Kazalo po www.elektron.si forumu www.elektron.si

 
 Pomoč pogostih vprašanjPomoč pogostih vprašanj   IščiIšči   Seznam članovSeznam članov   Skupine uporabnikovSkupine uporabnikov   Registriraj seRegistriraj se 
   recentZadnjih 20 razprav  Tvoj profilTvoj profil   Prijava za pregled zasebnih sporočilPrijava za pregled zasebnih sporočil   PrijavaPrijava 

Bele LED na Li-ion baterijo

 
Objavi novo temo   Odgovori na to temo    Kazalo po www.elektron.si forumu -> Elektrotehnika - splošna debata
Poglej prejšnjo temo :: Poglej naslednjo temo  
Avtor Sporočilo
flomaster



Pridružen/-a: Ned Jan 2014 21:23
Prispevkov: 52
Kraj: Kranjsterdam

PrispevekObjavljeno: Tor Apr 14, 2015 10:03:30    Naslov sporočila: Bele LED na Li-ion baterijo Odgovori s citatom

Ali obstaja kakšno posebno vezje za napajanje belih LED diod z eno baterijo Li-ion. Poskušal sem izračunati s preduporom za LED, ampak se mi ne izide, saj je polna baterija skoraj 4,2V in prazna okoli 3V, kar je za belo LED diodo po podatkih premalo, če izhajam da rabi od 3,2V do 3,6V. Tudi če upoštevam napetost baterije od 3,6V do 4,2V se s preduporom tok preveč spreminja.
Ali obstaja kakšno vezje za stabilno tokovno regulacijo toka skozi LED, na katerem je minimalni padec napetosti. Tisti tokovni regulatorji po vzorcu LM317 imajo prevelik padec napetosti.
Nazaj na vrh
Poglej uporabnikov profil Pošlji zasebno sporočilo
reber
moderator


Pridružen/-a: Pet Nov 2007 8:00
Prispevkov: 1933
Kraj: Bled

PrispevekObjavljeno: Tor Apr 14, 2015 22:06:15    Naslov sporočila: Odgovori s citatom

Nič nisi napisal kakšne bele LED diode bi rad napajal, so to mogoče klasične 5mm z nazivnimi 20mA, so to mogoče 0,5W, 1W, 3W, 5W, 10W, ... bele LED Question

Ne glede na vrsto zgoraj omenjenih belih LED diod so napetostne karakteristike za bele LED z enim čipom bolj ali manj enake. Take bele LED diode svetijo že pri manj kot 3V, seveda pa je tok v tem primeru precej nižji od nazivnega. Svetilnost v tem primeru je seveda nižja, tok in poraba prav tako.
Pri LED z večjim številom čipov in zaporedni vezavi teh čipov, je seveda napetostna karakteristika temu primerna, v bistvu enaka, kot če bi enako vezavo sestavil z enojnimi LED diodami (enojna = z enim čipom).

Tole, kar sem napisal, boš najlažje razumel, če sestaviš osnovno vezavo ene same LED diode s preduporom in narediš meritve pri različnih napetostih ali bolje pri različnih tokovih skozi LED in videl boš zelo zanimivo krivuljo grafa, če boš narisal graf, to tudi priporočam.

Kar se tiče samega vezja, ga sam še nisem zasledil, saj bi moral biti vrste step-down/step-up, režim delovanja bi bil odvisen od napetosti baterije. Nerodno je, ker je napetost baterije tako blizu napetosti LED diode in je zato zadeva lahko precej zoprna če gre za napajanje ene same LED diode in je ta za povrh še 1W ali celo 3W in podobno, saj so tokovi potem večji, kar postane še nekoliko bolj zoprno.

V primeru napajanja večjega števila belih LED diod na eno litijevo baterijo vsekakor priporočam step-up pretvornik napetosti, tja do ene zdrave meje in primernega izkoristka. Napetost lahko brez težav dvigneš na 10V in celo precej več že z uporabo step-up konverterja z dušilko. Malo poglej poceni vezja na ebayu, sam sem delal poskuse s tistimi malimi, ki na izhodu dajejo 5V za USB porabnike, našel sem eno vezje, ki ga lahko nastavim do maksimalno 12V izhodne napetosti. S takim vezjem sem napajal 3 zaporedno vezane 0,5W bele LED diode in dobil zelo dobre rezultate in dober izkoristek.

Če izkoristek ni tako zelo pomemben in boš napajal eno samo belo LED ali mogoče le nekaj belih LED, potem ti priporočam uporabo najbolj enostavnega in poceni napetostnega pretvornika z USB izhodom, ki deluje z vhodno napetostjo od recimo 2,5V do nekje 4,5V kar ustreza Li-ion bateriji in še več. Dobljenih 5V ki so stabilni v celem napetostnem obsegu baterije, lahko uporabiš za napajanje LED diode s preduporom. V tem primeru bo precejšen del izgubljen kot padec na preduporu, ampak bo pa zelo enostavno in tudi zanesljivo.

Za velike izkoristke pa zadeva sploh ni preprosta, žal, lahko se zelo zakomplicira in pojavi se vprašanje če se sploh splača.

Namesto ene litijeve baterije lahko uporabiš 2 ali 3 celice zaporedno in uporabiš step-down pretvornik napetosti, vendar v tem primeru polnjenje baterije ne bo več tako zelo enostavno, saj potrebuješ še balanser ali BMS (battery management sistem), verjetno si na to že pomislil in nisi edini, tudi sam sem se dolgo časa ukvarjal s tem vprašanjem in pristal na eni sami celici oziroma vzporedni vezavi večih, saj je polnjenje sila preprosto, brez balanserja in BMS, treba je samo paziti da se ne preseže maksimalne napetosti 4,2V in da se baterija ne izprazni pod 3V, za dolgo življensko dobo pa ne preko 4,1V in ne pod 3,2V, to sicer pomeni manjšo kapaciteto za nekaj malega % in nekajkrat večje število ciklov za baterijo, kar pomeni daljšo življensko dobo.

Uff, sem se razpisal, to pa zato, ker sem se s podobnim problemom in dilemo ukvarjal tudi sam pred nekaj leti in še danes mi ne da miru in še danes bi to rad še izboljšal.

Mimogrede bi še omenil, prejšnji teden sem dobil eno baterijsko svetilko iz DX in sicer z napajanjem z eno baterijo 18650, svetilka ima mislim da 3W ali še več LED diodo, sveti kot nora, vendar... notri je vezje, ki nudi 3 stopnje svetilnosti, hitro utripanje in SOS utripanje po morsejevi abecedi... klasična svetilka ali kitajska šara, neuporabno po mojem mnenju. Notri je vezje, ki vsebuje en hibridni 3 pinski čip (napajanje in izhod direktno na P-kanal FET) in seveda P-kanal fet, direktno na LED, brez predupora. Lučka ali bolje rečeno tista uboga LED dioda notri pri polni in zmogljivi bateriji vleče preko 2A toka, ko je baterija izpraznjena pa baterijo potegne pod 3V in LED sveti precej slabše. No, ker mi tiste stopnje svetilnosti niso uporabne (delujejo po principu PWM) in utripanja tudi ne rabim, sem se odločil, da bom vezje najbrž vrgel ven in dodal en sam predupor in naredil meritve, LED diodo ne bom spustil preko 1A pri polni bateriji, pri prazni bom pa videl kaj bo, koliko bo še svetilo. V glavnem, samo ohišje svetilke je na zunaj lepo in robustno, znotraj pa je LED pritrjena na parabolo ki je temperaturno v slabem stiku z ohišjem in se toplota slabo odvaja na zunanje sestavne dele ohišja. Da bo razočaranje še večje, sem za to kramo dal dobrih 8€ Evil or Very Mad saj ne rečem, sveti kot nora pri polni bateriji, ampak kakšna bo življenska doba LED pri takšnem režimu pa je povsem druga stvar, si kar mislim, da pri slabem hlajenju to ni za upoabo na dolgi rok ali za uporabo več kot nekaj minut, potem pa počitek. No, za nekaj na hitro posvetit, kjer rabim veliko svetlobe in bo to trajalo le nekaj minut, je to super stvar in tudi življenska doba bo precejšnja, ampak to ni to, bi rekel da je to še en kitajski nateg Evil or Very Mad

_________________
podpis
Nazaj na vrh
Poglej uporabnikov profil Pošlji zasebno sporočilo Pošlji E-sporočilo Obišči avtorjevo spletno stran
flomaster



Pridružen/-a: Ned Jan 2014 21:23
Prispevkov: 52
Kraj: Kranjsterdam

PrispevekObjavljeno: Pet Apr 17, 2015 08:28:25    Naslov sporočila: Odgovori s citatom

Gre samo za eno belo LED moči 3W, tako piše na ohišju. LED dioda je okrogla SMD s plastično lečo, take LED se najdejo tudi na 6 kotni hladilni ploščici.
Nazaj na vrh
Poglej uporabnikov profil Pošlji zasebno sporočilo
Spajky
moderator


Pridružen/-a: Tor Okt 2008 8:20
Prispevkov: 225
Kraj: Obala

PrispevekObjavljeno: Pet Apr 17, 2015 09:52:32    Naslov sporočila: Odgovori s citatom

Exclamation Jest bi v serijo s to led-ico samo navadno par A diodo dal. Rolling Eyes ..
Nazaj na vrh
Poglej uporabnikov profil Pošlji zasebno sporočilo Obišči avtorjevo spletno stran
reber
moderator


Pridružen/-a: Pet Nov 2007 8:00
Prispevkov: 1933
Kraj: Bled

PrispevekObjavljeno: Pet Apr 17, 2015 13:29:41    Naslov sporočila: Odgovori s citatom

Bolje kot dioda, se obnese navaden upor. Res bo tok ustrezno z izpraznjenostjo baterije padal. Napetost litijeve baterije pada in proti koncu bo tok že zelo majhen v primerjavi z začetnim stanjem pri polni bateriji. Če namesto upora uporabiš diodo, bo ta razlika v toku še veliko večja, padec napetosti na diodi je veliko manj odvisen od toka, kot padec napetosti na uporu. Z vidika omejevanja toka se upor obnese veliko bolje kot dioda. Tudi pri na pol izpraznjeni bateriji bo LED s preduporom še vedno precej dobro svetila, z diodo pa že zelo slabo ali pa sploh ne več.

Tistih 3W napisanih na ohišju je mogoče kitajskih 3W, v resnici je mogoče le 1W ali 0,5W. Če boš omejeval tok z uporom, naj bo pri polni bateriji tok max 1000mA, potem testiraj še pri napetosti recimo 3,7V, 3,5V in tako navzdol do 3V, mimogrede oceni še uporabnost svetlobe. Če bi rad stabilen tok skozi celotno območje praznjenja baterije, brez aktivnega omejevanja toka ne bo šlo. Če imaš prostor za vezje, bi mogoče lahko naredil omejitev toka s kakšnim operacijskim ojačevalnikom, ki deluje z enojnim napajanjem in z napetostmi na vhodu neposredno okoli 0V, oziroma le nekaj mV nad 0V, saj bi meril padec na nekem uporu, tako kot je to običajno.

Dodano zvečer:

Zaradi deževnega vremena, sem imel čas pogledati stare zapiske iz katerih sem razbral nekaj uporabnih informacij, ki temeljijo na poskusih iz preteklosti. Možno je narediti dokaj enostaven tokovni vir z nizkim padcem napetosti, vendar pri napetosti baterije pod 3,5V začne tok skozi LED opazno padati in je pod napetostjo baterije 3,4V že opazno nižji. Do nekje 3,7V ali 3,6V je tok precej stabilen, potem pa zmanjkuje krmilne napetosti in vsak padec na tranzistorju se močno pozna.

Možno je uporabiti LM358 operacijski ojačevalnik, ki preverjeno deluje z nizkimi napajalnimi napetostmi tja do 3V brez težav, napetost vhodov okoli 50mV brez problemov, žal pa bipolarni tranzistorji pri malo večjem toku pod 100mV ali celo pod 200mV na spoju CE ne gredo. Običajni FET tranzistorji se z napetostmi pod 3V pogosto še ne odpirajo dovolj, kljub uporabi logic level FET in padec na DS je lahko enak ali še večji kot pri bipolarnih. Padec na shunt uporu je bil v omenjenem primeru okoli 50mV, tako kot vhodi na OP.

Uporaba FET tranzistorjev z zelo nizkim pragom Vgs(to) Gate-source threshold voltage bi rešila problem, običajno so to FET tranzistorji za nizke napetosti, tja do max 30V, kar je ustrezno. Take tranzistorje najdemo na matičnih ploščah računalnika, so za velike tokove in imajo izredno nizko upornost Rdson. Žal so taki FET tranzistorji večinoma N-ch (N kanal) in pogosto zakomplicirajo vezavo z LM334 oziroma LM234, opisano v nadaljevanju. P-ch FET tranzistorji imajo praviloma višji Rdson, tudi Vgs(to) imajo višji. Saj obstajajo specijalni tranzistorji, ampak niso v široki potrošnji ali ponudbi.

Obstajajo verzije z uporabo LM334 tokovnega vira + bipolarni tranzistor, ampak je zadeva na las podobna, problem so parazitni padci na tranzistorju, ki so celo opazno večji kot na shunt uporu za tipanje toka.
Vezje preizkušeno deluje na napetosti od 2,5V do 5V in še več, stabilni tok je nekje od 3,3v ali 3,4V naprej , kar je manj, pa je tok malce nižji, saj napetost LED naredi svoje. Pri 3V napajalne napetosti, ko je baterija prazna, je tok nekaj pod polovico, ni slab rezultat. Vezje je opisano v data-sheet National semiconductors LM334 na strani 8.

Razlika napetosti med baterijo in LED je premajhna, ko je baterija že na nizkem nivoju, zato v tem stanju ne moreš na noben način doseči nazivnega toka, ki bi ga želel. Iz vseh teh ugotovitev sledi, da je nujna uporaba stikalnih pretvornikov. Če imaš prostor, lahko uporabiš poceni step-up pretvornik na minimalno 5V, lahko tudi več, potem pa stikalni step-down pretvornik za tokovno ali napetostno-tokovno stabilizacijo toka skozi LED.

Kaj pomeni tokovna stabilizacija? to je direktno tokovno krmiljenje toka skozi LED.
Kaj pomeni napetostno tokovna stabilizacija? v tem primeru gre za stabilen napetostni vir, tok se omejuje s preduporom, lahko tudi z dokaj majhnim padcem napetosti. Tok v tem primeru je lahko zelo stabilen, če je stabilna tudi napetostna regulacija. Ta način se izkaže zelo dobro ali najbolje kot kompromis med ceno in stabilnostjo regulacije toka za več posameznih LED ali več posameznih skupin na eno napajanje z eno regulacijo.

Glede na to, da sem v preteklosti preizkusil mnogo načinov napajanja belih LED z LI-ion baterijo, sem ugotovil, da brez primernega step-up napetostnega pretvornika žal ne bo šlo. Zelo dobre rezultate sem dosegel z napajanjem 3 zaporedno vezanih belih LED diod z enim step-up pretvornikom, napajanje iz ene same litijeve celice. Tok je bil stabilen v celotnem napetostnem obseku od 4,2V navzdol do 3V. Izkoristek je bil največji pri polni bateriji, pri prazni nekoliko manjši, saj je tok pri polni bateriji zaradi višje napetosti najmanjši in narašča s padanjem napetosti baterije, ker sta na izhodu napetost in tok stabilna.

Sedaj se pa ti natančno izjasni, kaj imaš pri roki in kaj bi rad dosegel.

Moje raziskave temeljijo na ideji o razsvetljavi na kolesu (biciklu), kjer bi rad omejil predvsem velikost in tudi težo, sistem pa bi moral biti preprost in večji del bi moral biti vgrajen v votle dele okvirja kolesa. Zaključil sem s celicami 18650, ki jih lahko vgradim v votel nosilec sedeža, šlo bi tudi v votle dele okvirja. Zaradi preprostosti polnjenja sem se odločil z aeno samo celico ali vzporedno vezavo celic, saj odpade uporaba balanserja. Polnilnik za eno samo celico se dobi že narejen na ebayu za smešno ceno, testi pa so pokazali izjemno uporabnost, točnost in zanesljivost. Vsaka zaporedna veuava večih celic bi prinesla sicer lažje napajanje LED, vendar veliko več težav pri polnjenju in še več težav pri kontroli praznjenja. Dober BMS, ki bi urejal tako polnjenje in praznjenje pa je za uporabo na biciklu hitro prevelik in glomazen, zato ne pride v poštev.

_________________
podpis
Nazaj na vrh
Poglej uporabnikov profil Pošlji zasebno sporočilo Pošlji E-sporočilo Obišči avtorjevo spletno stran
flomaster



Pridružen/-a: Ned Jan 2014 21:23
Prispevkov: 52
Kraj: Kranjsterdam

PrispevekObjavljeno: Pet Apr 24, 2015 15:01:02    Naslov sporočila: Odgovori s citatom

Gre za eno LED v ohišju za na bicikel, originalno napajalno vezje je neznano kje, dobil sem samo lučko, razsuto in se malo igram s tem. Verjetno bom res dal kar predupor, za začetek bo v redu.
Nazaj na vrh
Poglej uporabnikov profil Pošlji zasebno sporočilo
reber
moderator


Pridružen/-a: Pet Nov 2007 8:00
Prispevkov: 1933
Kraj: Bled

PrispevekObjavljeno: Ned Apr 26, 2015 18:14:46    Naslov sporočila: Odgovori s citatom

Verjetno imaš prostora dovolj, zato ne bo problema z velikostjo napajalnega vezja. Če ti ustreza s preduporom, poskusi tako, predelaš še vedno lahko.
_________________
podpis
Nazaj na vrh
Poglej uporabnikov profil Pošlji zasebno sporočilo Pošlji E-sporočilo Obišči avtorjevo spletno stran
Pokaži sporočila:   
Objavi novo temo   Odgovori na to temo    Kazalo po www.elektron.si forumu -> Elektrotehnika - splošna debata Časovni pas GMT + 1 ura, srednjeevropski - zimski čas
Stran 1 od 1

 
Pojdi na:  
Ne, ne moreš dodajati novih tem v tem forumu
Ne, ne moreš odgovarjati na teme v tem forumu
Ne, ne moreš urejati svojih prispevkov v tem forumu
Ne, ne moreš brisati svojih prispevkov v tem forumu
Ne ne moreš glasovati v anketi v tem forumu
Ne, ne moreš pripeti datotek v tem forumu
Da, lahko povlečeš datoteke v tem forumu


Powered by phpBB © 2001, 2005 phpBB Group