Sistemi LED con limitatore di corrente e alimentazione a tensione corrispondente

Creato: September 19, 2021
Uomo preoccupato al computer

Gran parte dei miei amici nel mondo dell'ingegneria vive uno stile di vita equilibrato. Ma alcuni sono dei veri maniaci del lavoro. Lavorano ininterrottamente e sono continuamente in preda allo stress. In definitiva, il loro stile di vita non è poi così diverso da un LED collegato direttamente a un alimentatore senza un limitatore di corrente, o con un valore di resistore sbagliato. Cominciano alla grande, ma pian piano si affievoliscono fino a spegnersi.

In architettura, è comune utilizzare diodi a emissione di luce (LED) nei modelli architettonici. Tuttavia, ho notato che sempre più persone collegano i loro LED direttamente all'alimentatore senza un limitatore della corrente. Tutto sembra funzionare correttamente, in quanto la tensione dell'alimentazione è impostata in base al LED, ma questa prassi riduce notevolmente il ciclo di vita del LED rispetto a quanto riportato sulla sua scheda tecnica.

Come funziona un LED

Un LED è un dispositivo a semiconduttore costruito utilizzando una giunzione di silicio di tipo P e silicio di tipo N, simile a un diodo. I semiconduttori P hanno una maggiore concentrazione di "buchi" positivi rispetto agli elettroni, mentre i semiconduttori N hanno una maggiore concentrazione di elettroni.

Un tipico diodo consente alla corrente di fluire solo in una direzione. Una polarizzazione diretta viene applicata al LED collegando il silicio di tipo P al terminale positivo di un alimentatore, e il silicio di tipo N a terra. Quando la tensione diretta supera la tensione di soglia della giunzione p-n, la corrente inizia a fluire. La caduta di tensione di un LED è sempre equivalente alla tensione diretta del LED stesso. Possono variare da 1,8V a 3,3V a seconda del colore e del tipo di LED.

Quando il LED è collegato a un alimentatore con una tensione superiore alla sua tensione diretta, un limitatore della corrente è collegato in serie. Il resistore limita la corrente al LED e regola la differenza nelle cadute di tensione tra il LED e l'alimentatore. Ovviamente, dovrai calcolare quale limitatore di corrente è adatto alla tua scheda.

Come scegliere l'alimentatore giusto per i LED

Anche se un normale alimentatore a commutazione potrebbe facilmente illuminare un sistema LED con limitatore di corrente, esistono alimentatori specifici per le applicazioni LED. Questi alimentatori sono chiamati driver LED e ne esistono di due tipi: driver LED a corrente costante e driver LED a caduta di tensione costante.

Un driver LED a corrente costante modifica la tensione all'interno di un range per mantenere l'uscita di corrente al valore specificato. Ad esempio, è possibile utilizzare un driver LED a corrente costante per 100 LED collegati in parallelo con una tensione diretta di 3,3 V e una corrente diretta di 10 mA. Il driver LED deve essere in grado di mantenere 1A stabile con un intervallo di tensione operativa che si sovrappone alla tensione diretta del LED. In questo caso non è necessario un limitatore di corrente.

Un driver LED a caduta di tensione costante funziona regolando la caduta di tensione e il guadagno a un valore e una velocità specifici entro un limite di corrente. Per le strisce LED o l'illuminazione commerciale, vengono installati limitatori di corrente per ridurre al minimo gli effetti delle variazioni della sorgente di tensione. La tensione di funzionamento, e quale driver LED scegliere, sono spesso indicati nelle schede tecniche di queste luci a LED.

Striscia LED
Scegli l'alimentatore giusto per la tua configurazione LED.

Omettere il limitatore di corrente: vale la pena rischiare?

Con una gamma di driver LED a disposizione sul mercato, molte aziende scelgono di utilizzare un normale alimentatore switching, omettendo i resistori nei loro sistemi LED. Questo perché la saldatura manuale dei resistori ai LED richiede lavoro aggiuntivo, e perché i normali alimentatori a commutazione sono più economici dei driver LED.

In teoria, non è sbagliato collegare un alimentatore da 3,3 V a centinaia di LED con la stessa tensione diretta. Ma quest'approccio può ridurre di molto il ciclo di vita dei LED. Non è raro infatti che questi LED sfarfallino o si brucino già dopo poche settimane. Questo succede perché i normali alimentatori a commutazione hanno problemi con la corrente di spunto, ovvero un improvviso picco di corrente all'accensione. Nel tempo, questo può danneggiare i LED non protetti da limitatori di corrente. Al contrario, i driver LED di ultima generazione offrono funzionalità capaci di eliminare i problemi legati alla corrente di spunto, evitando allo stesso tempo la saldatura manuale.

LED multicolori
Voler risparmiare a tutti i costi potrebbe portare ad avere LED che sfarfallano già dopo poche settimane dall'installazione.

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