Sử dụng đèn LED điều khiển quá dòng trong đèn nhấp nháy

Tôi muốn một đèn nhấp nháy sử dụng đèn LED RGB làm nguồn sáng. Tôi muốn phát xung các đèn LED với các xung có thời lượng rất ngắn (lý tưởng là micro giây hoặc ít hơn) ở khoảng 100 Hz.

Tổng thời gian cho đèn LED mỗi giây có thể ít hơn 1/1000 giây. Nếu đèn LED được điều khiển ở công suất danh định, tổng sản lượng ánh sáng sẽ thấp và kết quả chiếu sáng sẽ rất kém. Tôi quan tâm đến ý tưởng điều khiển các xung rất ngắn thông qua các đèn LED có công suất không đổi, nhưng với dòng điện tốt hơn danh nghĩa. Lý tưởng nhất, gấp 10 hoặc 100 lần so với danh nghĩa.

Một chủ đề ở đây: Xung dòng cao trên đèn LED cho thấy rằng một vài lần so với dòng điện danh nghĩa cho các xung ngắn có lẽ là ổn, nhưng tôi nghĩ họ đang nói về các xung dài hơn tôi tưởng tượng.

Bất cứ ai có thể nhận xét về việc các đèn LED có khả năng tồn tại đủ lâu để có ích? Tôi không bận tâm đến một cuộc sống giảm đáng kể. Miễn là chúng sẽ tồn tại trong vài chục giờ sử dụng (tổng thời gian có thể ít hơn một giờ), điều đó là tốt.

Để có câu trả lời thực tế cho câu hỏi , sẽ cần phải thử nghiệm phá hủy ít nhất một đèn LED , tốt nhất là một vài đèn LED .

Rộng rãi:

Đèn LED chủ yếu bị phá hủy bởi nhiệt , không quá nhiều bởi dòng điện. Tùy thuộc vào cấu trúc bên trong của đèn LED và hiệu suất tản nhiệt ngắn hạn của nó, một đèn LED có thể tồn tại 100 lần dòng điện định mức của nó. Tương tự, nếu việc ngắt nhiệt từ đường giao nhau không đủ nhanh, một đèn LED cũng có thể bị phá hủy chỉ bằng 5x dòng điện định mức.

Với thời lượng xung mong muốn được đề cập trong câu hỏi, tôi chỉ thử như sau:

Tôi có một đèn LED đỏ 20 mA không tên giá rẻ được đập ở mức 0,8 Ampe ở 12 Volts, với thời gian phát xung 5 micro giây , chu kỳ hoạt động 1/256 ( 0,39% ). Nó đã không nổ tung trong 15 phút qua, trên thực tế, các khách hàng tiềm năng thậm chí không ấm áp rõ rệt. Tuy nhiên, nó không được chiếu sáng mạnh - có thể một phần là do sự sụt giảm trong việc chuyển đổi dạng sóng.

Đối với các yêu cầu vượt mức LED tương tự, một quy tắc nội bộ mà tôi tuân theo là giảm 10% mức công suất trung bình của đèn LED cho mỗi lần tăng 100% dòng điện trên danh nghĩa. Tôi tin rằng điều này là quá bảo thủ, nhưng tôi đã thành công với dòng điện danh nghĩa gấp 30 lần cho các ứng dụng loại "đèn flash máy ảnh" sử dụng đèn LED Piranha màu trắng.

Điều này vượt quá các giá trị đánh giá sẽ được coi là kỹ thuật chấp nhận được? Không phải bằng một cú sút xa.

Cập nhật:

1. Sau khi thử nghiệm với đèn LED màu đỏ được mô tả ở trên, tần số PWM đã giảm để mỗi xung "bật" trở thành 20 micro giây , từ 4,88 micro giây trước đó, giữ cho chu kỳ nhiệm vụ như trước.

   Kết quả là thử nghiệm phá hủy thực sự: Đèn LED phát nổ một cách ngoạn mục , nửa trên vẫn chưa được tìm thấy.

   Giả thuyết : Với thời lượng xung tương đương với thời gian tăng của đèn LED, đèn LED không thực sự sáng nhiều, cũng không thể hiện các hiệu ứng thảm họa nhiệt dự kiến.

2. Trong khi vẫn duy trì thời lượng xung 20 micro giây và chu kỳ nhiệm vụ 0,39%, giới hạn dòng điện đã được giới thiệu, tăng hệ thống cho phép dòng điện từ 50 mA đến hơn 400 mA. Đèn LED tồn tại đến một điểm và sáng hơn nhiều so với trường hợp 4,88 micro giây trong suốt.

   Vượt ra ngoài khoảng 350 mA, đèn LED chết, khói ma thuật xuất hiện, tức là nó biến thành SED (Khói phát ra, Chết).

   Kết luận :

   • Công suất trung bình không phải là yếu tố duy nhất góp phần phá hủy (hoặc sống sót), việc giữ xung quá ngắn chỉ đơn giản là không cho phép đèn LED bật đủ để quan trọng
   • Với xung 20 micro giây, đèn LED 20 mA tồn tại khoảng 17,5 lần so với định mức dòng điện danh nghĩa trước khi phá hủy
   • Tôi cần mua thêm đèn LED.

Công việc thú vị từ Anindo trên đèn LED 20mA, điều mà tôi luôn hiểu có thể bị quá tải trong các chu kỳ nhiệm vụ ngắn, mặc dù tôi không bao giờ biết bao nhiêu. Tôi đoán có lẽ 10: 1, 40: 1 có thể đang đẩy nó!

Tuy nhiên, điều này có thể không chuyển tiếp đến các đèn LED hiệu suất cao mới hơn đang được chạy khó hơn, với thiết kế nhiệt cẩn thận.

Ví dụ, đèn LED công suất cao này của HP (ho, Avago) có xếp hạng "tối đa tuyệt đối" rõ ràng cho "dòng xung cực đại" 2,4A đối với InGaN, 1,5A đối với điốt AlInGaP, chỉ khoảng 3,5 lần và gấp đôi dòng điện 700ma. Trang 6 của biểu dữ liệu của thiết bị này có những gì bạn muốn: biểu đồ dòng xung so với biểu đồ thời lượng cho các chu kỳ nhiệm vụ khác nhau.

Một đánh giá ngắn gọn về các bảng dữ liệu LED công suất cao khác cho thấy một (dòng điện thiết kế 350ma) với "tối đa tuyệt đối" 1.2A với điều kiện thú vị là nó không nên đạt tới dòng này trong 60 giây tích lũy trong toàn bộ vòng đời của sản phẩm.

Vì vậy, nó rõ ràng thay đổi rất nhiều với các kiểu và kiểu đèn LED công suất cao khác nhau.

Số lượng mà một đèn LED có thể được điều khiển quá mức phụ thuộc rất nhiều vào thiết kế. Mỗi đèn LED đều có nhiệt độ tối đa có thể đạt được trước khi thất bại đối với từng vật liệu liên quan .

Dòng liên tục tối đa thường bị giới hạn bởi sự đóng gói, vật liệu thấu kính bảo vệ diode. Loại thất bại này có thể làm tan chảy hoặc làm mờ ống kính (thường là màu vàng, sau đó là màu nâu). Dòng điện liên tục tối đa có thể được tăng lên bằng cách giảm nhiệt sinh ra (tăng hiệu quả) hoặc dẫn nhiệt hiệu quả. Đây là cách đèn LED công suất cao được thực hiện.

Dòng xung tối đa thường được xác định bởi các vật liệu mang dòng. Các dây dẫn có khối lượng nhỏ đến mức chúng bị nóng quá nhanh và thất bại thảm hại (tức là câu trả lời của Amindo Gosh với đèn LED phát nổ). Con đường tiến hành quá nóng và thất bại vì nó không có đủ khối lượng để xử lý sự đột biến hiện tại. Ngay cả khi đèn LED có điện trở nhiệt thấp và có thể xử lý dòng điện lớn liên tục, nó có thể không thể xử lý nhiều hơn so với dòng xung.

Một đèn LED có thể được coi là một chuỗi các tụ điện và điện trở nhiệt (điện trở nối tiếp với tụ điện bypass). Các diode có điện dung thấp nhưng cũng có điện trở nhiệt thấp. Nó có thể thoát nhiệt nhanh chóng nhưng không thể xử lý nước dâng. Việc đóng gói có điện dung cao nhưng cũng có khả năng chịu nhiệt cao. Nó xử lý đột biến nhưng không thể xử lý dòng điện lớn liên tục.

Cũng liên quan đến đèn LED bật thời gian. Điều này rất có thể bị giới hạn bởi mạch điều khiển của bạn chứ không phải đèn LED. Tôi chỉ quen thuộc với đèn LED CREE XLAMP có thời gian chuyển tiếp khoảng 10 nano giây.

Thông thường, phần Xếp hạng tối đa tuyệt đối của thông số LED sẽ chỉ định dòng điện cao hơn dòng hoạt động liên tục sẽ được phép cho thiết bị. Nếu bạn vượt quá dòng tối đa được chỉ định đó ngay cả trong một nano giây , thì theo như nhà sản xuất có liên quan, tất cả các cược đều bị tắt.

Trong thực tế, rất có thể là ngay cả khi Xếp hạng tối đa tuyệt đối chỉ định 500mA, người ta có thể trừ 1A qua phần trong 10us, mỗi giây một lần trong một năm, mà không làm hỏng bất cứ điều gì. Mặt khác, cũng có khả năng đặt 1A qua bộ phận cho 10us có thể không tạo ra nhiều ánh sáng hơn mức thu được nếu đặt qua 500mA cho 10us. Cho dù người ta đặt bao nhiêu năng lượng vào một đèn LED, sẽ có một giới hạn về việc nó sẽ tạo ra bao nhiêu ánh sáng thông qua các phương tiện dự định của nó (tức là bằng các phương tiện khác ngoài việc đi lên trong ngọn lửa). Vì bất kỳ nguồn điện nào mà không được chuyển đổi thành ánh sáng sẽ bị chuyển đổi thành nhiệt, có một điểm vượt quá dòng điện cực đại tăng lên sẽ ảnh hưởng xấu đến tuổi thọ của bộ phận nhiều hơn nó sẽ ảnh hưởng đến lượng ánh sáng được tạo ra.

Có thể là nếu công suất không cao hơn định mức của đèn LED thì có thể tính toán dễ dàng nếu tỷ lệ xung nhịp trong chu kỳ nhiệm vụ không vượt quá mức 100% ở mức công suất 20mA, nghĩa là nếu công suất là Được sử dụng để chuyển đổi sang ánh sáng là tuyến tính. Nếu nó không phải là tuyến tính thì đó sẽ là một đường cong thuộc loại nào đó và sử dụng phép tính để tìm đường cong để tìm điểm vượt quá các tham số thiết kế. Tất nhiên, có thể có một điểm mà nhiệt không thể bị lấy đi đủ nhanh và sau đó cản trở sự chuyển đổi electron thành photon. Do đó, nếu một bộ tản nhiệt có thể được liên kết trực tiếp hơn về mặt vật lý với bên trong của đèn LED, nó có thể dễ dàng hơn (mang theo nhiệt) tản nhiệt, hoặc làm mát tích cực. điều này sẽ làm cho đèn LED tiết kiệm năng lượng hơn nhiều nhưng đèn LED sau đó có thể được điều khiển với dòng điện nhiều hơn cho các ứng dụng khác nhau như stroboscopic, điều chế xung, v.v. Ngoài ra, đầu ra dải sóng của đèn LED có phần đơn sắc nhưng sẽ thay đổi dải sóng theo nhiệt độ, do đó có thể là cách điều chỉnh dải sóng của đèn LED cho các ứng dụng đơn sắc nếu thay đổi độ rọi thay đổi được hiệu chỉnh và hiệu chỉnh. Có lẽ có một độ sáng rõ ràng mà mắt nhìn thấy là hiệu quả hơn hoặc ít hơn không liên quan gì đến hiệu quả lượng tử của đèn LED nhưng liên quan nhiều hơn đến sự chuyển đổi lượng tử của hóa học võng mạc và kích thước của đồng tử và sự bền bỉ của thị giác, và do đó nên là một chuyển đổi xung năng lượng tối ưu cho sự chiếu sáng rõ ràng này đến mắt. Ngoài ra, đầu ra dải sóng của đèn LED có phần đơn sắc nhưng sẽ thay đổi dải sóng theo nhiệt độ, do đó có thể là cách điều chỉnh dải sóng của đèn LED cho các ứng dụng đơn sắc nếu thay đổi độ rọi thay đổi được hiệu chỉnh và hiệu chỉnh. Có lẽ có một độ sáng rõ ràng mà mắt nhìn thấy là hiệu quả hơn hoặc ít hơn không liên quan gì đến hiệu quả lượng tử của đèn LED nhưng liên quan nhiều hơn đến sự chuyển đổi lượng tử của hóa học võng mạc và kích thước của đồng tử và sự bền bỉ của thị giác, và do đó nên là một chuyển đổi xung năng lượng tối ưu cho sự chiếu sáng rõ ràng này đến mắt. Ngoài ra, đầu ra dải sóng của đèn LED có phần đơn sắc nhưng sẽ thay đổi dải sóng theo nhiệt độ, do đó có thể là cách điều chỉnh dải sóng của đèn LED cho các ứng dụng đơn sắc nếu thay đổi độ rọi thay đổi được hiệu chỉnh và hiệu chỉnh. Có lẽ có một độ sáng rõ ràng mà mắt nhìn thấy là hiệu quả hơn hoặc ít hơn không liên quan gì đến hiệu quả lượng tử của đèn LED nhưng liên quan nhiều hơn đến sự chuyển đổi lượng tử của hóa học võng mạc và kích thước của đồng tử và sự bền bỉ của thị giác, và do đó nên là một chuyển đổi xung năng lượng tối ưu cho sự chiếu sáng rõ ràng này đến mắt.
Trong mọi trường hợp, sự tương tác hiện tại sẽ trở thành phi tuyến tính tại một số điểm và phá hủy đèn LED. Có thể làm mát đèn LED bằng cách lưu thông một số dầu được làm mát xung quanh nó bằng các miếng tản nhiệt bằng bạc hoặc vàng trên dây dẫn hoặc nhúng trong nitơ lỏng. Có vẻ như các chất dẫn điện tử tốt là vật liệu tốt để mang nhiệt đi và vàng ổn định hơn về mặt hóa học so với bạc mặc dù đắt tiền.