Как тот факт, что резистор, используемый для ограничения тока светодиода, рассеивает часть энергии, направляемой в приложениях освещения?

Светодиоды не могут быть подключены напрямую к источнику питания - только последовательно с токоограничивающим резистором. Это означает, что при включении светодиода некоторая мощность рассеивается этим светодиодом, а некоторая мощность рассеивается резистором. Что означает, что некоторая энергия потрачена впустую.

Теперь предположим, что мне нужно сконструировать мощный источник света - осветительный прибор для дома или автомобильную фару - в котором в качестве источника света используются светодиоды. Мне придется подключить все светодиоды через резисторы.

Я думаю, что эти резисторы будут тратить довольно много энергии.

Как решается эта проблема при использовании светодиодов для освещения?

Светодиоды любят питаться от постоянного источника тока, т.е. постоянный ток независимо от напряжения, необходимого для этого. На практике для простых приложений мы предполагаем фиксированное прямое падение напряжения и используем резистор для достижения правильного тока.

Однако при таких изменениях, как изменение процесса, температура и т. Д., Прямое напряжение и, следовательно, ток, будут меняться. Для простых приложений это не проблема, но для приложений большой мощности, таких как вы упомянули, это становится проблемой, и поэтому резисторы не используются.

Решение состоит в том, чтобы включить обратную связь в цепь. Как часть схемы управления, будет измеряться ток и контролироваться напряжение на светодиоде, чтобы всегда поддерживать ток на желаемом значении; в качестве полезного бонуса это также дает вам возможность затемнить светодиод, уменьшая ток.

Как вы указали, если мы превращаем избыточное напряжение в тепло, оно оказывается довольно неэффективным (это форма линейного регулятора )

Решение состоит в том, чтобы использовать импульсный регулятор, который включает напряжение либо полностью, либо полностью выключено. Конденсатор используется для «усреднения» этого напряжения, и, изменяя соотношение времени, в течение которого оно было выключено, мы контролируем среднее напряжение. Все с эффективностью 90% +.

Если вам интересно, то обычно используемая схема - это понижающий преобразователь

И если вы хотите узнать больше, то эти два видео с Говардом Джонсоном и Бобом Пизом очень хороши,

Управление мощными светодиодами без ожогов - часть 1

Управление мощными светодиодами без ожогов - часть 2

Светодиоды могут быть напрямую подключены к источнику питания, просто этот источник питания должен регулироваться по току, а не по более обычному регулированию по напряжению.

Импульсные источники питания используются для обеспечения высокой эффективности при преобразовании одного напряжения и тока в другую комбинацию напряжения и тока. Поскольку напряжение, умноженное на ток, является мощностью, выходное напряжение x тока не может превышать выходное напряжение x тока. В действительности, будет некоторая неэффективность, поэтому выходное напряжение x current будет немного меньше, чем входное напряжение x current. Эффективность 90% - это хорошо. 95% эффективность исключительно хорошая. Стандартные источники питания обычно находятся в диапазоне эффективности 80-90%.

Регулирует ли источник питания напряжение или ток, зависит от того, как получен сигнал обратной связи. Блок питания попытается обнулить разницу между входным опорным сигналом и сигналом обратной связи. Если сигнал обратной связи пропорционален выходному току, он будет регулировать этот ток.

Пример импульсного источника питания, управляющего током через ряд светодиодов, см. На схеме моей светодиодной фары KnurdLight., Основная задача этой схемы - запустить примерно 20 мА через цепочку из 4 белых светодиодов, что требует всего около 13 В. Входная мощность составляет две ячейки АА, которые обеспечивают около 3 В. Основными частями повышающего преобразователя являются катушка индуктивности L1, транзистор Q2 в качестве переключателя и диод D1. Ток на светодиоды выходит из точки подключения P1 и возвращается в P2. Обратный ток протекает через токочувствительный резистор R6. ПИК имеет внутреннюю 600 мВ ссылки фиксированного напряжения. Напряжение на R6 пропорционально току светодиода, который сравнивается с опорным значением 600 мВ внутри PIC. Микропрограмма в PIC использует этот однобитный индикатор высокого / низкого уровня для управления переключателем Q2.