dimensionamento alimentatore per led

[simp13]

salve a tutti,
scrivo perchè ho bisogno di un aiuto.
Ho un sistema dotato di 15 (o 16) led (tipo golden dragon plus della osram), aventi le seguenti caratteristiche:
Vf min = 2,7 V
Vf typ = 3,2 V
Vf max = 3,7 V
la corrente tipica è di 350 mA, e puo' variare da 100 a 1000 mA.
Devo dimensionare un alimentatore;
1) nn so se mi conviene mettere in serie o in parallelo i led (la tens di 3,2 mi sembra un po' poco mettendoli in parallelo, ma se li metto in serie quando mi si rompe uno si spegne tutto, a quello ke ho capito).
2) volendoli mettere in serie avrei una tensione di circa 48V: l'alimentatore che scelgo che tensione dovrà avere?? maggiore o minore di 48V???
I led hanno un consumo di circa 198Wh/giorno, e quindi ho considerato una capacità dell'alimentatore di circa 1547 Wh....per sapere gli Ampere devo dividere x la tensione dell'alimentatore stesso giusto?? ma la tensione dipende da quella dei led??
insomma...chiedo a qualcuno di illuminarmi, dato che di elettrotecnica non ne so nulla!!!
grazie mille

[Naraj]

Facciamo 2 calcoli.

Tensione led 3,2 V
corrente led 350 mA

Con 15 led in serie, avremo bisogno di un alimentatore di 48-50 Volt. quest'ultimo deve erogare una corrente di almeno 1 A (per sicurezza).
In questo collegamento serie, è molto difficile che un led si bruci, ma non è impossibile.

Con 15 led collegati in parallelo, l'alimentatore deve erogare almeno 7-8 A (per sicurezza). La sua tensione di uscita dovrebbe essere di 3-3,5 Volt. Questo alimentatore è di difficile reperibilità.

Due serie di 8 led poste in parallelo. In questo caso,avremo bisogno di almeno 24 volt e una corrente di 1,5-2 A.

Se usiamo un alimentatore comune, avremo bisogno di mettere in serie ai led una resistenza per regolare la loro giusta tensione e corrente di funzionamento.
In questo caso specifico, sarebbe meglio usare un alimentatore stabilizzato in tensione e in corrente. Con questo alimentatore, si potrebbe eliminare le resistenze.
In entrambi gli alimentatori, la loro potenza dovrà essere di almeno 50 Watt (sempre per sicurezza).

Naraj.

[antonio60]

Ciao,

potresti anche pensare a 3 gruppi in parallelo composti ognuno da 5 led in serie.

La tensione dell'alimentatore sarebbe di
3.2 * 5 = 16V diciamo 18 Volt
meglio 18,5V - 19V valore abbastanza tipico per alimentatori da notebook

La correte visto che ogni serie sarà attraversata da 350mA la puoi stimare
350 * 3 = 1050 mA quindi un alimenatorino da 1.5A basta e avanza

Quelli da notebook di solito sono sui 3A ma ne trovi anche da 6A quindi sarebbero OK


Venimo alla resistenza che io metterei comunque!!!
Poi optare per:
3 resistenze una per ogni catena di 5 led,
1 resistenza in serie ai 3 paralleli


Esempio 1-
3 catene composte da una serie di 5 Led e una resistenza

Le tre resistenze sarebbero ovviamente tutte uguali e puoi calcolare il valore facendo così

Valim = tensione dell'alimentatore
Vdiod = Tensione ai capi di un diodo
I = corrente totale nella serie

Ipotesi
Valim = 19 V
V diod = 3.2 V
I = 350mA = 0.35A

R= (Valim-(5 * Vdiod)) / I = (19-(5 *3.2)) /0.35 = (19 - 16)/.35 = 3/.35 = 8.57 ohm

Quindi commercialmente
una resistenza della SERIE E24 da 8.2 ohm
una resistenza della SERIE E96 da 8.45 ohm

di che potenza?
W = R * I^2 = 8.2 * 0.35^2 = 8.2 * 0.1225 = 1W
W = R * I^2 = 8.45 * 0.35^2 = 8.2 * 0.1225 = 1W

Quindi direi in ogni caso 2W


Esempio 2-
1 sola resistenza in serie ai 3 paralleli di led

Calcola il valore della resistenza facendo così

Valim = tensione dell'alimentatore
Vdiod = Tensione ai capi di un diodo
I = corrente totale nelle serie

Ipotesi
Valim = 19 V
V diod = 3.2 V
I = 350 * 3 = 1,050A

R= (Valim-(5 * Vdiod)) / I = (19-(5 * 3.2)) /0.35 = (19 - 16)/1.050 = 3/1.050 = 2.86 ohm

Quindi commercialmente
una resistenza della SERIE E24 da 2.7 ohm
una resistenza della SERIE E96 da 2.87 ohm

di che potenza?
W = R * I^2 = 2.7 * 1.050^2 = 2.7 * 1.1025 = 3W
W = R * I^2 = 2.87 * 1.050^2 = 2.87 * 1.1025 = 3W

Quindi direi in ogni caso 5W

Analisi per una decisione finale:

Se si brucia un led nel caso 1 (3 resistenze) le due catene rimaste non sarebbero minimamente influenzate
Se si buciano 2 led 1 per ogni catena la catena rimasta non sarebbe minimamente inflenzata

Nel caso 2 (una sola resitenza) invece si avrebbe che:
la caduta ai capi della resistenza si abbasserebbe e occorre controllare he ciò non porti danni alle catene adiacenti.

Nel caso i 1 led bruciato passa
la caduta di tensione sulla resistenza passerebbe
da
V= R * I = 2.7 * 1.050 = 2.835 V
a
V= R * I = 2.7 * 0.700 = 1.89 V

e la tensione ai capi di ogni sigolo led passerebe da 3.2V a
Vled = (Valim - Vr)/5 = (19 - 1.89) / 5 = 17.11 / 5 = 3.42 V
comunque ancora nella norma

Nel caso di 2 led bruciati
la caduta di tensione sulla resistenza passerebbe
a
V= R * I = 2.7 * 0.350 = 0.945 V

e la tensione ai capi di ogni sigolo led passerebe da 3.2V a
Vled = (Valim - Vr)/5 = (19 - 0.945) / 5 = 18.055 / 5 = 3.61 V
al limite ma comunque ancora nella norma


questo se io non ho sbagliato a fare i conti!!!

[simp13]

mmmhh....io avevo optato x questa soluzione:
5 gruppi in parallelo dotati di 3 led ciascuno.
la singola serie avrà una tensione pari a 9,6 V e quindi ho pensato ad una resistenza per ogni serie:
il dimensionamento della resistenza è dato dal rapporto della differenza di tensione tra l’accumulatore e la serie di led e la corrente circolante nella serie (data dal rapporto tra l’assorbimento della serie = 3,3 W, e la tensione della serie = 9,6 V).
La resistenza cosi dimensionata sarà pari a 6,99 Ohm. (la tensione dell'accumulatore è d 12 V)
L'accumulatore l'ho dimensionato con questa formula:
Qb = (Ecmax Ng)/(ηg DOD) (Wh)
con Ecmax = massimo energia richiesta dal carico
Ng= num di giorni di autonomia
e gli altri 2 fattori coeff della batteria.
per passare in Ah ho poi diviso x la tensione della batt (12 V) ottenendo 140 Ah.
ho sbagliato qualcosa?????
grazie mille!

[antonio60]

Originalmente inviato da simp13

mmmhh....io avevo optato x questa soluzione:
5 gruppi in parallelo dotati di 3 led ciascuno.
la singola serie avrà una tensione pari a 9,6 V e quindi ho pensato ad una resistenza per ogni serie:
il dimensionamento della resistenza è dato dal rapporto della differenza di tensione tra l’accumulatore e la serie di led e la corrente circolante nella serie (data dal rapporto tra l’assorbimento della serie = 3,3 W, e la tensione della serie = 9,6 V).
La resistenza cosi dimensionata sarà pari a 6,99 Ohm. (la tensione dell'accumulatore è d 12 V)
L'accumulatore l'ho dimensionato con questa formula:
Qb = (Ecmax Ng)/(ηg DOD) (Wh)
con Ecmax = massimo energia richiesta dal carico
Ng= num di giorni di autonomia
e gli altri 2 fattori coeff della batteria.
per passare in Ah ho poi diviso x la tensione della batt (12 V) ottenendo 140 Ah.
ho sbagliato qualcosa?????
grazie mille!

l’assorbimento della serie = 3,3 W (questo dato pur prossimo al reale non capisco da dove arrivi)

[simp13]

ogni led assorbe 1,1 W...quindi ho moltiplicato x 3...visto ke la serie è di 3.
giusto??

[antonio60]

Originalmente inviato da simp13

ogni led assorbe 1,1 W...quindi ho moltiplicato x 3...visto ke la serie è di 3.
giusto??

Si, puoi prendere anche quel dato, ma questo significherà che

I led = P/V = 1.1 / 3.2 = 0.3438 A
che è lo stesso he fare
I led = P/V = 3.3 / 9.6 = 0.3438 A

di solito però il costruttore non da il parametro della potenza ma
Vmin - Vtyp - Vmax
Imin - Ityp - Imax

e quindi nel calcolo si opta per forzare un valore di corrente nella serie (per praticità)


Quasi OT

Dal sito della OSRAM se ptesse interessare a qualcuno

Golden DRAGON Plus di Osram: tutte le armi necessarie per vincere insieme! La richiesta di qualità della luce e di potenza emessa, in tutte le tonalità di bianco, sia per applicazioni di illuminazione di interni che di street lighting è in continuo aumento ed OSRAM Opto Semiconductors risponde fornendo ai progettisti tutte le armi necessarie per vincere insieme. In un solo prodotto, tutte le caratteristiche che fanno di un LED una sorgente luminosa affidabile, potente e stabile: il Golden DRAGON Plus. Con i sui 120 lumen a 350mA è il LED più efficiente presente sul mercato, ideale per realizzare corpi illuminanti stradali in cui il risparmio energetico è una richiesta fondamentale.
La qualifica Automotive garantisce le prestazioni anche in condizioni ambientali estreme quali alta temperatura ed umidità, inoltre, è assicurata la continuità del prodotto nel tempo senza il rischio di modifiche del package o del solder pad.
Anche la resistenza termica è sensazionale, 6.5 K/W rispecchia un ottimo package in grado di trasferire all'area dissipativa il calore generato nella conversione elettro-ottica. Come se non bastassero già queste qualità a rendere la famiglia Golden DRAGON Plus straordinaria, anche il Life Time è sorprendente: ben oltre le 100.000 ore, L70, a 350mA con una temperatura di solder di 55°C. A differenza della temperatura di giunzione che non è direttamente misurabile, la temperatura di solder è il valore misurato sul piedino del LED a regime termico che quindi può essere direttamente controllata dal progettista.
La famiglia è completa con le versioni monocromatiche che, anche per il rosso e per il giallo, sono alimentabili fino ad 1A.

Per qualunque design e qualunque realizzazione ci sono LED adatti alle esigenze di progettazione. In Distar, partner OSRAM nella distribuzione, è disponibile uno specializzato supporto tecnico pre e post vendita in grado di suggerire le soluzioni più appropriate per ogni applicazione