Sterowanie LEDa mocy - PWM vs Constant current.

[pawelsz]

z tym się zgadzam

nadmiar napięcia odkłada się na jego elementach

z tym się nie zgadzam

Co do grzania, to właśnie na LEDa przechodzi nadmiar mocy

- co to znaczy nadmiar mocy - skąd niby- zadaniem drivera jest podać diodzie tyle prądu ile wymagamy, a cały nadmiar odłoży się w driverze jak u Edima (grzanie tych driverów nie bierze się znikąd), albo zostanie w akusie przy PWM- tak myślę.
Drivery df@cali i Edima to sa całkowicie różne konstrukcje, do rożnych zastosowań.
Przy edimie pasuje mi możliwość zasilania kilku diod naraz, nie pasuje mi konieczność nadmiaru napięcia i parę innych spraw- ale na rower jest OK.
konstrukcja df@cali ma bardzo dobre UI (sterowanie...) oraz jest cholernie oszczędna energetycznie.
Dar.El

Lepiej zastosować stabilizację liniową Low-Drop

- to Twoje zdanie, ale pomacaj trochę driverów, złóż coś fajnego albo po prostu kup gdzieś dobry driver i podziel się informacjami o tym.

[EdiM]

Pawelsz, proszę nie broń na siłę swojego stanowiska.
Zastanów się: przykładowo masz diodę Q4 100lm@350mA, ile ona daje przy prądzie 3x większym? 300lm?
No dobra, teraz mamy przykładowo przypadek PWM 50%, że dioda dostaje w impulsie jednak 2,1A - średnio 1,05A, czyli 6x tyle co na początku - jak myślisz da z siebie 600lm? (w połowie czasu).
Gdyby tak było, to nie byłoby problemu ze zmniejszająca się sprawnością przy zasilaniu PWM przy prądzie o dużej wartości.

Dioda LED to nie żarówka, gdzie za świecenie odpowiada efekt termiczny.

Oczywiście w takich rozważaniach przyjmuję w uproszczeniu, że przebieg prądu LEDa jest prostokątny. Może na to zwrócić uwagę Calineczka. Ale proszę nie wmawiać, że kondensatorek 1u, przy takim prądzie i tej częstotliwości znacznie wygładza przebieg. Jeśli tak jest, pokaż to proszę na oscylogramie.

Tak się składa, że Dar.El udziela się na elektrodzie i ma tam prawie 3500 postów i 5000 punktów.

Co do driverów moich, to nie próbuj porównywać drivera step-down mojego z tym cali@df.
Rozumiem, że tego o którym było trochę wspominane - L700 nie widziałeś.

[pawelsz]

o ile pamiętam Arek inaczej dozuje prąd- impuls, ale nie taki duży- raczej zgodny z zamówieniem np 1.2A.
może wymieńcie się driverami z Arkiem i dwustronnie zróbcie testy- wydajności, uzyskiwanej jasności itd bo na razie jest przepychanie się i tyle

Gdyby tak było, to nie byłoby problemu ze zmniejszająca się sprawnością przy zasilaniu PWM przy prądzie o dużej wartości.

ten sam problem jest przy Twoim rozwiązaniu- rośnie prąd idący w diodę a jej wydajność spada przy nieliniowym wzroście jasności.

[lennin]

Smutno to czytać. W jakim celu są robione te przepychanki? Edim zrób driver z taki UI jak Df@Cali zawojujesz nasz świat a jak na razie próbami dyskredytacji pomysłu plus ich wykonania nie skarbisz sobie naszej przychylności

Wracając do tego co napisał dar.el wynika w łopatologiczny sposób że mam oczekiwać wybuchu ogniwa li-ion podpiętego pod sterownik Arka?

[Calineczka]

...ehhh, co za dyskusja.
Spróbujmy trochę podsumować nasze odkrycia
Zalety i wady poszczególnych rozwiązań

constant current- najwyższy komfort pracy dla LED-a, wierne oddawanie barw(od tego się zaczęło, prawda?),nadmierna moc wytracana jest w sterowniku, tym więcej im większa jest różnica między nap.zasilającym a Vf diody


PWM-im wyższa róznica Uzas a Vf tym mniejszy komfort pracy LED-a, może gorzej oddawać barwy, zwłaszcza przy szpilkach prądowych, wyższa niż w constant current sprawność energetyczna


To moje wnioski. Macie prawo mieć inne.
Co do samego PWM-a to żeby trzymać się definicji PWM nie musi być gorszy. PWM oznacza jedynie modulację szerokości impulsu, a jeśli źródło prądu będzie stabilizowane prądowo bądź będzie miało ograniczoną wydajność, PWM nie da nie wiadomo jak wielkich prądów. Upraszczając, wystarczy w szereg wstawić rezystor odpowiedniej wartości, i jest PWM z ograniczeniem prądu takim, że żadna szpilka powyżej np. 1A nie podskoczy.

Sterownik Df&Cali pod względem sterowania diody nie jest ideałem. Rzeczywiście dioda jest zasilana impulsami prądu(PWM to w końcu impulsy) o wartości zależnej od wielu czynników. Tak, brzmi strasznie, ale jak ktoś używa naszych driverków na co dzień to przypuszczam że zmiany barwy leda ani skróconej żywotności(nie wiem CZY i nie wiem O ILE) nie widzi, ma za to niesamowitą funkcjonalnośc i b.ciekawy UI. I ekologicznie mniej podgrzewa atmosferę

Teraz chciałem nawiązać jeszcze do czegoś:
Edimie, to, że ktoś ma gdzies napisane mnóstwo postów, z całym szacunkiem, świadczy JEDYNIE o tym, że lubi pisać, że jest aktywny, że ma coś do powiedzenia, że temat interesuje go od X czasu. Ilość nie świadczy o jakości.Sorry. Niczego nie sugeruję, to wnioski raczej oczywiste-i dla mnie żaden argument.

Co do tego, że PWM jest super zły, ładowarki akumulatorów się okrutnie grzeją etc...sorry, ale to nie wina PWM-a a konstruktora, projektanta. I tu się nie ma czym chwalić, a przykład jest co najmniej nie trafiony. Mogę zrobić jakiś sterownik constant current palący bezpieczniki o mocy strat pozwalającej smażyć jajecznicę na płytce. A jeśli tamta smażalnia-ładowarka nadal istnieje to proponuję sprawdzić jak się zachowa z dodatkową, dobraną żarówką jako ograniczenie prądu, szeregowo z uzwojeniem trafa. Rozwiązanie stare jak świat(żarówka).
Jak coś pominąłem to zaraz dopiszę, bo sporo tego się nazbierało, płodni jesteście chłopaki, i fajnie...ciekawie jest

[Calineczka]

o ile pamiętam Arek inaczej dozuje prąd- impuls, ale nie taki duży- raczej zgodny z zamówieniem np 1.2A.

Pawle, owo 1,2A to wartość średnia czy też raczej skuteczna.Tyle pokaże miernik. Dioda dostaje impulsowo prąd o większej wartości, zależnej od róznicy Uzas-Vf, rezystancji ogniwa z płytką zabezpieczającą lub bez, rezystancji szeregowej driverka( u nas jakieś 0,125 ohma), rez. kabli, włącznika etc...i pojemności równoległej do diody, jej wartości w mikrofaradach jak i jej rezystancji szeregowej nazywanej ESR

Pawelsz, proszę nie broń na siłę swojego stanowiska.

A czyjego sposobu myslenia ma bronić jeśli nie swojego? To chyba naturalne, normalne?

[Dar.El]

Akumulatory mają bardzo małą rezystancję wewnętrzną, więc nie odkłada się napięcie w nich. Podajcie nazwę tranzystora użytego w PWM to podam Wam jego rezystancję, domyślam się że tak samo interpretujecie dokumentację tranzystora jak i LED.
Dla wyjaśnienia sprawy wystarczy podpiąć oscyloskop do rezystora pomiarowego, oczywiście przy 4,2V na wejściu a potem do diody LED. Po tych pomiarach będziemy wiedzieli jaki prąd w impulsie jest i ile napięcia na LED.
Szukałem w necie jakiejś dobrej przetwornicy SEPIC i niestety muszę Was zmartwić, nie da rady uzyskać sprawności powyżej 75% przy napięciu wejściowym 3-4,2V. Dla zainteresowanych linki:
http://www.intersil.com/data/an/an1379.pdf
http://www.intersil.com/data/fn/FN6439.pdf
Można uprościć przetwornicę ale napięcie wejściowe będzie do 6V, tak jak podaje katalog.

Jeden akumulator o napięciu 3-4,2V i dioda LED 3,2-3,4V to niestety najgorsze rozwiązanie. Zasilacz PWM i liniowy nie rozładuje akumulatora do końca a przetwornica SEPIC przy 70% sprawności też nie przedłuży świecenia latarki. Ale dla dwóch akumulatorów, czyli 6 do 8,4V, jest mnóstwo przetwornic STEP-DOWN synchronicznych o sprawności dochodzącej do 95%. Może trzeba zastosować trochę dłuższe latarki, co zaowocuje 3x dłuższym świeceniem a także uzyskaniem większych prądów.

[Calineczka]

Akumulatory mają bardzo małą rezystancję wewnętrzną, więc nie odkłada się napięcie w nich

Sorki za brutalność określenia ale to BZDURA. Sam sobie przeczysz. jeśli potwierdzasz że mają bardzo małą rezystancję to z prawa Ohma choćby wynika, że MUSI odłożyc się na nich napięcie.
Gdyby nie miały wewn. rezystancji wynikającej z cech konstrukcyjnych mógł byś odpalic sobie np. HID-a z balastem z paluszków AA, a spróbuj sobie anwet z 18650, trzech w szeregu odpalić. Jeśłi nie będa to specjalne, drogie akkusy-powodzenia


Użyty tranzystor to TSM2312

Akumulator litowo-jonowy ma 4,2V pod obciążeniem przez bardzo krótki czas, to mogą być nawet sekundy, potem napięcie leci na łeb, na szyję. Wszystko zależy od rodzaju, kondycji akkusa.

polecam obejrzenie obrazków:

http://www.rosebatteries.com/pdfs/Panas ... 18650C.pdf



i od jakiego napięcia zaczyna się charakterystyka przy rozładowaniu jakim prądem...

[pawelsz]

Może trzeba zastosować trochę dłuższe latarki, co zaowocuje 3x dłuższym świeceniem a także uzyskaniem większych prądów

hmm- jakoś jako EDC wole jednak mniejsze latarki a nie batony, a prąd idący w diodę jest warunkowany diodą i jej wymaganiami a nie zasilaniem...
Znam za to trochę driverów wysysających akusy do 0, są to step-up ale są

Jeden akumulator o napięciu 3-4,2V i dioda LED 3,2-3,4V to niestety najgorsze rozwiązanie

cóż- jakoś tak wiele latarek jest konstruowanych i jakoś działają, a niektóre drivery mają całkiem niezłe wydajności, powyżej 75%

[Dar.El]

Pomiar rezystancji wewnętrznej akumulatora mierzy się trochę inaczej. Zmierz napięcie na akumulatorze w trakcie pobierania 1A a następnie napięcie na nim w chwili potem jak wyłączysz ten prąd. Pomiar należy dokonać bezpośrednio na stykach akumulatora.
Tranzystor ma 40mΩ w temperaturze 25°C i trochę może wzrosnąć wraz ze wzrostem temperatury struktury.
Nie napisałem że latarki na jednym akumulatorze Li-on nie działają, tylko że sprawność przetwarzania energii na lumeny jest mniejsza. Jeżeli ktoś chce rzadziej ładować akumulatory, to latarka na dwóch poprawi to 3x a nie 2x.

Dzięki tej dyskusji dowiedziałem się paru nowych rzeczy, wielkie dzięki Wam wszystkim .

[Calineczka]

Owszem, idea takiego pomiaru jest słuszna, tym bardziej sam sobie zmierz żeby się o tym przekonać
Ta rezystancja nie jest stała w czasie...(rozładowywania)

Jeżeli ktoś chce rzadziej ładować akumulatory, to latarka na dwóch poprawi to 3x a nie 2x.

ee, tego nie rozumiem...

[Miodosław]

Kurcze! Nie mam porządnego oscyloskopu, żeby podłączyć do tego rezystorka szeregowego i pomierzyć rzeczywisty prąd ( ), ale postaram się coś wykombinować (choć przed świętami czasu jak na lekarstwo! ). Na pewno jednak problem występuje jedynie przy świeżo naładowanym akumulatorze przez krótki czas.
Jedni pisali o sprawności energetycznej, inni o świetlnej i to trochę namieszało. Biorąc pod uwagę sprawność energetyczną, to PWM (w rozpatrywanym tu przypadku!) jest bardzo dobrym rozwiązaniem. Prawie cała energia idzie w diodę, więc powinniśmy być zadowoleni, ale ... Jak spadnie, napięcie na akumulatorze, to wyraźnie spada jasność świecenia diody (ale przecież ten sam efekt mieliśmy przy żarówkach! ). Jak ktoś chce mieć równą charakterystykę świecenia, to musi użyć przetwornicy i liczyć się ze stratami energii na niej. Wydaje mi się, że przetwornica tego typu, co wspominał Dar.El jest w: https://www.dealextreme.com/details.dx/sku.10727 Latarka ta na moim akusie li-ion świeci ok. 40 minut równym światłem, po czym gaśnie (zabezpieczenie). Nie przeprowadzałem tego typu testu z driverem Df&Cali, ale przekonany jestem, że będzie wciąż świeciła, choć dużo słabszym światłem. Co, kto lubi!!!
Wydaje mi się, że rezystancja akumulatora zależy nie tylko od jego rozładowania, ale również od prądu, który płynie.

[Dar.El]

Można w przybliżeniu obliczyć rezystancję akumulatora wg wykresów ich rozładowania. Wychodzi około 40mΩ, porównywalnie do tranzystora. Policzymy teraz teoretycznie jaki płynie prąd przez diodę przy lekko rozładowanym akumulatorze (3,9V).
Napięcie przewodzenia LED około 3,2V + 0,3Ω
Rezystancja szeregowa to 40mΩ tranzystor, 40mΩ akumulator i (nie pamiętam dokładnie) rezystor pomiarowy 0,1Ω. Razem 300+2x40+100=480mΩ
(3,9-3,2)/0,48=1,46A
Jak widać jednak nie jest tak źle, ale dioda świeci na niebiesko i spada jasność, przykład:
Średni prąd np. 700mA co daje np. 180lm ale dioda przy 1,4A nie da 360lm tylko np. 330lm, co po uśrednieniu da 165lm i do tego w niekorzystnym już spektrum barwowym na które oko ludzkie ma mniejszą czułość.
Lepiej w takich przypadkach stosować diody o ciepłej barwie, które przy większym prądzie przesuną się do naturalnego białego światła.

[EdiM]

Na podstawie wykresu tego ogniwa panasonic widać, ze ma ono rezystancje wewnętrzną ok. 0,1R. Czyli prąd zwarcia szacowałbym na ok 40A.
Nie jest to wartość zerowa, ale dosyć mała. Przy 10A tylko 1V spadku. No ale HID ciągnie więcej. Jeśli jest protekcja to zabezpiecza przy mniejszym prądzie i ogólnie jest wyższa rezystancja wewnętrzna.
Napięcie nie spada gwałtownie lecz powoli, to widać z wykresu. Gwałtownie to spada przy końcu rozładowania.

Jako ciekawostkę podam, że włącznik z DXa typowy ma rezystancję podobną - ok. 0,1R.
Rezystancja akumulatora nie zależy od obciążenia! Zależy natomiast od stopnia naładowania.

Dar.El
Sepic to stara i mało sprawna topologia. Teraz są scalone step up/down, z pojedynczą indukcyjnością i bez pojemności transportującej energię. Sprawności tam są nieco lepsze. Jeśli chodzi o przetwornicę constant current to też trzeba pamiętać o tym, że musi być jakiś spadek napięcia do pomiaru prądu. Od niego w dużej mierze zależy sprawność całkowita.

Ja właśnie przekazuję driver z takim rozwiązaniem do testów dla Midiego. Szukam tez innej kompetentnej osoby, która jest w stanie wykonać jakieś rzetelne testy.

Co do sprawności, to trochę bez sensu jest tutaj brać pod uwagę sprawność energetyczna samego drivera, przecież chodzi nam o wyczynową latarkę, o świetnym iloczynie jasność * czas.

[ Dodano: Czw Gru 18, 2008 7:05 pm ]
Sorki, ten wykres jest trochę do bani. Ciężko oszacować jaka jest różnica pomiędzy obciążeniem 400 a 4000mA. Wydawało mi się, że ok. 0,4V, ale ciężko powiedzieć.
Zobacz na osi napięcia 3,8 - 4 - 4,8.
40mohm jest realne dla dobrego li-iona.

Jeszcze jedno, badana dioda miała 3,3V@1A, trochę mniej niż zakładasz.

[Macio]

Przestudiowałem cały temat, jednak nie jestem elektronikiem, i troche mi ciężko

Do drivera df&cali oraz mc-e jaki lepiej by zastosować bin K czy M? Mi wydaje się że K bo im wyższa róznica Uzas a Vf tym barwa idzie ku zimnemu. czy mam racje?

oczywiście układ zasilany 1x 18650