Джерело живлення a; освітлення; Світлодіод за допомогою акумуляторів
Блок живлення для світлодіодного освітлення
Слідуючи різним статтям, вже виготовленим мною, я пропоную вам поглянути (попереджено?) На рішення щодо джерел живлення для світлодіодного освітлення. За джерелом живлення я називаю частину джерела енергії та техніки регулювання струму. Ви можете прочитати (або перечитати) 2 статті Модуль 1 і Модуль 2.
Топологія потужності
Я б говорив лише про джерела живлення, що реалізують діючі норми перемикання, які є єдиними рішеннями, що дозволяють поставляти світлодіоди живлення з правильним виходом.
Приймати:
- Напруга джерела живлення: Уалим
- Напруга на терміналі регулювання: Ureg (мінімальне значення)
- Напруга на клемі світлодіодів (ів): Uled (макс. Значення, n x Vf)
2 рішення (нарешті 3):
- Ualim> Ureg + Uled: наприклад, з LM3404. (називається "Бак")
- Uled> Ualim + Ureg: наприклад, з LTC3490. (Викликається "Boost")
- Суміш попередніх 2. (називається "Buck-Boost")
Випадок 1: поточне регулювання шляхом перетворення "Бака"
У разі цього типу регулювання струму напруга, що подається акумуляторною батареєю, повинна бути більшою за суму мінімальної напруги, що падає регулятором, і максимальної напруги. через світлодіоди для поточного розглянутого.
Візьмемо для прикладу випадок освітлення з використанням 2-х світлодіодів P4 Seoul W42182-U, що живляться від модуля M1 на базі LM3404, встановленого на 700 мА.
- Uled = 2 x Vf макс. = 2 х 3,65 В = 7,3 В
- Урег = 1В
- Уалім міні. = 7,3 + 1 = 8,3В
Значення Ualim мін. Отримані вищенаведеним розрахунком слід використовувати для визначення кількості батарей, які слід використовувати. Коли батареї розряджаються, напруга, що подається, має бути щонайменше рівним Ualim min. У випадку, якщо напруга опускається нижче значення U хв., Регулювання струму вже не може працювати належним чином, а струм, що подається до світлодіодів, зменшиться.
Розрахунок струму, що подається від акумуляторної батареї
- Споживана потужність світлодіодів: Pled = Uled x Iled = 7,3 x 0,7 = 5,11 Вт для нашого прикладу.
- ККД регулятора LM3404 = 85 - Потужність, що споживається від акумулятора Pbat = Pled/0,85 = 6 Вт
- Наприклад, якщо використовується акумулятор 9,6 В/2Ah: споживаний струм Ibat = Pbat/Ubat = 6/9,6 = 0,63A
- Автономність у цих умовах: 2Ah/0,63A = 3 години 10 хвилин.
Випадок 2: поточне регулювання шляхом перетворення "Boost"
У випадку цього типу регулювання струму напруга, що подається акумуляторною батареєю, має бути менше мінімальної напруги. через світлодіоди для поточного розглянутого.
Візьмемо для прикладу випадок освітлення, що використовує 2 світлодіоди P4 Seoul W42182-U, що живляться від LT1618, встановленого на 700 мА.
- Uled = 2 x Vf хв. = 2 х 3,2 В = 6,4 В (міні Vf при 700 мА в документі не вказано, тому я взяв 3,2 В)
- Макс уалім. < 6.4V
Значення Ualim макс. Отримані вищенаведеним розрахунком слід використовувати для визначення кількості батарей, які слід використовувати. При повному навантаженні напруга, що подається, має бути не більше U max. У випадку, якщо напруга піднімається вище значення U max., Регулювання струму вже не може працювати належним чином, а струм, що подається на світлодіоди, буде більшим за бажане значення.
Розрахунок струму, що подається від акумуляторної батареї
- Споживана потужність світлодіодів: Pled = Uled x Iled = 7,3 x 0,7 = 5,11 Вт для нашого прикладу.
- ККД регулятора LT1618 = 85 - Потужність, що споживається на акумуляторі Pbat = Pled/0,85 = 6W
- Якщо, наприклад, використовується акумулятор на 4,8 В/2Ah: споживаний струм Ibat = Pbat/Ubat = 6/4,8 = 1,25 A
- Автономність за цих умов: 2Ah/1,25A = 1 години 36 хвилин. Щоб отримати таку ж автономність, як і раніше, слід використовувати акумулятор на 4 Агод.
Технології накопичення електричної енергії
Ось порівняння різних технологій акумуляторів:
Ми бачимо, що технології накопичення електричної енергії акумуляторами досягли прогресу. Для того, що нас цікавить, ми усунемо занадто важкий "свинець/кислоту", NiCd заборонений до продажу "широкому загалу", оскільки надзвичайно забруднює навколишнє середовище і дивиться лише на NiMh та Li-ion.
NiMh: гідрид нікелевого металу
Сьогодні це найпоширеніша технологія акумуляторів, їх можна знайти в будь-якому супермаркеті з їх зарядним пристроєм. Ці акумулятори також доступні в тих же форматах, що і стандартні батареї (лужні). Вони прості у використанні. Технологія NiMh досягла значного прогресу, і сьогодні існують акумулятори з низьким саморозрядом, незначним ефектом пам’яті та цікавим співвідношенням ємність/об’єм за відносно низькими цінами.
Переважно використовувати спеціальний зарядний пристрій, оскільки акумулятори NiMh не витримують перезарядки (передчасного старіння). Тривалість їх життя становить близько 2 років. Вони здатні подавати сильні струми (низький внутрішній опір).
Приклад стандартного NiMh акумулятора розміром AA
- У форматі AA (діам.: 14,5 мм/висота 49,5 мм): ємність 2,4 Ah/вага: 32 г (документація GP)
- Струм розряду від 240 мА до 7,2 А (жорсткий акумулятор)
- Об'єм: 8,18 см3 = 8,18 мл
- Потужність: 1.2V x 2.4Ah = 2.88Wh
- Енергія/Маса = 90 Вт/кг
- Енергія/об'єм = 350 Вт/год (Значення трохи більше для NiMh?)
Крива розряду
Крива розряду цікава, оскільки вона дасть можливість визначити діапазон максимальної напруги./Хв. поставляється акумулятором NiMh.
Ми бачимо, що після повного заряду напруга може досягати 1,5 В, а в кінці розряду ледве дорівнює 1 В. Якщо розглядати батарею, що складається з 6 NiMh батарей, ми маємо повний заряд 9 В і в кінці розряду 6 В для номінального значення 7,2 В. Тому важливо врахувати ці характеристики, щоб вибрати відповідну дієту.
Li-Ion: літій-іонний
Ця технологія поступово замінила NiMh у кочових пристроях, таких як стільникові телефони, КПК, медіаплеєри, ноутбуки завдяки його дуже цікавим характеристикам: відсутність ефекту пам’яті, дуже невеликий саморозряд, звіт про обсяг енергії, 1 елемент Li-Ion = 3 NiMh по напрузі. Проблеми виникають при зарядці або розряді цих акумуляторів: вони дуже лоскотні. Під час зарядки напруга, що застосовується, повинна бути дуже точно відрегульована до 4,2 В на акумулятор, це забороняє заряджати кілька батарей послідовно без балансуючої схеми. Літій-іонні акумулятори можуть вибухнути або загорітись при неправильному використанні (головним чином під час зарядки). Його не слід розряджати нижче 2,8 В (2,5 В для деяких моделей). Більше того, деякі виробники портативних ПК згадують багато літій-іонних акумуляторів з виробничими дефектами.
Сьогодні отримати Li-іонні елементи досить складно (особливо у Франції).
Приклад Li-Ion 18650 акумулятора
- У форматі 18650 (діаметр: 18,3 мм/висота 65,2 мм): ємність 2,2 А/год. Вага: 44 г (документація GP)
- Струм розряду від 420 мА до 2,2 А (і так, менше ніж NiMh, внутрішній опір вищий)
- Об'єм: 17,15 см3 = 17,15 мл
- Потужність: 3.7V x 2.2Ah = 8.14Wh
- Енергія/Маса = 185 Вт/кг (в 2 рази більше, ніж наш NiMh)
- Енергія/об'єм = 474 Вт-год/л (Значення трохи більше для Li-ion?)
Крива розряду
Крива розряду цікава, оскільки вона дасть можливість визначити діапазон максимальної напруги./Хв. поставляється літій-іонним акумулятором.
Ми бачимо, що після повного заряду напруга досягає 4,2 В, а в кінці розряду 2,8 В. Якщо розглядати батарею, що складається з 4 літій-іонних батарей, ми маємо повний заряд 16,8 В, а в кінці розрядки 11,2 В для номінального значення 14,8 В.
Стандартні формати
Ось список деяких доступних форматів .
Розумні формати
Розміри 10400 (AAA) та 14500 (AA) мають ті самі розміри, що і стандартні лужні або NiMh акумулятори. Тому їх легше використовувати, встановивши їх у стяжку, як показано нижче. Зверніть увагу на напругу, вони ні в якому разі не можуть замінити NiMh акумулятори в пристрої. !
Купуйте літій-іонні акумулятори та спеціальний зарядний пристрій
Оскільки літій-іонні елементи ви знайдете не так легко, як NiMhs, ось кілька рішень:
- Ebay/UltraFire Shop: акумулятор 18650 за 3,72 євро та зарядний пристрій WF139 за 11,50 євро в Гонконгу
- Обладнання Ebay/HK: акумулятор 18650 за 3,79 євро та зарядний пристрій WF139 за 4,72 євро в Гонконгу або зарядний пристрій AA/AAA + 4 х 14500 за 8,09 євро
- DealExtreme: 18650 + зарядний пристрій: акумулятор 18650 за 5,25 $ та зарядний пристрій WF139 за 12,28 $
- Kaidomain: 18650 + зарядний пристрій: акумулятор 18650 за 5,00 $ та зарядний пристрій WF139 за 12,28 $
- NeoLumen: 18650 + зарядний пристрій: акумулятор 18650 за 10,85 € та зарядний пристрій WF139 за 17,95 €
Зарядні пристрої UltraFire WF-138A (версія CR123, доступна у WF-138B для AA/AAA) та WF-139 (14500/17500/18500/18650/CR123)
Ми бачимо, що, крім того, що їх важко знайти у Франції, тут ціни на літій-іонні акумулятори значно вищі.
ДУЖЕ НАСТОЙНО рекомендується використовувати лише літій-іонні акумулятори, захищені від зворотної полярності, перевантажень та коротких замикань. !