Alimentando tiras de LED de 20 m


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Vou alimentar cerca de 20 m de tiras de LED a 24 V. Depois de testar as tiras, posso ver que isso consumirá cerca de 6 A.

Obviamente, ao inserir energia de um lado, a queda de tensão na faixa é grande o suficiente para fazer uma diferença significativa no brilho dos LEDs no final da faixa.

Gostaria de inserir energia de ambos os lados da faixa, como mostrado abaixo, onde modelei a resistência entre as linhas de energia.

Minha preocupação é que as duas linhas de 24 V possam de alguma forma competir umas com as outras, tendo alguma perda de energia indesejada entre elas.

Minha pergunta é se essa é uma preocupação genuína ou não? Seria preferível cortar a linha de 24 V no meio da faixa?

Esquemático

simular este circuito - esquemático criado usando o CircuitLab


Edit: Eu acho que era um pouco ambígua. Para ser claro, eu usarei uma única fonte de alimentação, inserindo energia nas duas extremidades (não tenho certeza se isso faz alguma diferença).


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O diagrama bidimensional aqui tem, até onde eu posso ver, quatro cantos . Como esses cantos correspondem a "ambas as extremidades"?
hmakholm deixou Monica em

@ HenningMakholm: As linhas de 0V e 24V dessa faixa de LED percorrem o comprimento da faixa. Não importa onde você o corte, você terá essas linhas. Assim, você tem 2 terminais em cada extremidade.
MSalters

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@MSalters: Mas quais são esses "2 terminais em cada extremidade" no diagrama? São "dois na parte superior e dois na parte inferior" ou "dois à esquerda e dois à direita"?
hmakholm deixou Monica em

@ HenningMakholm, veja minha resposta aqui: electronics.stackexchange.com/questions/307110/… O segundo diagrama ilustra uma faixa de LED de 12V que pode ser cortada a cada 2 polegadas. Para 24V, o principal é o mesmo, apenas os LEDs são 6, e não 3 em cada grupo.
Todor Simeonov

@ HenningMakholm: Dois à esquerda, dois à direita. Você pode descobrir isso pelo fato de que as linhas de 0V e 24V devem ser inferior e superior, respectivamente, a partir do posicionamento das fontes de tensão.
MSalters

Respostas:


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Você não precisa de duas fontes de alimentação. Um é suficiente. Basta conectar o fio positivo a um lado da tira e o negativo ao outro. Então você terá voltagem igual em cada grupo de LEDs e isso garantirá o brilho igual de todos os LEDs.

esquemático

simular este circuito - esquemático criado usando o CircuitLab

O uso de duas fontes de alimentação separadas tem algumas desvantagens:

  • No meio da faixa, a tensão será menor do que as duas extremidades. Os LEDs no meio brilharão menos que os LEDs nas duas extremidades.
  • Um dos suprimentos pode falhar e não ser percebido por muito tempo, até que alguém veja a diferença de um extremo ao outro.
  • Duas fontes de alimentação quase sempre são mais caras e a conexão da fonte de alimentação (230VAC / 115VAC) gera custos adicionais.

Atualização: Quando a corrente na faixa é maior que a faixa pode suportar com segurança, é necessário cortar a tira em pedaços e energizar cada peça separadamente. No entanto, as peças cortadas também podem ser alimentadas, como sugerido acima, para garantir tensões e brilho iguais.


Essa é uma maneira realmente legal de obter brilho igual. Minha preocupação é que toda a corrente passe por essa primeira seção da tira, que em 6A pode ser problemática. Também o brilho ao igual não será quase tão brilhante em comparação com brilho total de 24V
Makoto

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@DrFriedParts Sim, mas a resistência do fio extra de retorno ao terra agora é um obstáculo para TODOS os LEDs, para que o brilho seja igual. Você pode fazer alguns cálculos / simulações para confirmar que está errado.
Bimpelrekkie 6/11

@ Makoto - cerca de 6A através dos traços de tira - sim, pode ser um problema. Consulte a folha de dados do fabricante, se você tiver uma. No entanto, mesmo se você cortar a tira para reduzir o fluxo de corrente, é melhor alimentá-la das duas extremidades para obter a mesma voltagem e brilho. Sobre a queda: o brilho será um pouco menor, mas a maioria dos blocos de potência possui um potenciômetro e você pode aumentar a tensão um pouco.
Todor Simeonov

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Isso não é exatamente ótimo - agora você tem que correr a perna baixa até o outro extremo da faixa. Mais de 20 m para o fio 18ga padrão (para este tipo de instalação), você está apenas adicionando mais comprimento ao circuito geral e mais queda geral de tensão. Esta não é uma prática de instalação recomendada. Essa pergunta realmente pertence ao melhoramento da casa e não à eletrônica SE, para ser honesto - a menos que você seja um instalador de iluminação, provavelmente não sabe qual é a prática padrão da indústria para esses tipos de sistemas. Tenho certeza de que este não é um deles.
J ...

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Não vi uma imagem, mas concordo que, se forem traços de largura igual, qualquer discrepância de fabricação entre as duas seria insignificante. Eu só queria salientar isso porque algumas tiras são feitas com um plano de aterramento na camada inferior da placa e um traço de suprimento mais fino na camada superior.
kjgregory

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Nota: Como originalmente solicitado, a questão era conectar dois suprimentos em paralelo.

Não faça isso (por favor).

Como você sugere corretamente, os suprimentos devem estar em perfeito equilíbrio para que isso funcione corretamente. Isso significa que, a menos que as tensões de referência, arquitetura, condições ambientais, condições de fabricação e armazenamento sejam idênticas, o que não pode acontecer na prática, um suprimento carregará uma fração do outro suprimento como carga.

Exatamente o que acontece depende dos detalhes do design das fontes de alimentação. Pode variar de um suprimento a apenas desconectar (nesse caso, é inútil adicioná-lo) a grandes correntes circulares que resultam em geração de calor adicional (ineficiência, desgaste, dano), destruição de peças, incêndio ou até mesmo danos propulsivos.

Muitas fontes de alimentação lá fora são mal construídas e rotuladas incorretamente. Na melhor das hipóteses, você está confiando nos mecanismos de segurança (fusíveis, diodos etc.) no caso nominal para fornecer operação regular. Falhando no carro deliberadamente porque você tem airbags não é um bom plano.

Conectar as saídas de duas fontes de alimentação não coordenadas é perigoso e nunca deve ser tentado.

Faça isso em vez disso ...

  1. Você pode inserir energia no meio da tira para reduzir a mudança aparente no brilho ou ...

  2. Basta cortar a tira no meio e ligar cada metade separadamente das duas extremidades (1 tira alimentada a partir de 1 extremidade cada).

Atualizações: fornecimento único; ambos os finais

O OP agora sugere que ele usará um único suprimento e se conectará às duas extremidades. Se você usar um único suprimento nos dois extremos, a questão será: como você obterá o suprimento único no extremo?

Existem muitas maneiras de fazer isso, mas vamos ver alguns extremos:

A fonte de alimentação está em uma extremidade

Esse cenário é exatamente o mesmo de antes (acima), mas agora temos um caminho externo para transportar a corrente que não faz parte da faixa de LEDs (a faixa de LEDs também tem esse caminho embutido). Supondo que os condutores que usamos externamente sejam muito maiores do que os internamente, isso ajudará a reduzir as perdas no extremo oposto. Você aumentará o brilho relativo entre os extremos próximos e extremos, com o custo de mais esforços de instalação e cabos. O meio ainda estará mais escuro e o cabo de distribuição que você usa para levar a corrente até a extremidade oposta precisará ter uma resistência muito baixa (diâmetro grande ou muitos fios) para maximizar o efeito.

A fonte de alimentação está no meio

A melhor coisa a fazer (mais fácil, mais barata, mais rápida) é apenas tocar no centro da faixa de LEDs. Aplique energia a partir do centro da faixa, em vez das extremidades. Você não precisa de nenhum cabo adicional. A carga atual em cada perna agora é metade do que era antes e, portanto, as mudanças de tensão / brilho entre as duas pernas são metade do que estavam em uma configuração de alimentação final.

Adicione um fio de retorno adicional

Algumas das outras respostas propuseram essa solução, mas não discutiram as consequências desse fio adicional. Para entender, você precisará de um fio significativo para esse caminho. Um fio 24AWG é de aproximadamente 0,08 Ohms / metro. Nos 6A e 20 metros, você perderá quase 60W de energia nessa linha de retorno e a tensão do LED cairá de 24V para menos de 15V. O seu LED ficará muito escuro. Se você aumentar o fio para 8AWG, a perda de energia cairá para cerca de 1,5W e a tensão de alimentação do LED será de 23,8V, mas o custo desse fio excederá o custo dos LEDs - sugerindo que você poderá obter uma melhor iluminação geral (para não mencionar a facilidade de instalação, menor custo e maior eficiência - maior vida útil / menor conta de energia) com tiras mais curtas (por exemplo, com alimentação central).

Gerenciando o brilho

As pessoas são fundamentais para mudanças bruscas de brilho. Instalações padrão gerenciarão o olho humano da melhor maneira possível. Por um longo período, por exemplo, manter o equilíbrio e a simetria é a chave.

insira a descrição da imagem aqui

Esse tipo de topologia evita padrões repentinos de brilho "dente de serra" ou desbotamentos prolongados que as pessoas tendem a notar. A idéia é dividir suas corridas de maneira sensata e alimentá-las de forma a minimizar a variação geral e as mudanças bruscas.

Para corridas ainda mais longas, ou para minimizar ainda mais as variações, como acima, é aceitável alimentar as duas extremidades das tiras e continuar subdividindo conforme necessário. A maioria dos fabricantes de fitas de LED emitirá diretrizes de instalação sobre o comprimento máximo recomendado de uma perna para qualquer tipo de fita, portanto, você deve fazer o melhor para ler e seguir essas diretrizes.

insira a descrição da imagem aqui


Verificar o meu edit: Eu estou usando uma única prestação ligado a ambas as extremidades
Makoto

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Conectar as saídas de duas fontes de alimentação não coordenadas é perigoso e nunca deve ser tentado. Isso é SOMENTE VERDADEIRO quando os suprimentos não entram na regulação atual quando a corrente máxima está fluindo. Experimente com dois suprimentos de laboratório, defina o suprimento A para 24 V, 0,5A e o suprimento B para 24 V, 0,5 A, agora carregue com 24 V 0,7 A. Se as correntes forem compartilhadas igualmente (isso é muito improvável), aumente a tensão ligeiramente em uma fonte. Então aquele entrará no limite atual.
Bimpelrekkie 6/11

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Contar com a regulamentação atual é perigoso, especialmente em aplicações para consumidores. Isso equivale a sugerir que dormir ao lado de uma lareira em um apartamento é seguro porque o alarme de incêndio soará se as paredes pegarem fogo. Os mecanismos de segurança são o último recurso em caso de situação não nominal. Muitas tiras de LED que você encontra on-line são vendidas com fontes de alimentação baratas projetadas na China que não possuem proteções básicas, são classificadas incorretamente como suprimentos mais capazes do que realmente são, aquecem e usam componentes abaixo do padrão (geralmente reciclados). A UL não aprovaria isso para venda.
DrFriedParts

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@DrFriedParts, seria bom se você tentar explicar por que minha solução não funcionaria . Eu fiz inúmeras instalações usando essa abordagem e elas funcionam por anos. E não vejo razões teóricas ou práticas para não funcionarem. Não estou dizendo que estou 100% certo, mas quando você diz que alguém está errado, aponte os erros. É por isso que estamos todos aqui - para aprender algo novo todos os dias.
Todor Simeonov

@Odor - Você poderia me ajudar a entender um pouco melhor sua preocupação? Primeiro, ficou claro qual é a sua solução exatamente neste momento. Dito isto, eu não disse que nenhuma das idéias propostas não funcionaria. Eu disse que algumas configurações são perigosas.
DrFriedParts

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Isso é menos um problema de EE e mais um problema de instalação e empacotamento.

Você não pode colocar 6 amperes em um barramento de 2 ampères

A faixa de LED é feita de vários segmentos. Cada segmento possui 6 LEDs em série com um resistor e, entre cada segmento, há uma linha "CUT".

Abaixo de toda a faixa existem dois traços de PCB, que são um barramento positivo e negativo. Eles servem a todos os segmentos. Esses traços têm ampacidade finita . Nas tiras monocromáticas de 12V, os traços são dimensionados para alimentar um segmento de 5m (2A), ou absolutamente no máximo dois segmentos de 5m em série, contando com a queda de tensão (bem abaixo de 4A). Executar 6A através de uma faixa de 12V está fora de questão. Com tiras de 24V, elas podem ser construídas da mesma forma que as tiras de 12V, ou seus traços podem ser mais finos, pois precisam apenas da metade da ampacidade para fazer a mesma coisa.

Mas mesmo que você tenha usado as tiras dentro dos limites de design, isso ainda poderá resultar em um escurecimento perceptível . Lembre-se de que os LEDs não são lineares - sua curva VI é bastante íngreme e a curva I-lum também não é plana. Eles não são lineares (quadráticos) como incandescentes, uma pequena queda de tensão fica muito mais fraca. Pode ser visto mesmo em uma única faixa de 12V, comparando uma extremidade à outra. Você está operando 24V, o que ajudará em um fator de 2 a 4, dependendo de quanto eles encolheram os barramentos de PCB.

Alimente dos pontos 1/4 e 3/4 ...

Uma faixa de 20m é provavelmente quatro faixas de 5m. Coloque suas fontes de alimentação entre as réguas 1 e 2 ... e entre as réguas 3 e 4. Dessa forma, cada parte da sua alimentação está fornecendo apenas uma régua de 5m. As tiras são construídas para isso.

... Ou use o alimentador

Se você olhar para os fios de trólebus, eles têm 2 condutores nus na rua, a cerca de 2 'de distância. Em seguida, a cada poucos pólos, eles têm um jumper para dois fios de energia muito mais pesados ​​correndo ao longo dos pólos - esses são alimentadores . Aqui está uma foto de Dayton. Observe que o cabide e o fio cruzado estão "quentes" e alimentam o fio esquerdo (+), isolando o fio direito (-) e depois saltam para um alimentador (observe os alimentadores duplos). Esses jumpers existem a cada 4-6 pólos.

insira a descrição da imagem aqui

Você faz a mesma coisa. Você escolhe um cabo de alimentação de tamanho suficiente para evitar queda de tensão e, em seguida, amarra-o em todos os lugares que puder . Isso resulta nos traços da placa de circuito impresso e no alimentador sendo totalmente paralelo, mas não há nada errado com o alimentador paralelo quando ele é CC. Isso é o que feeder é .

Existem motivos não relacionados para não paralelizar os circuitos CA ou paralelos com a proteção do circuito interno.

Se a queda de tensão for ruim, várias fontes de alimentação não serão

Duas fontes de alimentação DC próximas uma da outra podem ter um problema porque estão intimamente conectadas. Mas aqui, você está falando sobre a necessidade de várias fontes de alimentação devido à queda de tensão. Essa "distância" elétrica significa que você tem muito menos probabilidade de ter um problema com os suprimentos lutando. Desde que suas tensões de saída estejam mais próximas uma da outra do que a queda de tensão entre elas, ambas devem suportar seu peso. O sistema de trólebus possui muitas subestações que alimentam 600VDC no sistema. São máquinas simples, e não podem brigar entre si por causa da distância e com diodos (como parte do retificador) que impedem a realimentação.


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Em teoria, você pode fazer o que propõe, no entanto , haverá questões práticas que você precisa conhecer.

É provável que ambas as fontes de 24 V não produzam exatamente a mesma tensão. Digamos que a fonte V1 entregue 24,00 V, mas a fonte V3 entregue 24,05 V.

Nesse caso, o V3 levará a maior parte da carga e o V1 levará apenas menos da metade da carga. Somente quando as tensões forem exatamente as mesmas, eles compartilharão a carga igualmente.

Isso não é um problema, desde que você use dois suprimentos de 6 A e não dois suprimentos de 3 A.

O brilho do LED será mais igual, agora os LEDs do meio irão queimar menos.

Veja a resposta de Todor para uma solução melhor!


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Você está esquecendo que as fontes de alimentação são reguladas, o que significa que elas lutam para manter a tensão onde querem. Não, eu não sou, os suprimentos podem apenas fornecer corrente, portanto, conecte dois em paralelo e o que estiver ajustado na tensão mais baixa não fornecerá corrente até que a tensão de saída caia abaixo da tensão que deseja manter. Sugiro que você obtenha dois suprimentos de laboratório e experimente por si mesmo. Somente ao usar uma carga eletrônica (pode atuar como suprimento e carga), você está certo. Mas estes são instrumentos de laboratório caros, não necessários para acionar alguns LEDs.
Bimpelrekkie 6/11

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@DrFriedParts Obviamente você 1) nunca tentou isso e / ou 2) se o fez usando uma fonte de alimentação "ímpar" sem nenhuma proteção contra corrente de entrada reversa. Use suprimentos de laboratório adequados e nenhuma corrente fluirá . Para fazer o fluxo de corrente, a alimentação de 3 V teria que ser uma carga ativa .
Bimpelrekkie

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Todos, exceto aqueles projetados para operação paralela, apresentam uma carga. Certamente, o SMPS de consumidor barato contemplado aqui faz Hmm, geralmente os SMPS de consumidor barato não são projetados para serem usados ​​em paralelo. A maioria fornecerá mais do que a corrente nominal (eles não têm um limite de corrente adequado). Sugiro que você conecte um SMPS tão barato e conecte uma tensão um pouco mais alta do que a tensão nominal à sua saída e verifique se alguma corrente flui. 99 de 100 possuem diodos na saída, impedindo a entrada de corrente, então não vejo como eles podem carregar a saída.
Bimpelrekkie 6/11

Definitivamente, isso não é verdade para a maioria dos suprimentos de laboratório, pois eles quase sempre têm algum tipo de estágio de saída linear após o retificador AC / DC. Tomar o HP / Agilent / Keysight E3631A como um exemplo: gerrysweeney.com/wp-content/plugins/download-attachments/...
DrFriedParts

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Este é um caso clássico de um pouco de conhecimento sendo uma coisa perigosa. Seu erro é claro na frase "resistência através das linhas de energia". Se suas linhas de energia possuem quilômetros de extensão, é necessário considerar isso. Se não, você não. É simples assim.

Obviamente, se você usar um cabo realmente fino, poderá considerar sua resistência. No entanto, o seu maior problema é que o cabo agora é um elemento de aquecimento e corre o risco de derreter o isolamento e / ou iniciar um incêndio. Se você prestou atenção às classificações atuais de seus cabos, a resistência nos cabos é negligenciável e pode ser ignorada com segurança.


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As linhas de energia em uma faixa de LED são realmente finas e a resistência é significativa, evidenciada pela clara queda no brilho.
Makoto

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Isso está errado. A queda de tensão é uma preocupação real em aplicações de iluminação de baixa tensão. Se você acha que pode ignorar a queda de tensão ao fazer esse tipo de instalação, simplesmente não sabe do que está falando.
J ...

@Motooto Quão significativo? Na 6A, cada queda de 1V significa que você tem 6W de potência dissipada na resistência, e isso é absolutamente um risco de incêndio. Você provavelmente deseja verificar como os está conectando. Talvez você possa se safar do cabo fino que ele veio para uma única tira, mas para várias tiras você precisaria substituí-lo por algo capaz de lidar com a corrente.
Graham

com 5m (cerca de 1A), alimentado como Todor sugeriu uma queda de 3,5v. então cerca de 3,5 watts. Mas o plano atual é separar as linhas em seções de 5m
Makoto

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Dissipação de energia de 6W não é grande coisa se espalhada por 10 metros. O problema é que colocar 6A em um rastreamento de PCB feito para 2A causará muito mais que 6W. @Agent_L, você tem uma amplitude muito maior nos mesmos fios dentro de um chassi, porque as distâncias são curtas e os usuários não podem contatá-lo. Por exemplo, 14AWG não é razoável para 30A em um chassi. Eu, por um lado, uso fios trançados de 20AWG para conectar tiras de LED, porque o sólido 18AWG é muito rígido e puxa os conectores ou rasga os fios soldados das placas de circuito impresso. Lembre-se, eu normalmente tenho no máximo uma seção de 4 'da tira.
Harper - Restabelece Monica
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