quando l'auto stava al sole le resistenze probabilmente facevano il loro lavoro a metà e i led si bruciavano. Messo 6 lm317 fine dei problemi.

 

poi preso dalla curiosità ho cercato di riprodurre la cosa in casa con una pistola termica controllando l'assorbimento del led: avevo ragione.

Quando scaldi la resistenza il led passava da 18-19mA a 30-40 e oltre.... La plafoniera è a contatto con il tetto, dietro c'è la lamiera d'estate 80 gradi....

Il regolatore invece non deriva a quei livelli non ho provato quanto deriva ma i led non si son più bruciati :-)

Forse la cucina ha il medesimo problema, e comunque senza un driver fatto bene i led ho visto tendono a morire giovani più del dovuto.

 

Per questo stabilizzatore e regolatore di corrente per me sono la scelta migliore, e per questo in auto elevano la tensione per fare serie più lunghe altrimenti un regolatore ogni 3 led diventa un casino e forse per i costruttori anche costoso, per me è più un problema di ingombro e complessità del circuito stampato e vari fili in più perché un regolatore lo pago molto meno di 10 centesimi, però mi sembra da cretini mettere 12 regolatori per 36 led....

 

Ho visto le specifiche di un integrato della maxim proprio per l'uso che ne voglio fare io ha la rampa in accensione più una serie di protezioni contro scariche etc. etc.

Quindi anche quella di mettere i led in parallelo con unica resistenza/regolatore ha bisogno della rampa in corrente per fare in modo che non si brucino se si controlla la corrente totale.

Il punto è come elevare la tensione con qualcosa di estremamente affidabile e poco ingombrante a 40-45V  e fare le serie lunghe che mi sembra il sistema più affidabile ne salta uno non succede un macello come in parallelo.

 

Ho guardato UTSOURCE ed ho fatto dei confronti di prezzo:  NE555   se ne prendi più di 50pz li paghi 30cent cad. spedizione esclusa su aliexpress con 7dollari ne prendo 200 spedizione inclusa ..... i regolatori 80 cent .... io li pago 7 cent .... è caro come il sangue.

 

Non sapevo le auto militari avessero la 6V ... ma anche tutto il resto è a 6V o solo le luci?

[fisica]

sei veramente certo che siano le resistenze a derivare con la temperatura? di solito non cambiano molto, diciamo qualche percento per diverse decine di gradi, e il valore cresce con la temperatura. Piuttosto i led tendono a derivare molto (essendo diodi), e notoriamente quando sono accesi a correnti prossime alla nominale, la loro deriva è evidente ed è negativa, cioè la caduta di tensione cala al crescere della temperatura (se la memoria non mi inganna...)

Potrebbe quindi essere che con la pistola termica tu scaldassi SIA le resistenze CHE i led? Va anche ricordato che se la resistenza di limitazione è piccola di valore, la regolazione di corrente per variazioni della alimentazione diviene scarsa. Ovviamente un generatore di corrente risolve il problema. Quello della stabilità della alimentazione è un grosso problema in auto, perchè la tensione di batteria può variare da 11 a 15V, con picchi fino a 20, dovuti all'alternatore. In più una batteria usurata ba meno tampone alle variazioni dovute al circuito di ricarica, e i picchi diventano anche di 25-27V.

[Nik-nak]

Non sapevo le auto militari avessero la 6V ... ma anche tutto il resto è a 6V o solo le luci?

I mezzi militari americani tipo Willys, della seconda guerra mondiale, avevano il generatore a 6V per cui tutto l'impianto era a 6V. 

[kym]

sei veramente certo che siano le resistenze a derivare con la temperatura? di solito non cambiano molto, diciamo qualche percento per diverse decine di gradi, e il valore cresce con la temperatura. Piuttosto i led tendono a derivare molto (essendo diodi), e notoriamente quando sono accesi a correnti prossime alla nominale, la loro deriva è evidente ed è negativa, cioè la caduta di tensione cala al crescere della temperatura (se la memoria non mi inganna...)

Potrebbe quindi essere che con la pistola termica tu scaldassi SIA le resistenze CHE i led? Va anche ricordato che se la resistenza di limitazione è piccola di valore, la regolazione di corrente per variazioni della alimentazione diviene scarsa. Ovviamente un generatore di corrente risolve il problema. Quello della stabilità della alimentazione è un grosso problema in auto, perchè la tensione di batteria può variare da 11 a 15V, con picchi fino a 20, dovuti all'alternatore. In più una batteria usurata ba meno tampone alle variazioni dovute al circuito di ricarica, e i picchi diventano anche di 25-27V.

 

Si, erano loro nel mio caso. Io avevo messo la resistenza considerando una tensione di 15V.

Quando le ho scaldate erano lontane dal LED le ho messe in pratica sul filo che alimentava il led in modo da scaldare solo la resistenza, più la scaldavo e più il led assorbiva corrente avevo il tester in serie. Erano delle 5% .... classiche.

 

La cosa è successa che avevo messo (ero proprio alle prime armi) 4 ledi in serie senza resistenza (bruciati dopo un giorno, 15V anziché 12V) poi ho messo 4 led e resistenza per 15V .... qualche giorno e ancora morti.... poi ho son passato ai 3 led in serie e resistenza per 15V morti ancora.... poi dico led singolo e resistenza singola per 15V ... morti anche così mi dico, sarà un caso, riprovo, ancora morti .... poi trovo un articolo che parla di mettere un regolatore invece della resistenza, provo e fine dei morti.

Il primo evento era comico, li provavo ore di sera e poi il giorno dopo, mettendo in moto crac.... e comunque ci si metteva la temperatura estiva a peggiorare la cosa.

Ho diversi led sparsi nel cruscotto con resistenza da 470ohm (quindi per 12V) che vanno tranquillamente anche con la tensione in moto che è sui 15 circa.

Ma se son vicini alla lamiera o in punti più caldi si bruciano.

 

Poi per togliermi la curiosità con la pistola termica ho fatto la prova e le resistenze più le scaldavo più il led (singolo) assorbiva corrente. 

La lamiera in estate raggiunge temperature allucinanti mi ricordo che non riuscivo a tenerci la mano sopra da quanto bruciava.

[fisica]

di fatto non è proprio la corrente che brucia i led, quanto la massima potenza che puo' dissipare la giunzione. nei cataloghi le caratteristiche sono date sempre a 25 gradi, ma quella temperatura è totalmente teorica, perchè la giunzione ci mette un niente ad arrivare a 100-150 gradi, e il corpo led è ancora freddo, ma il led è morto... quindi per fare sistemi che sopravvivano ai progettisti, bisogna fare tutta la serie di conti che porta al calcolo della reale temperatura della giunzione, che non deve superare mai i 70-80 gradi per led medi, anche meno. solo i led di alta potenza ammettono temperature di 100-130 gradi di giunzione senza deperire troppo, ma sono comunque molto delicati.

il led con la 470 ti saltava perchè il calcolo doveva essere fatto lel worst case, cioe' alla massima tensione, con la massima corrente ammissibile. Ma i regolatori di corrente sono nati per semplificare la vita!

[kym]

eh si ero agli inizi e non ci avevo proprio pensato all'impianto a 12V che in realtà è 15V

 

Infatti conviene tagliare la testa al toro ed evitare almeno nei punti più caldi ed a rischio le resistenze in favore dei regolatori.

 

LM317 in smd con la sua resistenza sempre smd 1%  ha risolto il problema.

 

Non ho nemmeno messo uno stabilizzatore perché abbatteva troppo la tensione all'epoca non conoscevo altri componenti con meno perdita quando la riapro per fare una modifica ce lo metto uno stabilizzatore in 12,5 out 12,0V così ho sempre 12V in qualunque circostanza ed elimino anche questa possibile fonte di problemi, dicono che son anche delicati se la tensione oscilla anche a corrente regolata.

 

Ma un circuitino ridotto all'osso per elevare la 12V in 40V ? 

[gabri-z]

Ma un circuitino ridotto all'osso per elevare la 12V in 40V ?

 Hmmm, l'osso con l'affidabilità ,che mi pare Tu stia cercando , hanno poco in comune ......

[Nik-nak]

Ma un circuitino ridotto all'osso per elevare la 12V in 40V ? 

Dipende dalla corrente che devi prelevare, in tutti i casi devi realizzare un dc-dc converter in configurazione step-up.

I costruttori che ti ho indicato in precedenza per i led driver per  hanno a catalogo diversi di questi componenti, nella sezione "power management".

Una prova che puoi fare in modo "veloce", è quello di utilizzare un MC34063, del quale puoi scaricare il datasheet a questo link:

 

MC34063

 

dove a pagina 13, è presente la configurazione step-up.

Questo componente, lo puoi recuperare da un vecchio caricabatteria da auto per cellulari(in questi dispositivi è presente in configurazione step-down).

Questo componente, non è il massimo dell'efficienza, inoltre è un pò noioso da dimensionare, ma se non devi richiedere molta corrente, potrebbe andare bene.

Tieni presente che se vuoi realizzare il circuito, sia che lo realizzi su basetta millefori, che progetti un piccolo pcb, devi realizzare le connessioni in modo corretto, come indicato a pag. 17 del datasheet.

 

A riprova che il componente che ti ho indicato, è utilizzato nel pilotaggio dei led, se fai una ricerca su youtube, con il termine "boost led 34063", trovi diversi video sull'argomento.

Inoltre la stessa TI, ha un applicazione economica con il MC34063, per pilotare i led(in questo caso solo 3):

 

PMP8379