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16/01/2010 #1


Resistencia mínima para leds en serie (cuestión avanzada)
Hola,

esto puede parecer una pregunta trivial, pero en realidad creo que es bastante compleja (soy ingeniero electrónico y dudo).

Voy a hacer una matriz de leds ultravioletas para una insoladora. Colocaré unos 150 leds dispuestos en una matriz de 10x15 aproximadamente. Puedo alimentar el circuito con la tensión que quiera, así como hacer las combinaciones serie y paralelo entre los leds que considere oportunas.

Los leds tienen una Vf mínima de 3.2V, media de 3.4 y máxima de 3.6V, así como una If media de 20mA.

Considerando que la potencia mínima del circuito es de 150x3.4x0.02=10.2W, voy a tener que recurrir a fuentes de alimentación estándar con salida a 5, 12 o 24 DC.

Para reducir al mínimo la potencia disipada por las resistencias, intento conectar el número máximo de leds en serie:

Para 5V, considerando la Vf de los led de 3.4V y una If de 20mA, sale una resistencia de 80ohm y una potencia disipada de 0.032W, que por 150 resistencias da 4.8W disipados en calor.

Para 12V, conectamos 3 en serie y sale una resistencia de 90ohm, con una potencia disipada de 0.036W, que por 50 resistencias da 1.8W disipados.

Para 24V, conectamos 7 en serie y sale una resistencia de 10 ohm. Potencia disipada de 0.004W y potencia total disipada de 0.088W.

Lógicamente lo mejor sería utilizar una tensión de alimentación de 24V, pero claro, la electrónica no es una ciencia exacta... y me da miedo apurar tanto el sistema. Porqué?: Porque si los led tienen una Vf de 3.2, y la resistencia es un 10% menor del nominal... salen casi 27mA. En el caso contrario, si la Vf fuera grande y la resistencia también... daría 11mA.

Como necesito una potencia homonénea porque voy a isolar placas, necesitaría que todos los led iluminaran más o menos igual, pero para eso necesitaría conectar una resistencia por led, disipar mucha energía como calor y fuentes de alimentación caras:

- a 5V necesitaría 3A mínimo (que para ir bien debería ser un máximo de 5A, ya que sinó mantendríamos la fuente al 100% de la carga), por lo que deberíai comprar una o desmontar algún cacharro.
- a 12V necesitaría 1A mínimo (pongamos 1,5 o 2A máx), supongo que también desmontaría algo o usaría algún transformador externo.
- a 24V necesitaría menos de 0.42A... (pongamos 0.5 o 0.7A máx), por lo que me podría hacer yo la FA con un regulador estándar.

Y bien, cual es vuestra opinión?. Qué haríais vosotros?.
Yo ahora mismo me decanto por la opción de 12V, pero quiero saber lo que opinan los usuarios avanzados del foro.

Saludos y gracias anticipadas
16/01/2010 #2

Avatar de eserock

Respuesta: Resistencia mínima para leds en serie (cuestión avanzada)
Se a pues to de moda la cuestion de los leds yo he conectado una gran cantidad en arreglos serie paralelo 150 para un tipo de panel que uso en un equipo que diseñe y entiendo de que hablas con la intensidad luminosa y la potencia a disipar dejame ta paso un link que te puede ayudar, siendo ingeniero eso te ayudara realizando unos pocos calculos

aqui te paso el link de como sugiere regular la corriente de leds
http://www.agspecinfo.com/pdfs/B/BTXC30X.PDF
16/01/2010 #3


Respuesta: Resistencia mínima para leds en serie (cuestión avanzada)
eserock dijo: Ver Mensaje
Se a pues to de moda la cuestion de los leds yo he conectado una gran cantidad en arreglos serie paralelo 150 para un tipo de panel que uso en un equipo que diseñe y entiendo de que hablas con la intensidad luminosa y la potencia a disipar dejame ta paso un link que te puede ayudar, siendo ingeniero eso te ayudara realizando unos pocos calculos

aqui te paso el link de como sugiere regular la corriente de leds
http://www.agspecinfo.com/pdfs/B/BTXC30X.PDF
Bueno, nunca he diseñado fuentes de corriente, aunque si que he comprado alguna para alimantar los leds de alta potencia (1 o 3W).
Así a bote pronto... no creo que los reguladores de intensidad sean muy baratos.
Con alimentación de 24V, podríamos poner en serie 7 leds.
Con alimentación de 12V, podríamos poner 3 leds.
Con 5V, podríamos poner 1 led.
Lógicamente, las dos últimas opciones son inviables, ya que encarece mucho el diseño.

Analizando la primera opción, nos encontramos que aunque regules la corriente que vaya a los leds, de algún lado tendrás que convertir la tensión alterna en contínua, y claro... volvemos a la cuestión inicial: ¿Qué tensión de alimentación escoger?

Lo que si es cierto es que, con los reguladores, podría usar los 24V de alimentación. Por ebay he encontrado lotes del Lm317 baratos. Tendría que estudiar la potencia que disipan estos chips.

Gracias por la idea!
16/01/2010 #4

Avatar de Dr. Zoidberg

Respuesta: Resistencia mínima para leds en serie (cuestión avanzada)
warloofer dijo: Ver Mensaje
B
Analizando la primera opción, nos encontramos que aunque regules la corriente que vaya a los leds, de algún lado tendrás que convertir la tensión alterna en contínua, y claro... volvemos a la cuestión inicial: ¿Qué tensión de alimentación escoger?
Necesitas una tensión de CC mayor o igual que la mayor caída de tensión de los 7 leds en serie mas los 3V de diferencia entrada-salida del LM317 para que opere correctamente, lo que te daría cerca de 27V CC o un poco mas. Si usaras 30Vcc para tener en cuenta las pérdidas del transformador a plena carga y las asimetrías entre los LM317, esto supondría una diferencia E/S de 6V o un poco menos, que con 20mA te dá una potencia disipada de 120mW, que con la Rthj-a de 35ºC/W del encapsulado TO-220 te produce una elevación de temperatura de 4.2ºC sobre la temperatura ambiente....es decir, podés usarlos sin disipador.
16/01/2010 #5


Respuesta: Resistencia mínima para leds en serie (cuestión avanzada)
ezavalla dijo: Ver Mensaje
Necesitas una tensión de CC mayor o igual que la mayor caída de tensión de los 7 leds en serie mas los 3V de diferencia entrada-salida del LM317 para que opere correctamente, lo que te daría cerca de 27V CC o un poco mas. Si usaras 30Vcc para tener en cuenta las pérdidas del transformador a plena carga y las asimetrías entre los LM317, esto supondría una diferencia E/S de 6V o un poco menos, que con 20mA te dá una potencia disipada de 120mW, que con la Rthj-a de 35ºC/W del encapsulado TO-220 te produce una elevación de temperatura de 4.2ºC sobre la temperatura ambiente....es decir, podés usarlos sin disipador.
Hola ezavalla.

En caso de una caída de 3V en el LM317, preferiría rebajar el número de leds en serie de 7 a 6, y así poder trabajar con una alimentación standard de 24V, ya que sinó tendré que crear yo la fuente de alimentación, y me saldrá mucho más cara que cogerla de algún sitio.

Lo que me gustaba de la alimentación de 12V es que podía coger algún transformador de portátil, disco duro o similar... y así no hacía falta meter la alimentación dentro de la insoladora... pero claro, 12V conlleva alimentar un LM317 para cada 2 leds, lo cual es inviable.

¿De dónde sacaríais una fuente de alimentación barata de 24V y unos 15W de potencia (que son 0,625A)? Podría usar un LM7824, pero necesitaría un transformador que no tengo, y que seguro cuesta más de 10€.

Gracias anticipadas
16/01/2010 #6

Avatar de eserock

Respuesta: Resistencia mínima para leds en serie (cuestión avanzada)
Pues si encuentras una fuente de 24 por lo regular casi siempre maneja arriba de un Amperelo que te haria mas facil todo, los LM317T son economicos no llegan al medio euro y el disipadar casi cualquier TO-220 les funciona y te pueden regular el 1.5 A sin problema
16/01/2010 #7


Respuesta: Resistencia mínima para leds en serie (cuestión avanzada)
He comprado una fuente de alimentación universal para portátiles a Hong Kong por 7 euros con portes incluídos (en ebay).

Voy a diseñar el circuito en proteus con los reguladores de corriente a ver que tal pinta. Gracias a los dos por la idea.
16/01/2010 #8

Avatar de eserock

Respuesta: Resistencia mínima para leds en serie (cuestión avanzada)
Esta a muy buen precio, si requieres algo mas pues con gusto colaboramos si lo resuleves seria bueno nos señalaras como fue
17/01/2010 #9


Respuesta: Resistencia mínima para leds en serie (cuestión avanzada)
Bueno, he estado haciendo pruebas con led rojos standard de 5mm.
He montado en la protoboard 3 ramas de 5 leds en serie con una resistencia de 120ohm, y he hecho mediciones en las 3 ramas. Las 3 resistencias tenían prácticamente el mismo valor, pero las ramas tenían una corriente de 1.25mA la que más, y 1.17mA la que menos. Con los Lm317, la corriente era siempre 1.25mA en las tres ramas (siempre y cuando llegaras a saturar el Lm317).

El problema cual es?, que la caída de tensión es de unos 5V, por lo que alimentando con 24v sólo podríamos conectar 5 leds en serie.. y eso significa usar 30 Lm317. Llegados a ese punto, casi creo mejor usar una menor tensión como la de 12V (la cual me producirá menos pérdidas al convertir a 5V).

Al usar 12V y una resistencia cada 3 leds, supongo que aunque existan diferencias de intensidad, estas promediarán más al reducir el número de leds en cada rama.
17/01/2010 #10
Moderador general

Avatar de Fogonazo

Respuesta: Resistencia mínima para leds en serie (cuestión avanzada)
¿ Y por que no hacer una fuente de corriente constante con componentes discretos ?

Con el LM317 siempre deben estar presentes los 3 V de caída interna además de la caída sobre la resistencia de censado (3 + 1,25Vcc), si en cambio se emplean componentes discretos esta caída se puede reducir.
17/01/2010 #11


Respuesta: Resistencia mínima para leds en serie (cuestión avanzada)
Fogonazo dijo: Ver Mensaje
¿ Y por que no hacer una fuente de corriente constante con componentes discretos ?

Con el LM317 siempre deben estar presentes los 3 V de caída interna además de la caída sobre la resistencia de censado (3 + 1,25Vcc), si en cambio se emplean componentes discretos esta caída se puede reducir.
Creo que no te sigo. A qué te refieres con hacer una fuente de corriente con componentes discretos?
17/01/2010 #12
Moderador general

Avatar de Fogonazo

Respuesta: Resistencia mínima para leds en serie (cuestión avanzada)
Si no entendí mal estas empleando el LM317 como fuente de corriente constante para alimentar las series de LED´s, por eso la sugerencia.

Si este no es el caso has de cuenta que no dije nada.
17/01/2010 #13


Respuesta: Resistencia mínima para leds en serie (cuestión avanzada)
Fogonazo dijo: Ver Mensaje
Si no entendí mal estas empleando el LM317 como fuente de corriente constante para alimentar las series de LED´s, por eso la sugerencia.

Si este no es el caso has de cuenta que no dije nada.
No perdona, me expliqué mal. Creo que ya entendí lo que querías decir.
Te referías a sustituir cada Integrado LM317 por los componentes discretos que lo componen... pero vamos, eso puede ser una tarea de locos, ya que serían muchos LM317 los que habría que sustituir.
17/01/2010 #14
Moderador

Avatar de elaficionado

Respuesta: Resistencia mínima para leds en serie (cuestión avanzada)
Hola.

Usa un transformador de 24V CA(de 12V-O-12V), lo rectificas y lo filtras y obtienes 33V CC, usas un LM7824 (regulador de 24V), o podrías obtener 28V con el LM317.
Con 24V cc serán 7 LEDs en serie, con 28V cc serán 8 LEDs en serie.

Chao.
elaficionado.
17/01/2010 #15

Avatar de eserock

Respuesta: Resistencia mínima para leds en serie (cuestión avanzada)
veo que ya probaste con los lm317 porque usar un lm317 por cada rama si uno solo te puede alimentar varias ramas, podrias probar y calcular la corriente para dos o tres ramas con un solo integrado solo tendrias que variar el valor de la resistencia limitadora, yo asi lo he hecho varias veces y funciona muy bien, incluso he llegado a demandar el 1.5 amperes del lm317 y va perfecto
17/01/2010 #16

Avatar de Ferny

Respuesta: Resistencia mínima para leds en serie (cuestión avanzada)
Hola

En mi insoladora de doble cara a leds usé 12V, con 2 placas y cada una con 16 ramas de 3 leds y una resistencia de 47 Ohm. Eso me da una corriente máxima de 25mA por rama, pero es que luego hago una modulación PWM a un 80% por lo que al final salen los 20mA por rama (la hice para poder variar la intensidad de iluminación, normalmente no uso más del 80% pero lo dejé ahí por si acaso).

Eso sí, luego cada led tiene una Vf de su padre y de su madre... al menos los de Hong Kong que compré por Ebay Si a eso unes que usé resistencias del 5% (fácilmente encontraba algunas de 45 Ohm y otras de 49 Ohm), al final tenía que por unas ramas circulaban casi 30mA y por otras poco más de 10mA. La solución final fue ir midiendo la corriente rama por rama e ir intercambiando los leds de forma que la corriente por cada una de las ramas sea más o menos igual. Conseguí tener una variación máxima de 4mA entre la rama que más consume y la que menos.

Mi consejo: usa 12V, pon resistencias del 1% para minimizar un poco la variación, y luego juega con los leds intercambiándolos de sitio para equilibrar las ramas. La solución más correcta sería regular la corriente en cada rama como ya sugerían, pero por ejemplo en mi caso no estaba dispuesto a poner 32 LM317... De todas formas a pesar de esa pequeña variación entre ramas, no puedo decir que me queden mal las placas, al contrario, salen perfectas.

Esto sí, utilicé papel cebolla entre los leds y la placa para que actúe como difusor de luz. Te recomiendo que lo pongas, ya que evita que se marque el redondel de luz de cada led sobre la placa (zonas que reciben mayor intensidad que otras), y con el difusor la luz le llega muy uniforme.

Un saludo
17/01/2010 #17

Avatar de fernandoae

Respuesta: Resistencia mínima para leds en serie (cuestión avanzada)
Ingeniero Electronico con titulo y todo? o estas haciendo la carrera?
17/01/2010 #18


Respuesta: Resistencia mínima para leds en serie (cuestión avanzada)
eserock dijo: Ver Mensaje
veo que ya probaste con los lm317 porque usar un lm317 por cada rama si uno solo te puede alimentar varias ramas, podrias probar y calcular la corriente para dos o tres ramas con un solo integrado solo tendrias que variar el valor de la resistencia limitadora, yo asi lo he hecho varias veces y funciona muy bien, incluso he llegado a demandar el 1.5 amperes del lm317 y va perfecto
Hola eserock, el problema de alimentar muchos leds de 3,4V en serie es que la tensión que necesitas para alimentar el circuito se eleva mucho. Si aumentas mucho la tensión, se complica la alimentación.

Si a lo que te refieres es a alimentar varias ramas en paralelo de leds en serie... entonces acabamos con el mismo problema inicial de la variabilidad. Por unas ramas circulará mucha intensidad y por otras poca.

fernandoae dijo: Ver Mensaje
Ingeniero Electronico con titulo y todo? o estas haciendo la carrera?
Hola, realmente no soy ingeniero Electrónico, que aquí en Valencia es un segundo ciclo más relacionado con la electrónica de investigación que con la profesional. Soy ingeniero industrial especializado en electrónica industrial. De todas formas, en la carrera aprendí poquísimo comparado con lo que he aprendido por mi cuenta con mis chapucillas domésticas.

Ferny dijo: Ver Mensaje
Hola

En mi insoladora de doble cara a leds usé 12V, con 2 placas y cada una con 16 ramas de 3 leds y una resistencia de 47 Ohm. Eso me da una corriente máxima de 25mA por rama, pero es que luego hago una modulación PWM a un 80% por lo que al final salen los 20mA por rama (la hice para poder variar la intensidad de iluminación, normalmente no uso más del 80% pero lo dejé ahí por si acaso).

Eso sí, luego cada led tiene una Vf de su padre y de su madre... al menos los de Hong Kong que compré por Ebay Si a eso unes que usé resistencias del 5% (fácilmente encontraba algunas de 45 Ohm y otras de 49 Ohm), al final tenía que por unas ramas circulaban casi 30mA y por otras poco más de 10mA. La solución final fue ir midiendo la corriente rama por rama e ir intercambiando los leds de forma que la corriente por cada una de las ramas sea más o menos igual. Conseguí tener una variación máxima de 4mA entre la rama que más consume y la que menos.

Mi consejo: usa 12V, pon resistencias del 1% para minimizar un poco la variación, y luego juega con los leds intercambiándolos de sitio para equilibrar las ramas. La solución más correcta sería regular la corriente en cada rama como ya sugerían, pero por ejemplo en mi caso no estaba dispuesto a poner 32 LM317... De todas formas a pesar de esa pequeña variación entre ramas, no puedo decir que me queden mal las placas, al contrario, salen perfectas.

Esto sí, utilicé papel cebolla entre los leds y la placa para que actúe como difusor de luz. Te recomiendo que lo pongas, ya que evita que se marque el redondel de luz de cada led sobre la placa (zonas que reciben mayor intensidad que otras), y con el difusor la luz le llega muy uniforme.

Un saludo
Hola, muchas gracias por tu aportación.
Lo que tú comentas de las intensidades ya lo he observado en otros proyectos documentados en internet. La solución más sencilla, como bien dices, consiste en sustituir a ojo los leds.

Has gastado sólo 48 leds por cada lado?. Yo pensaba en usar unos 150 en un sólo lado... aunque viendo lo que usa la gente igual es demasiado. La verdad es que no suelo insolar mucho las placas, casi siempre acabo usando placas board perforadas. Supongo que con una buena (y fiable insoladora) empezaré a quemar más cobre y gastar menos estaño.

Qué aparatejo has gastado para crear la insoladora a dos caras? Tienes el proyecto en internet?

Por cierto, yo también he comprado los leds chinos. En mi caso 200 leds de 6000mcd por 10€ con portes incluídos (mucho más baratos de la media) y con un ángulo de 25º (cuando muchos eran de 15). El problema de las candelas es que no es una irradiación absoluta, sinó relativa por unidad de superficie... por lo que 6000mcd a 25º seguro que es menos que 400 mcd a 130º. Deberían poner los valores en lúmenes para evitar confusiones, como hacen con los leds de alta potencia.

Supongo que, como cualquier aparatejo chino, tendrá una fiabilidad espantosa. ¿Tuviste que reemplazar muchos?. ¿Qué tiempo de insolación te sale con 48 leds?

Saludos y gracias anticipadas
17/01/2010 #19
Excluido


Respuesta: Resistencia mínima para leds en serie (cuestión avanzada)
Primero dibujamos que estamos haciendo :
Luego tiramos ideas:

1—BB (bruta y barata ¿? )
Uso un trafo de 220v a 110v asi tengo aislamiento y buena tension, obtengo luego de el puente y el C unos 150vcc.
Puedo poner en serie hasta 40 leds.
Pero quisiera algo que se pueda llamar “fuente de I. = cte” o mas o menso.
Como ya alguna vez llegue cuanta mayor sea la Vreg. Mas estable sera el asunto , explico:
Supongamos una rama:
Si le hago caer al regulador 70v
Y en los leds caen 80v entonces :
Usare por rama : 23 leds.
La R. sera de 3,5K y 1,4W de potencia disipada

En esta situación y cuanto mayor sea la caida en la R. (si bien es tension desperdiciada pero esa tension es la que genera una limitacion de corriente en un valor “constante” (pseudo) ya que la resistencia es de un valor fijo.
Veamos :
Supongamos que un par de leds se ponen en corto, en ese caso en la R caeran 7 v mas, o sea un 10% mas , con lo cual la corriente de la rama subira a 22mA , en verdad la tension extra tambien se distribuira en los leds que son parte de la serie.

2---B y M (bruta y mejor)
Seguimos con 110v asi hacemos menos ramas, es la unica forma de usar menos cantidad de reguladores.
Esta vez las cajitas rojas son algun tipo de regulador ( a gusto de uds), pueden ser reguladores baratos o hacerlos con un T y R. o Dz.
No suelo hacer eso asi que no pongo nada, es para pensar un rato.


3--- baja tension y muchas ramas

Queremos usar un trafo o fuente de 24 v o 12v , valores normales digamos, con lo cual necesito muchas ramas…………
Quiero TODO, no desperdiciar potencia, no usar casi electronica.

[IMG]]
Dijo una matriz de 10 * 15 si son series de 10 leds necesita 34v cc por lo menso.
Bueno, no me importa de cuanto sean, cosa de el .
Todo no va, el desperdiciar potencia creo que no es problemas, asi que la desperdiciaremos, por la cuenta que me da todos los leds usan 10w de potencia, y un transformador de dicroicas de 12vca dispone de 50w asi que desperdiciemos.
Incluso un trafo de 24v 50 w sale muy poco y tengo mayr tension para hacer menso ramas.
No tengo idea de lo estables que sean esos leds ni cuanto soporten.

Pero lo mas barato es lo siguiente:

Usar una fuente ESPECIFICA y una carga FIJA Y ESPECIFICA.
A que me refiero ¿?
A que si tenemos un unico trafo (no fabricaremos series ) y una carga unica y especifica (las ramas de leds) .
Pues el sistema se comportara siempre en forma bastante igual.

Supongamos que el trafo luego de el rectificado y el filtro Y UNA CARGA DE PRUEBA DE 15W nos de unaVcc= 16vcc
Bueno, pues calculo con eso:
4 leds en serie y sobran 2,2v
Le calculo la R. para cada rama y listo.

No veo en que va a variar NADA , si lo enchufamos siempre a 220v .
Si es siempre el mismo trafo.
Si la carga es = cte (la matriz de leds) .


Hay posibilidades que se ponga en corto un led?????
Imágenes Adjuntas
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17/01/2010 #20

Avatar de Ferny

Respuesta: Resistencia mínima para leds en serie (cuestión avanzada)
Hola

Trato de responder tus dudas, si necesitas algo más dímelo

- Sí usé 48 leds por cada lado. El tamaño de cada matriz de leds es de 12x15 cm aproximadamente, que es el tamaño máximo de la placa que se puede fabricar (nunca las hago tan grandes). La distancia de los leds a la placa es de unos 11cm y tiene una hoja de papel cebolla a la mitad del recorrido.
- Aparatejo: ninguno. Me la hice usando un tablón de madera que compré el Leroy Merlín y cortando las tablas a medida ya que no encontré ninguna caja que se adaptara a lo que quería. Luego le metí una fuente de alimentación de 12V 1A a cada placa, más una placa con un PIC que hace todo el control (control de caras a insolar, potencia, temporizador, alarma, etc.), y un LCD 16x2 con menús para cambiar la configuración y todo eso.
- No tengo el proyecto en internet. Quise subirlo en su día ya que quedó muy chula... pero uno es algo vago. Quizá pueda hacer algunas fotos si las quieres. Es mi segunda insoladora y en ella añadí y corregí todo lo que echaba de menos de la primera.
- Reemplazo de leds: creo que fueron dos o tres. Uno literalmente parpadeaba, y el reso no encendía. De momento, ninguno más se ha fundido desde el primer día.
- Tiempo de insolación: con 5 minutos al 80% de potencia (20mA por rama) basta, pero suelo dejarlas 6 por seguridad. Con una transparencia bien opaca, no supone un problema (en realidad uso dos transparencias una sobre otra)

Un saludo
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