20W LEDの定電流

誰かが「定電流」回路を説明できますか？

1. それらはいつ必要ですか？
2. 1つがないとどうなりますか？
3. そのような回路の最も単純なバージョンは何ですか？

バイクのライトを作るつもりで、ebayから20WのLEDをいくつか購入しました。「シンプルだ」と私は思った。「LEDとラップトップのバッテリーはどちらも11Vdcなので、接続するだけです。」

私は実際にこれを試したことはありませんが、EEの友人は、そうすると電流が多すぎて燃え尽きてしまうだろうと提案しました-しかし、彼はその理由を知りませんでした。彼はパワーエレクトロニクスをしていません。

ほとんどのLED制御回路には、LED電流を制御するための直列抵抗があります。これは、供給電圧が多かれ少なかれ一定である場合は問題ありませんが、電圧が変化するとLED電流と輝度も変化します。必要に応じて一定の明るさをあなたもしたい一定の電流を。つまり、直列抵抗は電源電圧によって変化する必要があります。これはそのための最も単純な回路についてです：

これは1mAの定電流源であり、アプリケーションには少なすぎますが、原理は同じです。トランジスタのベースエミッタ電圧は0.6Vであるため、ツェナーによって5.6Vの電圧降下が発生するとします。$V_+$ トランジスタのベースは抵抗用に5Vのままです。 $\dfrac{5V}{5k\Omega} = 1mA$。

LEDが20W @ 11Vの場合、1.8Aの電流が必要なので、この値の他のコンポーネントを計算します。ツェナーを3 x 1N4148に置き換えます。これにより、R1で0.6Vの電圧降下が得られます（ベースとエミッタ間に2 x 0.6Vのダーリントンを使用するため、3つのダイオード）。$R1 = \dfrac{0.6V}{1.8A} = 0.33\Omega / 1W$。TIP125のダーリントントランジスタは持ってい
$H_{FE}$ 1000の場合、R2は $\dfrac{10V}{1.8A / 1000} = 5k\Omega$。
以来$V_{CE(SAT)}$トランジスタが2Vで、R1でさらに0.6Vの電圧降下がある場合、LEDに十分な電圧が残っていることを確認するには、14V電源が必要です。
ダーリントンは消散します$2V \times 1.8A = 3.6W$なので、ヒートシンクに取り付ける必要があります。

電流源に関する注意：
電流源は、より一般的な電圧源のデュアルです。私たちはそれらを電源で常に使用しています。この二重性は、特定のパラメーターが互いに反対であることを意味します。
電圧源は負荷に関係なく出力の電圧を一定に維持しようとしますが、電流源は負荷に関係なく出力電流を一定に保ちます。これは、電流源の場合、出力電圧が変化することを意味し、電圧源の場合、電流は可変になります。
理想的な電圧源の出力インピーダンスはゼロであり、理想的な電流源の出力インピーダンスは無限です。そして、理想的な電圧源は、電流が無限大になるので決して短絡してはなりませんが、理想的な電流源は、設定電流を決定する電圧が無限大になるので、開いたままにしないでください。

P = V *I。LEDの場合、P = 20 W、V = 11 V、したがってI = 1.82A。

LEDを正しく駆動するには、電流を1.82 Aに制限する必要があります（20 Wは放散するのに大量の電力であり、そのほとんどが熱の形になるため、適切なヒートシンクを提供する必要もあります!!! ！....しかし、それは別の問題です）

PNジャンクションを使用するダイオードには順方向電圧降下があります。この場合、電圧降下は11 Vです。ダイオードのデータシートを参照すると、VIカーブが含まれているため、特定の電圧で流れる電流量がわかります。この曲線を調べると、特定の電圧降下に対して電流が無限に向かっていることがわかります。これが発生するのを許可する場合、ダイオードが単にバーンアウトします。

電流を制限する最も簡単な方法は、抵抗を使用することです。V = I *R。与えられた電圧降下に対して、固定抵抗は電流を固定量に制限します。

18 Vのバッテリーと11 VのLEDがあると仮定すると、その差である7 Vは抵抗の両端で降下する必要があります。これは修正されました。1.82 Aの必要な電流も固定されています。方程式を並べ替えると、R = V / I => R = 3.8オームになります。この抵抗は最低12 Wの定格である必要があります。これは熱くなる大きな抵抗です!!!!

これは2番目の問題を引き起こします-熱。合計32 Wの電力を消費するには、深刻なヒートシンクが必要になります。

あなたはおそらく抵抗を取り除き、それをトランジスタやmosfetに基づく制御された電流回路に置き換えることができますが、私は答える誰かに任せます。回路設計によっては、同じ問題の放熱がまだ存在する場合があります!!!

11 Vのバッテリーと11 VのLEDがあるとおっしゃっていました。LEDに電流制限回路が内蔵されているか、バッテリーに内蔵されていない限り、ブーストコンバーターなしで同じ電圧（ダイオードのVIカーブに依存）で駆動することは困難です。

1. LEDのような非線形パワーデバイスを使用している場合。その他の注目すべき例は、ガス放電ランプとレーザーです。

2. 何かが燃えるか爆発する。LEDまたは電源。または両方 ：-）

3. 20Wの場合、合理的な解決策は定電流DC-DC回路だけですが、簡単ではありません。最も簡単な解決策は、強力なBJTトランジスタを備えたリニアレギュレータですが、これは少なくとも10Wの熱を放散します。単純な抵抗では線形電流は得られませんが、低電力の場合は許容できます（0.1Wとしましょう）。

シンプルな定電流LEDドライバーが必要な場合は、All About Circuits で設計しています。

ただし、定格は1Wのみです。20Wで動作させるには、fetとドライバーをアップグレードする必要があります。fetにもヒートシンクが必要で、おそらくより大きなインダクターが必要です。

広告。1）パワーLEDを使用していて、燃やしたくない場合。

広告。2）キーは熱流の相互依存性です。つまり、ダイオードが熱くなると、動的抵抗が減少し、電流がさらに増加し​​ます。一種の連鎖反応。したがって、すべての熱を放散できなかった場合、LEDは簡単に燃える可能性があります。

エンドユーザーの観点から、もう1つは、LEDから放出される光の量が電流に比例し、電流と電圧の依存性が非常に非線形であることです。したがって、電圧を制御して輝度を正確に制御することははるかに困難です。

広告。3）これを行うための最も簡単で非効率的な方法は、LEDの負の熱電流依存性の一部を補償する直列抵抗を接続することです。これは、抵抗器の場合、その依存性が方向が逆であるためです（形状ではありません）。したがって、実際には定電流はありませんが、LEDの方が安全です。基本的なテストでは、ヒューズを追加するだけでLEDを保護することもできます。