Uma vez eu queria fazer algo usando matrizes de LED. Foi interessante conectá-los sem um driver especial, refletir sobre o sistema de refrigeração e o circuito de desligamento de emergência durante o superaquecimento. Decidi fazer uma lâmpada phyto para plantas com uma capacidade de cerca de 50 watts. Como resultado, obtivemos esse dispositivo:
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Seleção de componentes
Para começar, pensei em quais matrizes escolher. Muitas questões são levantadas pela eficácia das matrizes de LED para plantas. As informações na Internet são extremamente contraditórias. Algumas fontes escrevem que o espectro não importa muito, as plantas crescem sob qualquer iluminação LED e até sob lâmpadas incandescentes. Em outros, eles escrevem, ao contrário, que o espectro da luz emitida é muito importante e você precisa usar apenas lâmpadas comprovadas de alta qualidade. Porque Eu faço uma lâmpada, não importa quanto para as plantas (elas já crescem muito bem, em princípio, principalmente após a automação da irrigação), quanto para fazer algo usando matrizes, decidi arriscar e pegar as matrizes dos chineses no Aliexpress. Eu olhei as críticas nas lojas, depois da frase "os morangos estão encantados", decidi que havia uma chance de sucesso.
Segundo informações da Internet, cheguei à conclusão de que é melhor usar várias matrizes pequenas com a mesma potência total, em vez de usar uma matriz grande. Em matrizes grandes, a densidade de cristais por unidade de área é muito alta, o que afeta adversamente o resfriamento e, consequentemente, a durabilidade. A escolha caiu na direção de matrizes de 10 watts com Ali Express. Cada matriz contém 9 cristais (ou grupos de cristais, não tenho certeza até o fim) entre os quais há muito espaço livre.
Cada matriz é do tamanho de uma moeda de 2 rublos.
Consumo de energia 9-11V (exceto uma matriz, que requer 6-7V), corrente de até 900 mA.
A tensão de alimentação é conveniente (matrizes mais potentes exigem 24 e 36 V), eu tinha apenas uma fonte de alimentação de 12V e 5A e uma tensão ligeiramente mais baixa não seria um problema. Decidi usar matrizes de diferentes espectros na lâmpada. No total, escolhi 5 matrizes: uma gama completa, vermelho, azul, branco quente e apenas branco. Espero que um pouco disso funcione.
Agora que as matrizes estão selecionadas, você precisa pensar em como conectá-las. Você não pode se conectar diretamente à fonte de alimentação. É necessário limitar a corrente a 900 mA.Decidi não complicar tudo e limitar a corrente classicamente - com a ajuda de resistores. A tensão na fonte de alimentação é estabilizada, portanto não deve haver problemas.
Cálculo do resistor
Para estender a vida útil das matrizes de LED, decidi não carregá-las ao máximo, mas operar com uma tensão de 9,5 V e limitar a corrente a 800 mA.
Teremos uma queda de tensão: 12-9.5 = 2.5V
Consideramos resistência do resistor:
2,5 / 0,8 = 3,2 ohms.
Consideramos poder do resistor:
0,8 * 0,8 * 3,2 = 2 watts.
Eu usei 3,2 ohm em resistores de 5 watts
Porque Eu não tinha resistores de 3,2 Ohm, conectei resistores de 2,2 Ohm e 1 Ohm em série.
Para outro tipo de matriz (onde a tensão é de 6-7V), decidi limitar a tensão na região de 6,5V, a corrente - 800 mA
Queda de tensão: 12-6,5 = 5,5 V
Consideramos resistência do resistor:
5,5 / 0,8 = 6,8 ohms
Consideramos poder do resistor:
0,8 * 0,8 * 6,8 = 4,3 watts
Peguei um resistor com uma margem de 10 watts
Refrigeração
Agora cabia à questão do resfriamento. Furei o radiador, cortei a rosca M2 e fixei as matrizes com parafusos, depois de aplicar pasta térmica.
Apesar de usar um radiador maciço, por meia hora a temperatura subiu gradualmente para 80 graus. Adicionada uma ventoinha de 70 mm. A tensão do ventilador foi reduzida com a ajuda do resistor R8 (diagrama geral abaixo), a fim de reduzir a velocidade e o ruído. Na versão atual (com ventilador), a temperatura não subiu acima de 35 graus.
Os resistores matriciais aquecem até 100 graus. Eu decidi estabelecer um resfriamento para eles também. Ele revestiu os resistores com graxa térmica e os colocou entre uma longa tira de alumínio e um pequeno radiador.
Ele dobrou a tira de alumínio em um arco e fixou-a ao redor do radiador com matrizes. O arco é conectado ao radiador principal usando 4 parafusos M4 (orifícios pré-perfurados e cortados as roscas).
Decidi fazer um sistema de desligamento de emergência em caso de superaquecimento, no caso de o ventilador falhar. A energia da matriz será desligada automaticamente quando a temperatura do radiador subir para 40 - 45 graus. Para fazer isso, montei um circuito simples em um termistor, transistor de efeito de campo e relé.
O princípio de operação é o seguinte: com o aumento da temperatura, a resistência do termistor NTC diminui (ele "se abre"), a tensão no portão do transistor de efeito de campo T1 aumenta e ele se abre. O relé está fechado por padrão. O transistor de efeito de campo T1 comuta o relé e o circuito é aberto. Depois que a temperatura cai, tudo acontece na ordem inversa: o transistor de efeito de campo T1 se fecha e o relé muda para seu estado inicial fechado. O termistor NTC e o resistor R6 formam um divisor de tensão. Alterando a resistência do resistor R6, você pode ajustar o limite. Para proteger o transistor de efeito de campo das emissões de relés indutivos, foi adicionado um diodo D1. Porque Minha bobina de relé é classificada em 5 V e tenho 12 V de potência, adicionei um resistor R7 para reduzir a tensão.
O esquema geral:
Resta finalmente coletar e consertar tudo sobre as plantas. Fios soldados para cada matriz individual. Montei um termistor no radiador ao lado das matrizes.
Colei o sistema de desligamento de emergência no estojo nas costas com supercola.
Pendurei a lâmpada no parapeito da janela com a ajuda de cordas de arame e polietileno.
Brilha bastante, eu gosto.
O projeto tem potencial para revisão. Por exemplo, você pode adicionar o Arduino, um módulo em tempo real, um transistor de efeito de campo e ativar e desativar a tempo.