¿Cómo es que el hecho de que la resistencia utilizada para limitar la corriente del LED disipe parte de la energía dirigida en aplicaciones de iluminación?

Los LED no se pueden conectar directamente a una fuente de alimentación, solo en serie con una resistencia limitadora de corriente. Lo que significa que cuando el LED se alimenta, ese LED disipa algo de energía y la resistencia disipa algo de energía. Lo que significa que se desperdicia algo de energía.

Ahora supongamos que necesito construir una fuente de luz potente, un accesorio de iluminación de la casa o un faro de automóvil, que use LED como fuente de luz. Tendré que conectar todos los LED a través de resistencias.

Supongo que esas resistencias desperdiciarán mucha energía.

¿Cómo se soluciona este problema cuando se utilizan LED para la iluminación?

A los LED les gusta alimentarse con una fuente constante de corriente, es decir. una corriente fija independientemente del voltaje que se necesita para lograr esto. En la práctica, para aplicaciones simples, asumimos una caída de voltaje directa fija y usamos una resistencia para lograr la corriente correcta.

Sin embargo, con cambios como la variación del proceso, la temperatura, etc., la tensión directa y, por lo tanto, la corriente, cambiarán. Para aplicaciones simples, esto no es un problema, pero para aplicaciones de alta potencia como usted menciona, esto se convierte en un problema y, por lo tanto, no se usan resistencias.

La solución es incluir retroalimentación en el circuito. Como parte del circuito del controlador, se medirá la corriente y se controlará el voltaje a través del LED para mantener siempre la corriente en el valor deseado; Como beneficio adicional, esto también le da la posibilidad de atenuar el LED al reducir la corriente.

Como señala, si convertimos el exceso de voltaje en calor, termina siendo bastante ineficiente (esta es una forma de regulador lineal )

La solución es usar un regulador de conmutación, que enciende o apaga completamente el voltaje. Se usa un condensador para "promediar" este voltaje, y al cambiar la relación del tiempo encendido al tiempo apagado, controlamos el voltaje promedio. Todo con una eficiencia del 90% +.

Si está interesado, entonces un circuito de uso común es un convertidor de dinero

Y si desea profundizar, estos dos videos con Howard Johnson y Bob Pease son extremadamente buenos,

Conducción de LED de alta potencia sin quemarse - Parte 1

Conducción de LED de alta potencia sin quemarse - Parte 2

Los LED se pueden conectar directamente a una fuente de alimentación, solo que esta fuente de alimentación debe estar regulada por corriente en lugar de la tensión más común.

Las fuentes de alimentación conmutadas se utilizan para obtener una buena eficiencia al convertir un voltaje y corriente a una combinación diferente de voltaje y corriente. Dado que el voltaje multiplicado por la corriente es la potencia, el voltaje x la salida del producto actual no puede exceder el voltaje x el producto actual. En realidad, habrá cierta ineficiencia, por lo que el voltaje de salida x corriente será un poco menor que el voltaje de entrada x corriente. El 90% de eficiencia es bastante bueno. El 95% de eficiencia es excepcionalmente bueno. Las fuentes de alimentación convencionales están generalmente en el rango de eficiencia del 80-90%.

Si la fuente de alimentación regula el voltaje o la corriente depende de cómo se deriva la señal de retroalimentación. La fuente de alimentación intentará anular la diferencia entre la señal de referencia de entrada y la señal de retroalimentación. Si la señal de retroalimentación es proporcional a la corriente de salida, entonces regulará esa corriente.

Para ver un ejemplo de una fuente de alimentación conmutada que controla la corriente a través de una cadena de LED, consulte el esquema de mi linterna frontal LED KnurdLight. El trabajo principal de este circuito es ejecutar aproximadamente 20 mA a través de una cadena de 4 LED blancos, lo que requiere alrededor de 13V en total. La potencia de entrada es de dos celdas AA que proporcionan aproximadamente 3V. Las partes principales del convertidor de refuerzo son el inductor L1, el transistor Q2 como conmutación y el diodo D1. La corriente a los LED sale del punto de conexión P1 y vuelve a P2. La corriente de retorno fluye a través de la resistencia de detección de corriente R6. El PIC tiene una referencia interna de voltaje fijo de 600 mV. El voltaje del otro lado del R6 es proporcional a la corriente del LED, que se compara con la referencia de 600 mV dentro del PIC. El firmware en el PIC usa este indicador alto / bajo de un bit para controlar el interruptor Q2.