КПД

Обсуждаем построение светодиодных драйверов, особенности питания разных типов светодиодов.

КПД

Сообщение SHaDow » 18 сен 2012, 02:47

Объясните, где я неправ.
Вот возьмем драйвер RLD1-1 Светодиодный драйвер 3x1 Вт, 300-330 мА подключим к нему по инструкции 3 белых одноваттных светодиода. Источник питания в конструкции предполагается свинцовый аккумулятор 12 Вольт
На практике имеем:
Напряжение на выходе драйвера: 10,11 В
Ток на выходе драйвера: 0,38 А
Выходная мощность: 10,11х0,38=3,84 Вт

Напряжение на входе драйвера: 11,71 В
Ток на входе драйвера: 0,38 А
Входная мощность: 11,71х0,38=4,45 Вт

Практический КПД=3,84/4,45=86% (к слову скажем, что если диодов не три, а один, КПД проваливается ниже 70%, хотя казалось бы ШИМ не должен так просаживать КПД в штатном режиме)

Неплохо, но теперь теоретически поставим на его место КРЕНку (ака LM317):
Ток на входе: 0,38А
Напряжение на входе: 12-14 В
Мощность на входе: 4,56 - 5,32 Вт

Ток на выходе: 0,38 А
Напряжение на выходе: 10,11 В
Мощность на выходе: 3,84 Вт

КПД: 72-84%

Но LM317 стоит от 10 до 20 рублей и продается на каждом углу, драйвер RLD1-1 стоит 85 р. и на каждом углу не продается. Если у вас на входе стабильные 12 вольт, то КПД линейного стабилизатора ниже всего на единицы процентов, если менее стабильные (например, аккумулятор) то КПД не очень хороший в начале растет с разрядом аккумулятора. Стоят ли единицы процентов своих денег и усложнения схемы в данном случае - непонятно. Возможно с реальной LM317 будет не так хорошо как в теории, это надо проверять, но кажется линейные стабилизаторы совсем не стоит сбрасывать со счетов.
SHaDow
Фонарик
Фонарик
 
Сообщений: 13
Зарегистрирован: 18 сен 2012, 02:22
Благодарил (а): 0 раз.
Поблагодарили: 0 раз.

Re: КПД

Сообщение soyer » 18 сен 2012, 07:59

SHaDow писал(а):Но LM317 стоит от 10 до 20 рублей и продается на каждом углу, драйвер RLD1-1 стоит 85 р. и на каждом углу не продается. Если у вас на входе стабильные 12 вольт, то КПД линейного стабилизатора ниже всего на единицы процентов, если менее стабильные (например, аккумулятор) то КПД не очень хороший в начале растет с разрядом аккумулятора. Стоят ли единицы процентов своих денег и усложнения схемы в данном случае - непонятно. Возможно с реальной LM317 будет не так хорошо как в теории, это надо проверять, но кажется линейные стабилизаторы совсем не стоит сбрасывать со счетов.

Со счетов ее и не сбрасывают. Если разговор ведется о мощности 1-5 Вт, то конечно есть смысл ограничиться ЛМ317. Кроме этого, для увеличения мощности, 317 допускает параллельное подключение. Но в любом случае она будет греться, что предполагает наличие радиатора. Бывают случаи, что надо подключить от 12 вольт, например, 5 красных диодов и вот тут 317, как стаб.тока, уже не пойдет. А вообще , считаю ЛМ317 - гениальная разработка. Был бы жив А.С. Пушкин, обязательно про нее сказку бы написал :) .
Yes I think to myself... what a wonderful world...
Аватар пользователя
soyer
Scio me nihil scire
Scio me nihil scire
 
Сообщений: 1896
Зарегистрирован: 26 май 2010, 14:15
Откуда: г. Барнаул
Благодарил (а): 58 раз.
Поблагодарили: 193 раз.

Re: КПД

Сообщение kulibin » 18 сен 2012, 08:56

Не будем забывать еще и про то, что драйвер может работать от источника переменного напряжения, не боится переполюсовки, сохраняет работоспособность от 7 до 20 вольт и не требует квалификации при подключении, тогда как КРЕНке нужен мост, два кондюка, резистор, радиатор и познания в электронике.
Не спрашивай Россию - что она для тебя сделала. Спроси себя - что ты сделал для нее.
Аватар пользователя
kulibin
Scio me nihil scire
Scio me nihil scire
 
Сообщений: 19190
Зарегистрирован: 18 дек 2009, 03:34
Откуда: Барнаул
Благодарил (а): 60 раз.
Поблагодарили: 1048 раз.

Re: КПД

Сообщение SHaDow » 18 сен 2012, 14:23

В сущности обязательными являются сама LMка и резистор, остальное опционально, скажем, защитный диод от переплюсовки или мост с кондюками в случае питания от переменного напряжения (а иногда по условиям задачи эти элементы лишние). А греться LM317 будет не больше, чем драйвер при практически том же КПД. При токе стабилизации около 320 мА на LMке выделяется всего 0,3 Вт тепла, которые чудесно рассеивает ее корпус ТО-220 без дополнительного радиатора (а работает до 36 вольт, кстати)

Что меня-то удивило, что при грамотном использовании фактически LMка вплотную приближается по характеристикам к ШИМ-драйверу, проигрывает только при очень широком диапазоне питающих напряжений или при количестве подключенных диодов сильно меньше нормы (хотя в этом случае и ШИМ-драйвера не блещут - скажем если диод один, КПД LM317 выходит ~60%, а у RLD1-1 ~70% ).
SHaDow
Фонарик
Фонарик
 
Сообщений: 13
Зарегистрирован: 18 сен 2012, 02:22
Благодарил (а): 0 раз.
Поблагодарили: 0 раз.

Re: КПД

Сообщение kulibin » 18 сен 2012, 15:03

Это смотря сколько вольт вы на ней планируете ронять. Если 1 вольт - то оно конечно, но тогда вам нобелевку надо выписать будет. Потому как ЛМ-ка при самом хорошем раскладе роняет на себе 2,5-3 вольта, а это полноценный ватт на 300 мА. Вот и посмотрите, как легко этот ватт рассеет ТО-220.
При этом вам еще надо будет так подогнать напряжение выхода блока и падение напряжения на нагрузке, чтобы еще пара вольт не вытанцевалась. А если вы планируете переменку выпрямлять диодом безо всяких кондюков и, соответственно, кормить ЛМ-ку полупериодом - то вы таки удивитесь - откуда еще вылез лишний дроп в пару-тройку вольт на ней ;)
Было б все так просто, чего б мы парились с энтими драйверами, будь они неладны. :cry:
Не спрашивай Россию - что она для тебя сделала. Спроси себя - что ты сделал для нее.
Аватар пользователя
kulibin
Scio me nihil scire
Scio me nihil scire
 
Сообщений: 19190
Зарегистрирован: 18 дек 2009, 03:34
Откуда: Барнаул
Благодарил (а): 60 раз.
Поблагодарили: 1048 раз.

Re: КПД

Сообщение SHaDow » 18 сен 2012, 16:17

При токе стабилизации 310 мА расчет дает 0,3 Вт на стабилизаторе. Но я проверю это на практике, кстати на счет 3 вольт это несколько с запасом, обычно падает около 2.
P.S. Полупериодом я нигде не предлагал LMку питать, один диод предлагалось использовать как защитный от переплюсовки.
SHaDow
Фонарик
Фонарик
 
Сообщений: 13
Зарегистрирован: 18 сен 2012, 02:22
Благодарил (а): 0 раз.
Поблагодарили: 0 раз.

Re: КПД

Сообщение kulibin » 18 сен 2012, 17:13

Проверьте на практике, потом и продолжим :)
Не спрашивай Россию - что она для тебя сделала. Спроси себя - что ты сделал для нее.
Аватар пользователя
kulibin
Scio me nihil scire
Scio me nihil scire
 
Сообщений: 19190
Зарегистрирован: 18 дек 2009, 03:34
Откуда: Барнаул
Благодарил (а): 60 раз.
Поблагодарили: 1048 раз.

Re: КПД

Сообщение soratnik » 18 сен 2012, 18:20

SHaDow писал(а):Объясните, где я неправ.
Вот возьмем драйвер RLD1-1 Светодиодный драйвер 3x1 Вт, 300-330 мА подключим к нему по инструкции 3 белых одноваттных светодиода.
Ток на выходе драйвера: 0,38 А


Кстати Вопрос к Ю.Н это нормально когда так расходятся параметры от заявленных в драйверах? У меня драйверы при заявленных 300-330ма выдавали до 400ма.
soratnik
Scio me nihil scire
Scio me nihil scire
 
Сообщений: 1037
Зарегистрирован: 29 янв 2011, 23:02
Откуда: г. Калининград
Благодарил (а): 2 раз.
Поблагодарили: 32 раз.

Re: КПД

Сообщение kulibin » 18 сен 2012, 20:51

Зависит от партии. В одной допуски по деталям в плюс, в другой в минус. Вот и разбег. Учитывая стоимость драйверов, никто их подгонять не будет.
Не спрашивай Россию - что она для тебя сделала. Спроси себя - что ты сделал для нее.
Аватар пользователя
kulibin
Scio me nihil scire
Scio me nihil scire
 
Сообщений: 19190
Зарегистрирован: 18 дек 2009, 03:34
Откуда: Барнаул
Благодарил (а): 60 раз.
Поблагодарили: 1048 раз.

Re: КПД

Сообщение Invisible_Light » 18 сен 2012, 23:45

SHaDow , интересные у вас рассчёты получаются... :?
Возьмём первый случай: напряжение на входе под нагрузкой было 11,71V. Вы сделали допущение, что на LM317 (с резистором?) падает 2V. Тогда, при той же нагрузке, 11,71-2=9,71V, но при таком напряжении диоды будут потреблять меньший ток (примерно 300-310мА). Значит сравниваемой мощности вы уже не получите. (Реально, при меньшем потребляемом токе и просадка напряжения аккумулятора может быть меньше, U питания будет ближе к 12V). А при увеличении U питания (при работе генератора), ток на входе драйвера снижается!
Второй случай - один диод при тех же условиях: потребляемая мощность 3,37V * 0,38А = 1,28Вт
(откуда вы взяли КПД ниже 70% - ?): :?
(к слову скажем, что если диодов не три, а один, КПД проваливается ниже 70%, хотя казалось бы ШИМ не должен так просаживать КПД в штатном режиме) - пробовали или нет :?:
При КПД 86%, мощность на входе 1,28Вт / 0,86 = 1,49Вт. При КПД 70% будет 1,28/0,7=1,83Вт
Вернёмся к LM317: ток тот же 0,38А и мощность на входе 4,45Вт, КПД=1,28/4,45=28,77 %.
Почувствуйте разницу - единицы процентов :P
Вы взяли частный случай (количество диодов, напряжение, ток, допущение про 2V на LM-ке). КПД на LM-ке очень чувствительно к входному напряжению (при некоторых условиях, она не сможет обеспечить требуемый ток из-за недостатка входного напряжения, минус падение на микросхеме). Если же количество диодов, ток, входное напряжение - меняется? КПД ни в какие ворота, потребность в охлаждении (драйвер RLD1-1 почти не греется).
В чём достоинства LM317 - бОльшая доступность, ниже цена, отсутствие помех. Дальше - она проигрывает.

(К примеру, в одном из наших местных магазинов:
Микросхема LM317T TO-220 ONS +1.2...+37V,1.5A
19.00 руб./шт.; 15.81 руб. (3+)
Драйвер светодиодный MR16 3x1W 330mA (без корпуса) ARLIGHT Uвх.=12-24V AC/DC, Uвых.=8-12VDC 330mA
65.00 руб./шт.; 55.25 руб. (3+)
не такая уж разница в цене..., тут бы добавить стоимость покупного радиатора - подороже драйвера будет!!)
Invisible_Light
Scio me nihil scire
Scio me nihil scire
 
Сообщений: 5916
Зарегистрирован: 17 июн 2012, 01:53
Откуда: Киров
Благодарил (а): 13 раз.
Поблагодарили: 948 раз.

Re: КПД

Сообщение SHaDow » 19 сен 2012, 03:54

Нет, понятно, если заставить LMку гасить вольт эдак 9-10, то КПД будет ниже плинтуса, но и ШИМ драйвера оччень странно себя ведут в таком режиме (до 86% как до Луны), можно использовать как маленький кипятильник. Если бы Вы внимательно прочли первый пост темы, то заметили бы, что питать LMкой один диод я даже не предлагал (и предполагал таки напряжение питания выше 12 вольт). Далее. Да, на счет двух вольт я погорячился, на LMке и резисторе 4 ом (дает ток стабилизации около 310 мА) вместе у меня падает 2,73 вольта примерно, это действительно несколько меняет дело (строго говоря можно использовать и Low-drop регуляторы, с падением порядка 0,35 В , но как правило у них ниже мощность выше цена и доступность), в частности приемлемые характеристики LMка дает только примерно до 50% разряда аккумулятора, что меня явно не устраивает.
Практически же получилось что при оптимальных условиях КПД LM317 не превышает 76%, имеем разницу в 10% с ШИМ-драйвером плюс последний нормально работает в более разнообразных условиях, а потому лучше.

Хорошо. Однако, кто скажет мне, почему адски греется RLD1-2 при подключении к нему одного штатного 3HPD-1 (входное напряжение около 12 вольт, на выходе драйвера около 600 мА, на входе точно не помню, но что-то в районе 400 мА)? На драйвере уходит на обогрев вселенной почти ватт, особенно греется конденсатор.

P.S. У меня три таких драйвера, греются все три, если что.
SHaDow
Фонарик
Фонарик
 
Сообщений: 13
Зарегистрирован: 18 сен 2012, 02:22
Благодарил (а): 0 раз.
Поблагодарили: 0 раз.

Re: КПД

Сообщение kulibin » 19 сен 2012, 09:01

А входное напряжение какое ?
Не спрашивай Россию - что она для тебя сделала. Спроси себя - что ты сделал для нее.
Аватар пользователя
kulibin
Scio me nihil scire
Scio me nihil scire
 
Сообщений: 19190
Зарегистрирован: 18 дек 2009, 03:34
Откуда: Барнаул
Благодарил (а): 60 раз.
Поблагодарили: 1048 раз.

Re: КПД

Сообщение ilkose » 19 сен 2012, 10:56

Напишите четко- напряжение на входе драйвера, потребление тока драйвером. Напряжение на выходе драйвера, ток в цепи светодиодов.Нагрев есть чем померить?
Аватар пользователя
ilkose
Scio me nihil scire
Scio me nihil scire
 
Сообщений: 2162
Зарегистрирован: 27 дек 2009, 22:37
Откуда: Новоалтайск
Благодарил (а): 46 раз.
Поблагодарили: 89 раз.

Re: КПД

Сообщение SHaDow » 20 сен 2012, 03:12

Светодиод 3HPD-3 - 1 шт
Драйвер RLD1-2 - 1 шт
Источник питания: аккумуляторные батареи. Измерения напряжения производились под нагрузкой само собой.

Результаты замеров:
Замер №1
Вход:
Напряжение: 12,28 В
Ток: 0,24 А
Мощность: 2,95 Вт

Выход:
Напряжение: 3,57 В
Ток: 0,62 А
Мощность: 2,21

КПД: 2,21/2,95= 75%



Замер №2
Вход:
Напряжение: 9,85 В
Ток: 0,32 А
Мощность: 3,15 Вт

Выход:
Напряжение: 3,57 В
Ток: 0,62 А
Мощность: 2,21

КПД: 3,15/2,95= 70%


Замер №3 (не идет в зачет, т.к. в инструкции сказано что минимальное входное напряжение 8 вольт, приведен для справки)
Вход:
Напряжение: 6,70 В
Ток: 0,53 А
Мощность: 3,55 Вт

Выход:
Напряжение: 3,57 В
Ток: 0,62 А
Мощность: 2,21

КПД: 2,21/3,55= 62%

Через несколько минут работы конденсатор драйвера разогревается так, что палец держать невозможно (другие элементы тоже греются но не критично). Тип конденсатора я на разглядел, но если он 85С то время его жизни очень, очень небольшое (~1000 часов) особенно в "теплом корпусе", неудивительно, ведь на нем рассеивается >25% потребляемой мощности. На сайте указан КПД 80-85% во всем диапазоне допустимых (8-24 вольта) питающих напряжений, однако на практике он на 10 и более процентов ниже. Писали бы уже по китайской традиции "до 85%", было бы точнее.
SHaDow
Фонарик
Фонарик
 
Сообщений: 13
Зарегистрирован: 18 сен 2012, 02:22
Благодарил (а): 0 раз.
Поблагодарили: 0 раз.

Re: КПД

Сообщение kulibin » 20 сен 2012, 09:31

Поправили описание. Теперь там 75-85%. Видимо, параметры несколько ухудшились со временем из-за гонки за низкой себестоимостью. Для драйверов, цена которым рупь пучок, никто обычно за 5% голову не ломает.
Не спрашивай Россию - что она для тебя сделала. Спроси себя - что ты сделал для нее.
Аватар пользователя
kulibin
Scio me nihil scire
Scio me nihil scire
 
Сообщений: 19190
Зарегистрирован: 18 дек 2009, 03:34
Откуда: Барнаул
Благодарил (а): 60 раз.
Поблагодарили: 1048 раз.

След.

Вернуться в Питание и подключение светодиодов

Кто сейчас на форуме

Зарегистрированные пользователи: alecsey550, Alexa [Bot], Andrey VRN, Bing [Bot], BVlad, Светочъ, dua3, Google [Bot], Google Feedfetcher, kaland, kentik, Kodmig, Ledoffon, mailru, MAQ, Michail, mnv, Reneo, ЭТИС, Яндексбот