Solutie optima alimentare 100 LED-uri folosind 12V 20Ah

Buna ziua,

Va rog sa ma indrumati in gasirea solutiei pt problema pe care o am, si anume: vreau sa conectez 100 leduri (1 led: 3,2V si 20mA) la un acumulator de 12V 20Ah, iar problema mea este ca nu stiu ce sa aleg:
1. conectare leduri (+rezistente necesare) la acumulatorul de 12V de mai sus si voi avea un curent total (conform calculator rezistenta) de 0.680A, adica un consum de 0.680A intr-o ora.
2. conectare leduri la acelasi accum de 12V de mai sus + tranzistor pt al duce la 9V (+rezistentele aferente), si cu un curent total (conform calculator rezistenta) de 1A.

*pt ambele varinte am folosit un calculator online pt rezistente

Prima intrebare este: in care varianta de mai sus voi avea un timp de folosire mai indelungat, pana ce bateria se va descarca complet:
12V cu 0.68A sau 9V cu 1A ?

A doua intrebare este: stiu ca o baterie de 12V si 20Ah inseamna ca "sustine" un conumator de 12V si 20A timp de o ora (sau 10A in 2 ore, etc), dar ce se intampla cu acumulatorul dupa ce trece timpul respectiv ? adica dupa ce trece acea ora de folosire la 20A ce se intampla, scade voltajul dar se mentine amperajul (gen 11V si din nou sustinere 20A timp de o ora un consumator de 11V) sau?

A treia intrebare: daca folosesc un consumator de 9V si 1A  (+tranzistor) la un acumulator de 12V si 20Ah, cum calculez cat ma va tine acel acumulator ?

Mentionez ca sunt un incepator in electronica dar am o mare pasiune pt aceasta.

Multumesc frumos

Cel mai important e curentul consumat din baterie, în această situaţie varianta cu 0,68A consum ar fi mai convenabilă. Însă dacă descarci bateria peste 30-40% din capacitate, în scurt timp îţi vei lua adio de la ea, dacă nu e făcută special pt. cicluri profunde.

Edited by mihaicozac, 16 March 2013 - 18:47.

Nu stiu de ce puneti resistente care sa consume putere inutil (ca alea nu limiteaza curentul fara sa consume nimic), e simplu dar nu e eficient la consum, e mai bine cu un regulator de curent care sa fie calculat pentru intensitatea necesara Lanternele profesionale gen alea tactice (deci nu cele chinezesti) asa fac, au limitator de curent si consuma strictul necesar nu forteaza ledurile si nu se incalzeste, merge alimentat in plaja larga, limitatorul se poate face ori cu integrat specializat ori cu cu 2 tranzistoare sau cu un integrat gen 78xx ori lm configurat ca limitator de curent.
Deci 33 ramuri de cate trei leduri, fiecare ramura sa zicem 25mA... pentru ca desi la catalog se spune ca 20mA in realitate sunt chioare la intensitatea aia, e bine sa le dai 25mA, nu crapa dar lumineaza mai normal si tensiunea pe borne e cam 3.3v spre 3.4v. Sper ca vorbim de ledurile albe de 5mm transparente cu flux luminos calumea, gen alea de la mivarom. Rezistente foarte mici (sub 1 ohm smd) pe fiecare ramura ajuta la echilibrare daca cumva ledurile nu sunt chiar identice fara sa consume mult iar toata hardurghia se alimenteaza printr-un regulator de curent tip "serie". La intrare poti sa pui de la 10.5 la 18-24V sau si mai mult, depinde de integrat cat duce maxim, nu patesc nimic si lumineaza normal consumand strictul necesar, cu cat tensiunea de alimentare generala e mai mare intensitatea absorbita e mai mica, isi ia strictul necesar din regulatorul de curent.

@mihaicozac: ok, deci inteleg ca nu conteaza cati volti are consumatorul ci cat curent ?
adica un consumator de 12v de 20A va uza bateria in acelasi timp ca un consumator de 9v si 20A adica intr-o ora ?

@andreic: aceasta varianta  (cu rezistente) este singura care am gasit-o pe net. Crezi ca ma poti ajuta te rog cu schema pe care ai spus-o tu, necesara  pt cele100 leduri, descrisa pe intelesul meu ?


si totusi ce se intampla cu acumulatorul de 12V 20Ah dupa ce trece acea ora de folosire la 20A ?, scade voltajul dar se mentine amperajul, scad ambele sau?

multumesc

@andreic:  ce diferenţă de consum din baterie e între varianta cu rezistenţe distribuite şi cea cu generator de curent unic?  eu cred că niciuna, iar un regulator în comutaţie la diferenţa aia mică de tensiune I-O nu oferă un randament sporit. Şi dacă tot trebuie puse acele rezistenţe de echilibrare, care şi ele mănâncă ceva putere (mică), nu ar fi mai simplu să fie ele însele limitatoarele de curent principale şi să renunţi la generator?

@lucian: tensiunea bateriei scade cu descărcarea, aproximativ liniar, de la cca. 14V (full) la 10V (complet descărcată). Oricum sub cca. 9V nu se poate descărca, grupurile de 3 LED-uri înseriate se blochează sub acea tensiune şi nu mai consumă nimic.

un regulator de curent are avantajul ca pastreaza luminozitatea constanta pana la descarcarea bateriei , altfel rezistenta serie trebuie calculata pentru tensiunea ,maxima si luminozitatea o sa scada semnificativ pe masura descarcarii bateriei. Fortarea LED-urilor nu e avantajoasa , le scade mult durata de viata si pierd repede din luminozitate chiar daca nu se ard imediat si in plus randamentul e mai mic (nr de lumeni/watt scade). E mai eficient functional sa pui cu 50% mai multe leduri si sa le alimentezi la curentul nominal decat sa le fortezi la 150%. Si mai eficient e sa le folosesti sub curentul nominal pe la 2/3 si sa cresti numarul lor , vor tine practic forever si vor da mai multa lumina cu acelasi curent. Desigur trebuie un compromis si depinde si de destinatie. La o lanterna care merge cateva zeci de min pe luna nu conteaza asa mult si nu poti creste nr de leduri dar la o lampa e simplu

 luciangh, on 16 martie 2013 - 17:52, said:

Cred ca ne aburesti.Daca chiar erai pasionat de electronica,ai fi invatat singur din carti sau de pe net,macar legea lui Ohm (R=U/I) si cum se comporta un acumulator.
Acum la obiect:orice schema ai face pentru LED-uri,va trebui compensata diferenta de U de la 9,6 (3LED-uri inseriate) la 12V cu o rezistenta (corect se numeste rezistor).Daca in loc de rezistenta se foloseste un tranzistor sau un integrat (ca generator de curent constant),acestea se vor comporta tot ca o rezistenta si se vor incalzi mai mult sau mai putin,depinde de puterea disipata pe element (P=U*I).

Un acumulator de 12V are in realitate mai mult 12,7V in gol,dar daca e pe masina,cu motorul pornit ajunge si la 14,4V.Cand ajunge sa se descarce complet,ii scade U sub 12V,dar scade si I si incepe distrugerea acumulatorului.
Succes!

LE:oricum,nu poti folosi 100 de LEDuri,trebuie sa fie multiplu de 3 deci 99.Adica 33 de ramuri de cate 3 LEDuri,fiecare inseriate si cu o rezistenta de 150 ohmi (pentru 20mA) si legate toate in paralel...poti pune un comutator sa alimentezi pe grupe cand n-ai nevoie de lumina maxima.

Edited by danpet, 16 March 2013 - 20:37.

pai cu un regulator serie chiar simplu se pot obtine ambele avantaje , se pastreaza luminozitatea constanta indiferent de incarcarea bateriei si se poate introduce si o protectie care sa intrerupa alimentarea la scaderea tensiunii la 11.7V

 chilly willy, on 16 martie 2013 - 20:40, said:

Iar conceptul este verificat de producatorii de lanterne si lumini cu leduri. Solutia rezistiva este cea ieftina care risipeste putere si are luminoziotate variabila in functie de tensiunea disponibila. Avand in vedere ca ledurile sunt dispozitive de putere mica orice putere risipita in rezistoare putea fi utila.

 mihaicozac, on 16 martie 2013 - 20:06, said:

Pai nu in comutatie, unul liniar care are cadere sub 1v (tipic 0.7v). O sa fac experimental cand am putin timp o ramura cu leduri cu rezistenta (sau 2-3 nu prea am multe leduri) si o sa o masor, dupa care ori fac un regulator si sa vedem ce difernete ies la diverse tensiuni, ori voi folosi sursa de laborator pe post de cursa de curent constant pentru alte masuratori.

@danpet: conform "http://led.linear1.org/led.wiz" se pot folosi 100 leduri alimentate de la tensiuni chiar si de la 5v, diferenta este cum sunt grupate (, neinseriate, inseriate cate 2, cate 3...).
Problema mea este cum sa construiesc aceasta lampa astfel incat sa fie folosita un timp cat mai mare pana sa se descarce acumulatorul de tot.
Acumulatorul pe care il am este unul stationar de 12V 20Ah luat pt a fi folosit strict in acest scop (pt luminat) si va folosit ca atare (adica nu va sta montat pe nimic - masina sau altceva).
Plecand de la ideea ca, cu cat sunt mai multe leduri inseriate cu atat e consumul mai mic + vazand ca am si posibilitatea sa-l conectez fie la 9V (cu regulator de tensiune) dar 1A fie la 12V dar cu 0,68A vreau sa aflu care din var ar tine mai mult timp in folosinta lampa pana ce acumulatorul "moare"
Acum, din spusele voastre de mai sus inteleg ca varianta optima ar fi: legare in serie toate ledurile + regulator de tensiune de 9V (cu cele 2 rezistente) + regulator de curent (cu cele 2 rezistente) care va limita curentul la suma curentului fiecarui led (20mA*100= 2A). Zic bine ?
Astfel as castiga timp de folosire: de la 12,7V accu incarcat full pana la 9V cat e tensiunea calculata de alimentare leduri, fata de varianta de 12V care timpul de lucru ar fi de la 12,7V la 12V

Edited by luciangh, 16 March 2013 - 21:37.

Sunt 2 aspecte demne de luat în seamă:

-dacă luăm în calcul o descărcare a bateriei de 20% pe ciclu, sau 4Ah, (din considerente de durabilitate a ei), caz în care tensiunea la bornele ei se modifică relativ puţin (sub 0,5V), şi curentul prin LED-uri se menţine în limita a 15-20%, ceea ce e acceptabil, de ex. pe durata unei seri, nu se justifică realizarea unei surse de cc.
-la preţul actual al LED-urilor, varianta cu 99 de bucăţi plus 33 de rezistori plus munca este mult mai scumpă decât cea cu un LED de 10W monobloc alimentat printr-o singură rezistenţă sau chiar generator de curent.

 luciangh, on 16 martie 2013 - 21:34, said:

Consumul e acelasi, U x I, indiferent cum legi atata timp cat fiecare e alimentat normal.

 luciangh, on 16 martie 2013 - 21:34, said:

Nu zici bine de loc.Constat cu tristete,ca ne chinuim cativa oameni care ne pricepem,sa-ti explicam si sa te ajutam sa intelegi ceea ce vrei,iar in mintea ta e o mare varza.Da,varianta optima e sa legi toate LEDurile in serie,cu regulator,dar pentru ca sa se aprinda,ai nevoie de peste 330V!!!...am eu un bec facut de mine cu 90 de LEDuri,toate in serie,dar merge la 230V,in locul unui bec normal.

@danpet: poate in mintea mea e o varza dar asta nu inseamna ca trebuie sa ma opresc si sa nu fac ce mi-am propus (aceasta lampa). Fara suparare, daca nu vrei/nu crezi ca poti sa ma ajuti cu informatii, te rog nu te simti obligat si lasa pe altii care vor sa ajute sa o faca.

revenind la problema mea:
- am deja aceste 100 de leduri, deci pe acestea le voi folosi
- accu este unul sigilat (Pb) de 12V 20AH

inteleg ca pt binele acumulatorului nu ar trebui sa descarc bateria sub o anumita valoare, si am calculat urmatoarea varianta:
- tensiune alimentare lampa 11V;
- legare leduri in serie de cate 3 + rezistena 82 ohm la fiecare serie de 3 leduri
- pt legare la sursa mea de 12 v (mai exact 12,7v cand accu e full) voi folosi un regulator de tensiune reglabil pt a tine constant 11V, astfel as avea, cum ati spus si voi, atat curent cat si tensiune constant (adica ledurile vor lumina constant pana se descarca bateria).
ce ziceti ?

Edited by luciangh, 17 March 2013 - 13:30.

Nu trebuie sa te opresti,dar trebuie sa inveti inainte de a arde 100 de LEDuri,sau de a distruge un acumulator ca cel pe care-l ai si care nu e chiar ieftin.Apropo,cu ce-l incarci? Poate nu stii dar acest tip de acumulator e foarte sensibil la incarcari facute aiurea.
Si eu si ceilalti colegi am incercat sa te ajutam,dar se pare ca tu ai idei proprii,iar cand ti se spune ca sunt gresite,te superi.Ar trebui ca cineva sa-ti dea mura-n gura o schema functionala,dar nici asa nu sunt sigur ca ai realiza-o practic,fara alte modificari si sa si functioneze corect.
   Sunt multe lucruri pe care nu le stii,cum ar fi de exemplu,faptul ca acel regulator de tensiune pe care vrei sa-l folosesti,de la 12,7 la 11V,are nevoie de minim 3 V diferenta de tensiune (cele obisnuite LM317 de ex.).Exista si unele regulatoare mai speciale,cu caderea de tensiune mai mica...trebuie cautat in cataloage.
   Si inca ceva:acel regulator va functiona exact ca o rezistenta,pe el pierzandu-se putere exact ca pe o rezistenta pusa in serie cu becul.Diferenta e ca regulatorul isi va modifica automat parametri (rezistenta echivalenta) astfel incat sa mentina un curent constant (de preferat) sau o tensiune constanta (asa cum vrei tu sa faci cu 11V,dar nu e bine).
   Nu ti-a dat nimeni o schema clara,pentru ca ele exista pe net.Totul e sa le cauti si sa intelegi diferentele dintre ele.Oricum,apreciez ca ai calculat corect rezistenta de 82 ohmi,pentru 11V.
   Iti dau o idee:Se poate face un mic montaj electronic care sa varieze lumina becului,cu un potentiometru.Astfel,daca nu ai nevoie de lumina maxima,reduci luminozitatea din potentiometru si se reduce proportional si consumul de curent...cu conditia ca variatorul sa lucreze in sistem PWM (impulsuri cu modularea in durata).E o schema simpla cu un integrat ieftin (555) si un MOSFET.Gasesti scheme pe net.Acest sistem nu mai lucreaza ca o rezistenta,ci aprinde LEDurile cu impulsuri cu frecventa mare,nepercepute de ochi,iar in pauza dintre impulsuri,curentul e zero.
    Si ca o dovada ca nu vrei sa asculti sfaturile,ai zis:"am deja aceste 100 de leduri, deci pe acestea le voi folosi".Sa ne spui cum vei lega cel de al 100-lea LED...se poate,dar nu se merita.

nu cred ca e asa buna aprinderea asta in impulsuri cu PWM facut doar din mosfet si 555 pentru ca LED-urile nu sunt becuri sa medieze curentul . Ele nu tolereaza prea bine curentii mai mari decat cei nominali. Merge doar daca in timpul impulsului curentul nu depaseste curentul nominal.
Eu nu prea as folosi un regulator integrat pentru ca are drop-out mare catre 3V, ci ceva de genul   http://i.stack.imgur.com/KN6i5.png cu ledurile grupate cate 3 si puse in paralel si as mai adauga cate un rezistor mic pe fiecare ramura de 3 LED-uri pentru ca sa nu fie diferente prea mari intre ramuri. Circuitul poate fi un LM324 care are 4 AO. Cu celelalte as face referinta de tensiune si un comparator ca sa se opreasca la 11.7V cu descarcarea bateriei.
Pentru ca dropout-ul minim necesar e 11.7-9.6=2.1V se poate folosi si o sursa de curent simplificata ca in figura care va merge pana la un dropout de cca 0.7V.

Edited by chilly willy, 18 March 2013 - 10:49.

Ba e foarte bun reglajul cu PWM,care lucreaza la frecventa mare,astfel incat ochiul nu vede impulsurile.Merge la mine de cativa ani si am facut si pentru altii.Evident ca pe LEDuri se pun rezistentele care limiteaza curentul si (daca se vrea) si o sursa de curent constant,dar la care e nevoie si de rezistente (pe grupe de 3 LED).Din moment ce ai posibilitatea de reglaj al intensitatii,nu mai e nevoie de curent constant.
E buna schema pusa de tine,dar exista si mai simple.Cred totusi ca am depasit putin ceea ce vroia initiatorul topicului.Uite un bec de 12V cu 42 LEDuri (sunt puse pe cablaj doar jumatate,ca sunt 2 ramuri ce pot fi puse in paralel).

Edited by danpet, 18 March 2013 - 14:19.

va multumesc pt raspunsuri.
ceva in genul postat de danpet as vrea sa reusesc sa fac. banuiesc ca reglajul intensitatii, implicit al intensitatii luminoase se face de la acel buton.
intensitatea intre ce plaje se regleaza ? minim / maxim ?
pe placa cu leduri mai sunt prezente si alte componente pe langa rezistente ?
la ce voltaj sunt calculate ledurile sa functioneze ?
@danpet: crezi ca as putea avea si eu schema de la acel "bec" ?
ms

Edited by luciangh, 18 March 2013 - 22:19.