Lampeggio led

[CarloRoma63]

Originalmente inviato da pieri70

Letto un po' di più...
Ho scoperto che per i led in serie si sommano i volt che non devono mai superare i volt della lipo.
quindi volendo mettere 4 luci di via
una rossa (2.0-2.8V - considero 2.4V)
una verde (3.0-3.8V considero 3.4V)
due bianche (3.2-4.0V considero 3.6V)

Mettiamo che li faccia andare a 200mA

Conviene che io faccia due circuiti da mettere in parallelo, uno con il led rosso più verde (2.4+3.4=5.8V) ed uno con 2 bianchi (3.6*2=7.2V)

I volt in eccesso per il primo circuito sono 11.1-5.8=5.3V
V=A*Ohm > 5.3=0.2*Ohm Da cui ho Ohm=5.3/0.2=26.5Ohm
W=V*A = 5.3*0.2= 1.06W

Il circuito sarebbe questo:

ledcalculator.net primo circuito
Occorre una resistenza da 27 ohm 2 watt (perchè non esistono tagli intermedi tra 1.06 e 2W?)
L'energia totale consumata dal circuito è 2240 milliwatt.
L'energia totale tratta dal circuito è di 200 milliampere.

Il secondo circuito (2 bianchi - 7.2V) sarebbe:
Volt in eccesso = 11.1-7.2=3.9V
V=A*Ohm > 3.9=0.2*Ohm Da cui ho Ohm=3.9/0.2=19.5Ohm
W=V*A = 3.9*0.2= 0.78W

ledcalculator.net secondo circuito
Occorre una resistenza da 20 ohm 1 watt.
L'energia totale consumata dal circuito è 2240 milliwatt.
L'energia totale tratta dal circuito è di 200 milliampere.

I due circuiti in parallelo dovrebbero consumare 2240*2=4480mW e 400mA ovvero 4,5W e 0.4A, non mi sembra tanto, no?

Sbaglio qualcosa??

Se volessi fornire più ampere (metti un po' di prove a 300mA e a 700mA - questi ultimi indicati nel file di specifiche dei led) basta che cambio il valore nella formula e ricalcolo di conseguenza Ohm e W?
Giusto?

Partiamo dal presupposto che i led sono dei diodi, quindi hanno una curva di funzionamento fortemente non lineare. In pratica, li possiamo assimilare ad un "generatore di tensione" V0 (con il positivo rivolto verso l'anodo) con in serie una piccola resistenza Ri. Il led si accende quando la tensione applicata supera V0; la corrente che vi scorre è pari a (Vcc - V0)/Ri, dove Vcc è la tensione applicata. Essendo la Ri molto piccola, bastano piccole variazioni di tensione Vcc o di V0 (magari solo per effetto di variazioni di temperatura) per avere grandi variazioni di corrente. Per evitare questo fenomeno, si pone in serie al led una R che, sommandosi alla Ri, rende la curva di funzionamento meno ripida. La nuova formula sarà quindi

I=(Vcc-V0)/(Ri+R)

Alimentare un led (od una serie di led) direttamente dalla batteria, senza inserire una resistenza R, significa a non poter gestire quale sarà la corrente che attraverserà il led.

La tensione V0 e la Ri dipendono notevolmente, come hai già spiegato, dal colore del led. Questo spiega perchè non è mai semplicissimo mettere in serie o in parallelo dei led di colore diverso.

Una volta ben chiari questi concetti, si tratta solo di applicare la legge di Ohm.

Da un punto di vista pratico, più led si mettono in serie e più piccola potrà essere la R che gli si mette in serie. Ricordo che quando due o più componenti sono in serie vi scorrerà la stessa corrente e la tensione ai capi della serie sarà uguale alla somma delle tensioni ai capi dei singoli elementi che la compongono.

Supponiamo quindi di avere 3 led verdi che, leggendo i tuoi dati, hanno una V0 di 3,0V e dobbiamo calcolare la R da mettere in serie al circuito per avere 200mA di assorbimento.

Per prima cosa dobbiamo conoscere con precisione la V0, quindi colleghiamo il led ad un alimentatore regolabile e, partendo da 0V e misurando la corrente che assorbe, aumenteremo la tensione fino a quando il led assorbirà almeno 5 mA (corrente di soglia). Quella che otterremo è la V0 di quel led. Ipotizziamo, per semplicità di calcolo, che la V0 del nostro led sia realmente di 3,0V.

Se poi lo alimentiamo a 100mA (ad esempio) e misuriamo che la tensione raggiungerà i 3,3V, avremo trovato che la Ri provoca 0,3V di caduta di tensione. Applicando Ohm abbiamo che R=V/I=0,3/0,1=3 Ohm. Per semplicità abbiamo trascurato la corrente di soglia di 5 mA.

Avremo quindi il circuito composto dai tre led e dalla R, quindi da tre generatori ideali da 3,0V + 3 Ri da 3 Ohm + la R che è incognita. Sappiamo anche che dobbiamo alimentare il tutto con una batteria Vcc da 12,6V, quindi la somma delle tensioni sui tre led e sulla R dovrà essere appunto 12,6V.
Iniziamo a sommare le tensioni dei tre generatori ideali ed avremo 9V. Sottraendo questa tensione dalla Vcc, rimangono 3,6V di caduta di tensione ai capi delle tre Ri sommate alla R. Applicando ancora Ohm, calcoliamo la somma di tutte le R del circuito: R=V/I=3,6/0,2=18 Ohm. Sapendo che la somma delle tre Ri è uguale a 9 Ohm, la R sarà da 9 Ohm.

Possiamo anche calcolare la corrente che scorrerebbe sui led nel caso in cui li collegassimo direttamente alla Vcc senza la resistenza R: I=V/R=3,6/9=0,4 A, cioè 400mA. Confrontando questa corrente con quella massima ammissibile dal led, possiamo verificare subito se i led si brucerebbero a no.

Da un punto di vista energetico, è evidente che più led riusciamo a mettere in serie e meno potenza verrà sprecata dalla resistenza R in quanto, a parità di corrente da farvi scorrere, sarà minore la caduta di tensione che dovrà provocare.

Tutti questi ragionamenti presuppongono che la Ri sia costante per tutto il range di funzionamento del led. Questa affermazione protrebbe non essere assolutamente vera, quindi conviene premunirsi di resistenze di valore vicino alla R calcolata e verificare quale resistenza ci permette di ottenere esattamente la corrente richiesta.


Carlo