Alimentando tiras de LED de 20 m

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Voy a alimentar unos 20 m de tiras de LED a 24 V. Después de probar las tiras, puedo ver que esto consumirá aproximadamente 6 A.

Por supuesto, cuando se inserta energía desde un lado, la caída de voltaje a través de la tira es lo suficientemente grande como para hacer una diferencia significativa en el brillo de los LED hacia el final de la tira.

Me gustaría insertar energía desde ambos lados de la tira, como se muestra a continuación, donde he modelado la resistencia entre las líneas eléctricas.

Me preocupa que las dos líneas de 24 V puedan competir de alguna manera entre sí, teniendo una pérdida de potencia no deseada entre ellas.

Mi pregunta es si esto es una preocupación genuina o no. ¿Sería preferible cortar la línea de 24 V hacia el centro de la tira?

Esquemático

simular este circuito : esquema creado con CircuitLab


Editar: creo que era un poco ambiguo. Para ser claros, usaré una sola fuente de alimentación, insertando energía en ambos extremos (no estoy seguro de si eso hace la diferencia).

Makoto
fuente
1
El diagrama bidimensional aquí tiene, por lo que puedo ver, cuatro esquinas . ¿Cómo corresponden estas esquinas a "ambos extremos"?
hmakholm dejó a Mónica el
@HenningMakholm: las líneas de 0V y 24V de una tira de LED de este tipo se extienden a lo largo de la tira. No importa dónde lo cortes, tendrás esas líneas. Por lo tanto, tiene 2 terminales en cada extremo.
MSalters
2
@MSalters: ¿Pero cuáles son esos "2 terminales en cada extremo" en el diagrama? ¿Es "dos en la parte superior y dos en la parte inferior" o "dos a la izquierda y dos a la derecha"?
hmakholm dejó a Mónica el
@HenningMakholm vea mi respuesta aquí: electronics.stackexchange.com/questions/307110/... El segundo diagrama ilustra una tira de LED de 12V que se puede cortar cada 2 pulgadas. Para 24V, el principal es el mismo, solo los LED son 6, no 3 en cada grupo.
Todor Simeonov el
@HenningMakholm: Dos a la izquierda, dos a la derecha. Puede resolver esto por el hecho de que las líneas de 0V y 24V deben ser inferiores y superiores respectivamente, desde el posicionamiento de las fuentes de voltaje.
MSalters

Respuestas:

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No necesita dos fuentes de alimentación. Uno es suficiente. Simplemente conecte el cable positivo a un lado de la tira y el negativo al otro. Entonces tendrá el mismo voltaje en cada grupo de LED y esto asegurará el mismo brillo de todos los LED.

esquemático

simular este circuito : esquema creado con CircuitLab

El uso de dos fuentes de alimentación separadas tiene algunos inconvenientes:

  • En el medio de la tira, el voltaje será más bajo que ambos extremos. Los LED en el medio brillarán menos que los LED en ambos extremos.
  • Uno de los suministros puede fallar y no ser notado por mucho tiempo, hasta que alguien vea la diferencia de un extremo al otro.
  • Dos fuentes de alimentación casi siempre son más caras y la instalación de la conexión de la fuente de alimentación (230VAC / 115VAC) conlleva costos adicionales.

Actualización: cuando la corriente a través de la tira es más alta de lo que la tira podría manejar de forma segura, debe cortar la tira en pedazos y alimentar cada pieza por separado. Sin embargo, las piezas cortadas también se pueden alimentar como sugiero anteriormente para garantizar voltajes y brillo iguales.

Todor Simeonov
fuente
Esa es una forma realmente ordenada de obtener el mismo brillo. Mi preocupación es que toda la corriente pasará por esa primera sección de la franja, que en 6A podría ser problemática. Además, el brillo mientras sea igual no será tan brillante en comparación con el brillo completo a 24V
Makoto
2
@DrFriedParts Sí, pero la resistencia del cable de retorno a tierra adicional ahora es un obstáculo para TODOS los LED, por lo que el brillo será igual. Es posible que desee hacer algunos cálculos / simulaciones para confirmar que está equivocado.
Bimpelrekkie
@Makoto, alrededor de 6A a través de los rastros de la tira, sí, podría ser un problema. Consulte la hoja de datos del fabricante si tiene una. Sin embargo, incluso si corta la tira para reducir el flujo de corriente, es mejor alimentarla desde ambos extremos para obtener el mismo voltaje y brillo. Sobre la caída: el brillo será un poco menor, pero la mayoría de los bloques de potencia tienen un potenciómetro y puede elevar un poco el voltaje.
Todor Simeonov el
2
Esto no es exactamente genial, ahora tienes que correr la pierna baja hasta el otro extremo de la franja. Más de 20m para cable estándar de 18ga (para este tipo de instalación) solo está agregando más longitud al bucle general y más caída de voltaje general. Esta no es una práctica de instalación recomendada. Esta pregunta realmente pertenece a Mejoras para el hogar y no a la electrónica SE, para ser sincero, a menos que sea un instalador de iluminación, probablemente no sepa cuál es la práctica estándar de la industria para este tipo de sistemas. Estoy bastante seguro de que este no es uno de ellos.
J ...
1
No vi una imagen, pero estoy de acuerdo, si son trazas de igual ancho, entonces cualquier discrepancia de fabricación entre los dos sería insignificante. Solo quería señalar esto porque algunas tiras están hechas con un plano de tierra en la capa inferior de la placa y un trazo de suministro más delgado en la capa superior.
kjgregory
4

Nota: Como se hizo originalmente, la pregunta planteaba conectar dos suministros en paralelo.

No hagas eso (por favor).

Como sugiere correctamente, los suministros deben estar en perfecto equilibrio para que esto funcione correctamente. Eso significa que, a menos que los voltajes de referencia, la arquitectura, las condiciones ambientales, las condiciones de fabricación y el binning sean idénticos, lo que no puede suceder en la práctica, un suministro llevará una fracción del otro suministro como carga.

Lo que sucede exactamente depende de los detalles del diseño de las fuentes de alimentación. Puede variar desde un suministro que simplemente se desconectará (en cuyo caso no tiene sentido agregarlo) a grandes corrientes circulares que resultan en generación de calor adicional (ineficiencia, desgaste, daño), destrucción de partes, fuego o incluso daño propulsivo.

Muchas fuentes de alimentación están mal construidas y mal etiquetadas. En el mejor de los casos, depende de los mecanismos de seguridad (fusibles, diodos, et al.) en el caso nominal para proporcionar una operación regular. Chocar tu auto deliberadamente porque tienes bolsas de aire no es un buen plan.

Conectar las salidas de 2 fuentes de alimentación no coordinadas juntas es peligroso y nunca se debe intentar.

Haz esto en su lugar ...

  1. Puede insertar energía desde el centro de la tira para reducir el cambio aparente en el brillo o ...

  2. Simplemente corte la tira en el medio y alimente cada mitad por separado de ambos extremos (1 tira alimentada por 1 extremo cada una).

Actualizaciones: suministro único; ambos extremos

OP ahora sugiere que usará un solo suministro y se conectará a ambos extremos. Si usa un solo suministro en ambos extremos, la pregunta es cómo va a llevar el único suministro al otro extremo.

Hay muchas formas de hacerlo, pero veamos algunos extremos:

La fuente de alimentación está en un extremo

Este escenario es exactamente el mismo que antes (arriba), pero ahora tenemos una ruta externa para transportar la corriente que no forma parte de la tira de LED (la tira de LED también tiene esta ruta incorporada). Asumiendo que los conductores que utilizamos externamente son mucho más grandes que los internos, ayudará a reducir las pérdidas en el extremo más alejado, elevará el brillo relativo entre los extremos cercano y lejano, a costa de más cable y esfuerzo de instalación. El centro seguirá siendo más tenue y el cable de distribución que use para llevar la corriente al extremo más alejado tendrá que tener una resistencia muy baja (diámetro grande o muchos hilos) para maximizar el efecto.

La fuente de alimentación está en el medio

Lo mejor que puede hacer (lo más fácil, lo más barato, lo más rápido) es simplemente tocar el centro de la tira de LED. Aplique energía desde el centro de la tira en lugar de los extremos. No necesita ningún cableado adicional. La carga actual en cada tramo ahora es la mitad de lo que era antes y, por lo tanto, los cambios de voltaje / brillo entre los dos tramos son la mitad de lo que eran en una configuración de alimentación final.

Agregar un cable de retorno adicional

Algunas de las otras respuestas han propuesto esta solución, pero no discutieron las consecuencias de ese cable adicional. Para entenderlo, necesitará un cable significativo para ese camino. Un cable de 24 AWG es de aproximadamente 0,08 ohmios / metro. A 6 A y 20 metros, perderá casi 60 W de energía en esta línea de retorno y su voltaje LED disminuirá de 24 V a menos de 15 V. Sus LED estarán muy tenues. Si aumenta el cable a 8 AWG, la pérdida de energía caerá a aproximadamente 1.5 W y el voltaje de suministro del LED será de aproximadamente 23.8 V, pero el costo de ese cable excederá el costo de los LED, lo que sugiere que podría lograr una mejor iluminación general (sin mencionar la facilidad de instalación, menor costo y mayor eficiencia: mayor vida útil / menor factura de energía) con tiras más cortas (por ejemplo, alimentadas al centro).

Gestionar el brillo

La gente es clave para cambios repentinos en el brillo. Las instalaciones estándar gestionarán el ojo humano lo mejor posible. Para una carrera larga y recta, por ejemplo, mantener el equilibrio y la simetría es la clave.

ingrese la descripción de la imagen aquí

Este tipo de topología evita patrones repentinos de brillo "diente de sierra" o desvanecimientos largos que las personas tienden a notar. La idea es dividir sus corridas de una manera sensata y alimentarlas de manera que minimice la variación general y los cambios abruptos.

Para tiradas aún más largas, o para minimizar aún más las variaciones, como se indicó anteriormente, es aceptable alimentar ambos extremos de las tiras y continuar subdividiendo según sea necesario. La mayoría de los fabricantes de tiras de LED emitirán pautas de instalación sobre la longitud máxima recomendada de una pata para cualquier tipo de tira, por lo que debe hacer lo mejor para leer y seguir esas pautas.

ingrese la descripción de la imagen aquí

DrFriedParts
fuente
Verifique mi edición: estoy usando un solo suministro conectado a ambos extremos
Makoto
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Conectar las salidas de 2 fuentes de alimentación no coordinadas juntas es peligroso y nunca se debe intentar. Eso es SOLO VERDADERO cuando los suministros no entran en la regulación actual cuando fluye su corriente máxima. Pruébelo con dos suministros de laboratorio, configure el suministro A a 24 V, 0.5A y el suministro B a 24 V, 0.5 A, ahora cargue con 24 V 0.7 A. Si las corrientes se comparten por igual (esto es muy poco probable), entonces aumente el voltaje ligeramente en un suministro. Entonces ese entrará en la limitación actual.
Bimpelrekkie
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Confiar en la regulación actual es peligroso, especialmente en aplicaciones de consumo. Eso equivale a sugerir que dormir junto a un fuego abierto en un departamento es seguro porque la alarma de incendio sonará si las paredes se incendian. Los mecanismos de seguridad son el último recurso en caso de una situación no nominal. Muchas tiras de LED que encuentra en línea se venden con fuentes de alimentación baratas diseñadas en China que carecen de protecciones básicas, están mal etiquetadas como fuentes más capaces de lo que realmente son, se calientan y usan componentes de calidad inferior (a menudo reciclados). UL no aprobaría esto para la venta.
DrFriedParts
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@DrFriedParts sería bueno si intentas explicar por qué mi solución no funcionaría . He realizado numerosas instalaciones con este enfoque y funcionan durante años. Y no veo razones teóricas o prácticas por las que no deberían funcionar. No digo que esté 100% en lo cierto, pero cuando dices que alguien está equivocado, señala los errores. Por eso estamos todos aquí: para aprender algo nuevo todos los días.
Todor Simeonov el
@Todor - ¿Podrías ayudarme a entender un poco mejor tu preocupación? Primero, no está claro cuál es su solución exactamente en este momento. Dicho esto, no dije que ninguna de las ideas propuestas funcionaría. Dije que algunas configuraciones son peligrosas.
DrFriedParts
3

Esto es menos un problema de EE y más un problema de instalación y empaque.

No puedes poner 6 amperios en un bus de 2 amperios

La tira de LED está hecha de numerosos segmentos. Cada segmento tiene 6 LED en serie con una resistencia, y entre cada segmento hay una línea "CUT".

A lo largo de toda la tira hay dos trazas de PCB, que son un bus positivo y negativo. Sirven a cada segmento. Estas huellas tienen ampacidad finita . En tiras monocromáticas de 12 V, las trazas están dimensionadas para alimentar un segmento de 5 m (2 A), o absolutamente como máximo dos segmentos de 5 m en serie, contando con la caída de voltaje (muy por debajo de 4 A). Ejecutar 6A a través de una tira de 12V está fuera de discusión. Con las tiras de 24V, pueden construirse de la misma manera que las tiras de 12V, o sus trazas pueden ser más delgadas, ya que solo necesitan la mitad de la capacidad para hacer lo mismo.

Pero incluso si usó las tiras dentro de sus límites de diseño, esto aún puede provocar una atenuación notable . Recuerde que los LED no son lineales: su curva VI es bastante empinada y la curva I-lum tampoco es plana. No son lineales (cuadráticos) como incandescentes, una pequeña caída de voltaje se atenúa mucho. Se puede ver incluso en una sola tira de 12V, comparando un extremo con el otro. Está ejecutando 24V, lo que ayudará en un factor de 2 a 4 dependiendo de cuánto hayan reducido los buses de PCB.

Alimentación desde los puntos 1/4 y 3/4 ...

Una tira de 20 m es probablemente cuatro tiras de 5 m. Coloque sus fuentes de alimentación entre las tiras 1 y 2 ... y entre las tiras 3 y 4. De esa manera, cada rama de su alimentación suministrará solo una tira de 5 m. Las tiras están construidas para esto.

... O use el alimentador

Si alguna vez observa los cables del trolebús, tienen 2 conductores desnudos sobre la calle a unos 2 'de distancia. Luego, cada pocos polos, tienen un puente sobre dos cables de alimentación mucho más pesados ​​que corren a lo largo de los polos, esos son alimentadores . Aquí hay una foto de Dayton. Tenga en cuenta que la percha y el cable cruzado están "calientes" y alimentan el cable izquierdo (+), aislando el cable derecho (-), luego se conectan a un alimentador (tenga en cuenta los alimentadores dobles). Estos puentes existen cada 4-6 polos.

ingrese la descripción de la imagen aquí

Tú haces lo mismo. Eliges un cable de alimentación de tamaño suficiente para evitar la caída de voltaje y luego lo atas donde sea posible . Esto da como resultado que las trazas de PCB y el alimentador estén completamente en paralelo, pero no hay nada de malo en el alimentador en paralelo cuando es CC. Eso es lo que es el alimentador .

Existen razones no relacionadas para no conectar CA paralela o circuitos paralelos con protección de circuito integrado.

Si la caída de voltaje es mala, no hay múltiples fuentes de alimentación

Dos fuentes de alimentación de CC una al lado de la otra podrían tener un problema porque están estrechamente conectadas. Pero aquí, estás hablando de necesitar múltiples fuentes de alimentación debido a la caída de voltaje. Esa "distancia" eléctrica significa que es mucho menos probable que tenga un problema con la lucha contra los suministros. Mientras sus voltajes de salida estén más cerca uno del otro que la caída de voltaje entre ellos, ambos deben soportar su peso. El sistema de trolebuses tiene muchas subestaciones que alimentan 600VDC al sistema. Son máquinas simples, y no pueden luchar entre sí debido a la distancia y al tener diodos (como parte del rectificador) que evitan la retroalimentación.

Harper - Restablece a Monica
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2

En teoría, podría hacer lo que propone, sin embargo , habrá problemas prácticos que debe tener en cuenta.

Es probable que ambos suministros de 24 V no entreguen exactamente el mismo voltaje. Digamos que el suministro V1 entrega 24.00 V pero el suministro V3 entrega 24.05 V.

En ese caso, V3 tomará la mayor parte de la carga y V1 solo tomará menos de la mitad de la carga. Solo cuando los voltajes sean exactamente iguales compartirán la carga por igual.

Esto no es un problema siempre que use dos suministros de 6 A y no dos suministros de 3 A.

Sin embargo, el brillo del LED será más igual, ahora los LED en el medio arderán con el menor brillo.

¡Mire la respuesta de Todor para una mejor solución!

Bimpelrekkie
fuente
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Estás olvidando que las fuentes de alimentación están reguladas, lo que significa que luchan por mantener el voltaje donde lo quieren. No, no lo estoy, los suministros solo pueden suministrar corriente, por lo tanto, conecte dos en paralelo y el que esté configurado en el voltaje más bajo no entregará ninguna corriente hasta que el voltaje de salida caiga por debajo del voltaje que desea mantener. Sugiero obtener dos suministros de laboratorio y probarlo usted mismo. Solo cuando use una carga electrónica (estos pueden actuar como un suministro y una carga) estaría en lo cierto. Pero estos son instrumentos de laboratorio costosos, no necesarios para manejar algunos LED.
Bimpelrekkie
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@DrFriedParts Obviamente, usted 1) nunca ha intentado esto y / o 2) si lo hizo, está utilizando una fuente de alimentación "extraña" sin ninguna protección de corriente de entrada inversa. Use los suministros de laboratorio adecuados y no fluirá corriente . Para que la corriente fluya, el suministro de 3 V debería ser una carga activa .
Bimpelrekkie
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Todos menos aquellos diseñados para operación en paralelo presentarán una carga. Ciertamente, el SMPS de consumo barato contemplado aquí hace Hmm, por lo general, los SMPS de consumidor barato no están diseñados para usarse en paralelo. La mayoría entregará más que su corriente nominal (no tienen un límite de corriente adecuado). Sugiero que conecte un SMPS tan barato y conecte un voltaje ligeramente más alto que el voltaje nominal a su salida y vea si fluye corriente. 99 de cada 100 tienen diodos en la salida que impiden el flujo de corriente, por lo que no veo cómo pueden cargar la salida.
Bimpelrekkie
Eso definitivamente no es cierto para la mayoría de los suministros de laboratorio, ya que casi siempre tienen algún tipo de etapa de salida lineal después del rectificador de CA / CC. Tome el HP / Agilent / Keysight E3631A como ejemplo: gerrysweeney.com/wp-content/plugins/download-attachments/…
DrFriedParts
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Este es un caso clásico de que un poco de conocimiento sea algo peligroso. Su error es claro en la frase "resistencia a través de las líneas eléctricas". Si sus líneas eléctricas tienen kilómetros de largo, entonces debe considerar eso. Si no, no lo haces. Es así de simple.

Por supuesto, si usa un cable realmente delgado, es posible que deba considerar su resistencia. Sin embargo, su mayor problema es que el cable ahora es un elemento calefactor y corre el riesgo de derretir el aislamiento y / o provocar un incendio. Si ha prestado atención a las clasificaciones actuales en sus cables, entonces la resistencia en los cables es insignificante y puede ignorarse con seguridad.

Graham
fuente
3
Las líneas de alimentación en una tira de LED son realmente delgadas, y la resistencia es significativa, evidenciada por la clara caída en el brillo.
Makoto
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Esto está mal La caída de voltaje es una preocupación real en aplicaciones de iluminación de bajo voltaje. Si cree que puede ignorar la caída de voltaje al hacer este tipo de instalación, simplemente no sabe de qué está hablando.
J ...
@ Makoto ¿Qué tan significativo? Con 6A, cada caída de 1V significa que tiene 6W de potencia disipada en la resistencia, y eso es absolutamente un peligro de incendio. Lo más probable es que desee comprobar cómo los está conectando. Tal vez pueda salirse con la suya con el cable delgado que viene para una sola tira, pero para varias tiras necesitaría reemplazar ese cable con algo capaz de manejar la corriente.
Graham el
con 5m (aproximadamente 1A), alimentado como Todor sugirió que hay una caída de 3.5v. entonces unos 3.5 vatios. Pero el plan actual es separar las líneas en secciones de 5 metros
Makoto
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6W de disipación de potencia no es un gran problema si se extiende por más de 10 metros. El problema es que colocar 6A en una traza de PCB hecha para 2A causará mucho más de 6W. @Agent_L se le permite una ampacidad mucho mayor en los mismos cables dentro de un chasis, porque las distancias son cortas y los usuarios no pueden contactarlo. Por ejemplo, 14AWG no es irrazonable para 30A en un chasis. Por mi parte, uso cables trenzados de 20 AWG para conectar tiras de LED, porque el sólido 18 AWG es demasiado rígido y desconectará los conectores o arrancará los cables soldados de las almohadillas de PCB. Eso sí, normalmente tengo como máximo una sección de 4 'de tira.
Harper - Restablece a Monica el