Courant constant pour une LED 20W

Quelqu'un peut-il expliquer les circuits "à courant constant"?

1. Quand sont-ils nécessaires?
2. Que se passe-t-il sans un?
3. Quelle est la version la plus simple d'un tel circuit?

J'ai acheté des LED 20W sur ebay dans le but de faire un vélo léger. "Simple", je pensais, "La LED et la batterie de mon ordinateur portable sont toutes les deux de 11Vdc, donc je vais juste les connecter."

Je n'ai pas vraiment essayé cela, mais un ami d'EE a suggéré que si je le fais, cela consommera trop de courant et s'épuisera - mais il ne savait pas pourquoi; il ne fait pas d'électronique de puissance.

La plupart des circuits de contrôle LED ont juste une résistance série pour contrôler le courant LED. C'est correct si la tension d'alimentation est plus ou moins constante, mais si la tension varie, le courant et la luminosité des LED varieront également. Si vous voulez une luminosité constante, vous voulez également un courant constant . Cela signifie que la résistance série doit varier avec la tension d'alimentation. Il s'agit du circuit le plus simple pour cela:

Il s'agit d'une source de courant constant dimensionnée pour 1mA, ce qui est trop peu pour votre application, mais le principe reste le même. La tension base-émetteur du transistor est de 0,6 V, donc étant donné que le zener crée une chute de 5,6 V entre et la base du transistor, il reste 5 V pour la résistance. . $V_+$$\dfrac{5V}{5k\Omega} = 1mA$

Si votre LED est de 20 W à 11 V, vous avez besoin de 1,8 A de courant, je vais donc calculer les autres composants pour cette valeur. Remplacez le zener par 3 x 1N4148, cela vous donne une baisse de 0,6 V sur R1 (trois diodes parce que nous utiliserons un darlington, qui a 2 x 0,6 V entre la base et l'émetteur). . Le transistor Darlington TIP125 a un de 1000, R2 devrait être . Étant donné que pour le transistor est de 2 V et que vous avez une chute de tension supplémentaire sur R1 de 0,6 V, vous aurez besoin d'une alimentation de 14 V pour être sûr qu'il reste assez pour la LED! Le Darlington dissipera$R1 = \dfrac{0.6V}{1.8A} = 0.33\Omega / 1W$
$H_{FE}$$\dfrac{10V}{1.8A / 1000} = 5k\Omega$
$V_{CE(SAT)}$
$2V \times 1.8A = 3.6W$, vous devrez donc le monter sur un dissipateur de chaleur.

une note sur les sources de courant:
Les sources de courant sont le double des sources de tension, qui sont plus courantes; nous les utilisons tout le temps dans les alimentations. Cette dualité signifie que certains paramètres sont opposés les uns aux autres.
Alors qu'une source de tension tentera de maintenir la tension à sa sortie constante quelle que soit la charge, une source de courant gardera le courant de sortie constant quelle que soit la charge. Cela signifie que pour une source de courant, la tension de sortie variera, comme pour une source de tension, le courant sera variable.
Une source de tension idéale aura une impédance de sortie nulle, une source de courant idéale aura une impédance de sortie infinie. Et tandis qu'une source de tension idéale ne doit jamais être court-circuitée parce que le courant ira à l'infini, une source de courant idéale ne doit jamais être laissée ouverte, car la tension qui détermine le courant réglé ira à l'infini.

P = V * I. Dans votre cas pour la LED, P = 20 W, V = 11 V et donc I = 1,82 A.

Pour piloter correctement la LED, vous devrez limiter le courant à 1,82 A. (vous devrez également fournir un dissipateur de chaleur adéquat car 20 W, c'est beaucoup d'énergie à dissiper et la plupart sera sous forme de chaleur !!! ! .... mais c'est une autre affaire)

Les diodes, utilisant une jonction PN, ont une chute de tension directe, dans votre cas, cette chute est de 11 V. En se référant à la fiche technique de la diode, elles incluront une courbe VI, cela indiquera la quantité de courant qui circule pour une tension donnée. Lorsque vous examinez cette courbe, vous remarquerez que le courant se dirige vers l'infini pour la chute de tension donnée. Si vous permettez que cela se produise, votre diode s'éteindra simplement.

La méthode la plus simple pour limiter le courant est d'utiliser une résistance. V = I * R. Pour une chute de tension donnée, une résistance fixe limitera le courant à une quantité fixe.

En supposant que vous avez une batterie de 18 V et une LED de 11 V, la différence, 7 V devra être supprimée à travers la résistance. C'est corrigé. Le courant souhaité, de 1,82 A, est également fixé. En réarrangeant l'équation, vous obtenez R = V / I => R = 3,8 ohms. Cette résistance devra être évaluée à un minimum de 12 W. C'est une grande résistance qui deviendra chaude !!!!

Le soulève le deuxième problème - la chaleur. À un total de 32 W pour se dissiper, vous aurez besoin d'un dissipateur thermique sérieux.

Vous pouvez probablement supprimer la résistance et la remplacer par un circuit à courant contrôlé basé sur un transistor et / ou des mosfets mais je laisserai cela à quelqu'un d'autre pour répondre. Le même problème de dissipation thermique peut toujours être présent selon la conception du circuit !!!

Je sais que vous avez mentionné que vous aviez une pile 11 V et une DEL 11 V. À moins que la LED n'ait un circuit de limitation de courant intégré ou que la batterie ne l'ait fait, il sera difficile de la faire fonctionner à la même tension (en fonction de la courbe VI de la diode) sans convertisseur élévateur.

1. Lorsque vous utilisez un dispositif d'alimentation non linéaire, comme une LED. Un autre exemple notable est celui des lampes et des lasers à décharge.

2. Quelque chose brûle ou explose. LED ou alimentation. Ou les deux :-)

3. Pour 20 W, la seule solution raisonnable est un circuit DC-DC à courant constant, mais ce n'est pas simple. La solution la plus simple est un régulateur linéaire avec un transistor BJT puissant, mais cela dissipera au moins 10W de chaleur. Une simple résistance ne vous donnera pas de courant linéaire, mais acceptable dans les cas de faible puissance (disons pour 0,1 W).

Si vous voulez un simple pilote LED à courant constant, sur All About Circuits, nous en avons conçu un .

Cependant, il n'est évalué qu'à 1W. Vous auriez probablement besoin de mettre à jour le fet et le pilote pour le faire fonctionner à 20W, le fet aurait également besoin d'un dissipateur thermique et vous auriez probablement besoin d'un plus grand inducteur.

un d. 1) Chaque fois que vous utilisez des voyants d'alimentation et que vous ne voulez pas qu'ils brûlent.

un d. 2) La clé est l'interdépendance chaleur-courant. En bref, lorsque les diodes chauffent, leur résistance dynamique diminue, ce qui entraîne une augmentation supplémentaire du courant. Une sorte de réaction en chaîne. Donc, si vous ne dissipez pas toute la chaleur, votre LED peut facilement brûler.

Du point de vue de l'utilisateur final, une autre chose est que la quantité de lumière émise par les LED est proportionnelle au courant et la dépendance courant-tension est très non linéaire. Ainsi, il est beaucoup plus difficile de contrôler précisément la luminosité en contrôlant la tension.

un d. 3) La façon la plus simple, mais inefficace de le faire, est de connecter une résistance série qui compensera une partie de la dépendance négative du courant thermique de la LED. En effet, pour les résistances, cette dépendance est opposée dans la direction (mais pas dans la forme). Vous n'aurez donc pas vraiment un courant constant, mais votre LED sera plus sûre. Pour les tests de base, vous pouvez également simplement ajouter un fusible pour protéger votre LED.