Comment le fait que la résistance utilisée pour limiter le courant LED dissipe une partie de l'énergie adressée dans les applications d'éclairage?

Les LED ne peuvent pas être connectées directement à une source d'alimentation - uniquement en série avec une résistance de limitation de courant. Ce qui signifie que lorsque la LED est alimentée, une partie de l'énergie est dissipée par cette LED et une partie de l'énergie est dissipée par la résistance. Ce qui signifie que de l'énergie est gaspillée.

Supposons maintenant que je doive construire une puissante source de lumière - un luminaire de maison ou un phare de voiture - qui utilise des LED comme source de lumière. Je vais devoir connecter toutes les LED via des résistances.

Je suppose que ces résistances gaspilleront pas mal d'énergie.

Comment ce problème est-il résolu lors de l'utilisation de LED pour l'éclairage?

Les LED aiment être alimentées avec une source constante de courant, c'est-à-dire. un courant fixe quelle que soit la tension nécessaire pour y parvenir. Dans la pratique, pour des applications simples, nous supposons une chute de tension directe fixe et utilisons une résistance pour obtenir le courant correct.

Cependant, avec des changements tels que la variation du processus, la température, etc., la tension directe, et donc le courant, changeront. Pour les applications simples, ce n'est pas un problème, mais pour les applications à haute puissance comme vous le mentionnez, cela devient un problème et les résistances ne sont donc pas utilisées.

La solution consiste à inclure un retour d'information dans le circuit. Dans le cadre des circuits de commande, le courant sera mesuré et la tension aux bornes de la LED contrôlée pour toujours maintenir le courant à la valeur souhaitée; comme un bonus utile, cela vous donne également la possibilité d'atténuer la LED en réduisant le courant.

Comme vous le faites remarquer, si nous transformons l'excès de tension en chaleur, cela finit par être assez inefficace (c'est une forme de régulateur linéaire )

La solution consiste à utiliser un régulateur à découpage qui met la tension soit complètement en marche, soit complètement coupée. Un condensateur est utilisé pour "faire la moyenne" de cette tension, et en changeant le rapport entre le temps allumé et le temps éteint, nous contrôlons la tension moyenne. Le tout avec une efficacité de 90% +.

Si vous êtes intéressé, alors un circuit couramment utilisé est un convertisseur abaisseur

Et si vous souhaitez approfondir, ces deux vidéos avec Howard Johnson et Bob Pease sont extrêmement bonnes,

Conduire des LED haute puissance sans se brûler - Partie 1

Conduire des LED haute puissance sans se brûler - Partie 2

Les LED peuvent être directement connectées à une alimentation, juste que cette alimentation doit être régulée en courant au lieu de la tension la plus courante.

Les alimentations à découpage sont utilisées pour obtenir une bonne efficacité lors de la conversion d'une tension et d'un courant en une combinaison différente de tension et de courant. Étant donné que la tension multipliée par le courant est la puissance, la tension x le produit sortant ne peut pas dépasser la tension x le produit entrant. En réalité, il y aura une certaine inefficacité, donc la tension de sortie x le courant sera un peu inférieure à la tension d'entrée x le courant. Une efficacité de 90% est assez bonne. Une efficacité de 95% est exceptionnellement bonne. Les alimentations électriques standard sont généralement dans la plage d'efficacité de 80 à 90%.

Le fait que l'alimentation régule la tension ou le courant dépend de la manière dont le signal de rétroaction est dérivé. L'alimentation tentera d'annuler la différence entre le signal de référence d'entrée et le signal de retour. Si le signal de rétroaction est proportionnel au courant de sortie, il régulera ce courant.

Pour un exemple d'une alimentation à découpage contrôlant le courant à travers une chaîne de LED, voir le schéma de ma lampe frontale LED KnurdLight. La tâche principale de ce circuit est de faire fonctionner une tension à peu près constante de 20 mA à travers une chaîne de 4 LED blanches, ce qui nécessite environ 13V au total. La puissance d'entrée est de deux cellules AA qui fournissent environ 3V. Les parties principales du convertisseur élévateur sont l'inductance L1, le transistor Q2 comme interrupteur et la diode D1. Le courant vers les LED sort du point de connexion P1 et revient à P2. Le courant de retour circule à travers la résistance de détection de courant R6. Le PIC a une référence de tension fixe interne de 600 mV. La tension à travers R6 est proportionnelle au courant LED, qui est comparé à la référence 600 mV à l'intérieur du PIC. Le firmware du PIC utilise cet indicateur haut / bas d'un bit pour contrôler le commutateur Q2.