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joefish

Strisce LED - Considerazioni sull'alimentazione

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joefish

Dal momento che sempre piu' utenti si stanno muovendo nella direzione dell'utilizzo delle strisce led

per le Lightbox ho pensato di chiarire meglio la questione dell'alimentazione.
I LED sono dei dispositivi che funzionano a corrente costante, questo vuol dire che per essere alimentati sono necessari particolari alimentatori che hanno
la tensione variabile a seconda di quello che si inserisce come carico in modo che la corrente erogata sia quella stabilita. Se un led deve essere alimentato a 500 mA la tensione che l'alimentatore eroga sara' tale da avere quella corrente. Se ne mettiamo due in serie la corrente resta 500 mA ma la tensione sara' il doppio.
Gli alimentatori che di solito utilizziamo fanno il contrario, la tensione e' fissa: 5 V, 6V, 12V etc e la corrente dipende dal carico.
Consideriamo quello a 12 V, se alimentiamo una lampadina da P=1 W la corrente sara' I=P/V=1/12=0.083 A = 83 mA.
Mentre con una lampadina da 10 W avremo, invece, 0.83 A e la tensione e' sempre 12 V. E' l'alimentatore che eroga piu' corrente.
Le strisce led sono state assemblate per funzionare alla tensione costante di 12 V. Per questo sono composte da "moduli"
formati da tre led e due resistenze messe in serie. In questo modo il costruttore garantisce che se il modulo e' alimentato a 12 V la corrente che circola
all'interno dei led e' quella giusta.
Per chi volesse capirci di piu' il modulo e' fatto cosi':
post-4132-0-13920100-1481878367.jpg
e lo schema elettrico corrispondente e' questo:
post-4132-0-80288200-1481878375_thumb.png
Ogni LED ha una caduta di potenziale tipica di 3.1 V quindi per ogni modulo la corrente che circola e' di:
12 = I*(27*2)+ 3.1*3 ==>> 12-9.3 = 2.7 = I*54 ==>> I = 2.7/54 = 0.05 A = 50 mA
Quindi 1 metro di striscia che ha 20 moduli da 3 led assorbe 0.05*20 = 1 A che in termini di potenza elettrica
corrispondono a P=V*I = 12 * 1 = 12 W.
Il problema che ci riguarda e' nel fatto che questi moduli sono collegati in parallelo tra loro attraverso le piste interne.
Cioe' la tensione di 12 V viene ad essere applicata a tutti i moduli da 3 led lungo tutta la striscia.
Queste piste non sono di qualita' sufficientemente buona a garantire una dispersione minima.
Dovrebbero essere piu' spesse.
Ci sono due effetti che si sommano.
Il primo che le piste offrono una certa resistenza e quindi la corrente e' minore.
Il secondo e' che avendo una resistenza si scaldano e scaldano anche i led che, al contrario dei conduttori normali
tipo rame, assorbono piu' corrente quando la temperatura sale.
Si crea cosi' un circolo vizioso che porta al rapido deterioramento dei led.
In piu' siccome c'e' una caduta di potenziale lungo le piste si ha che i led all'inizio della striscia sono piu' luminosi di
quelli alla fine.
Una soluzione potrebbe essere quella di alimentare la striscia dai due lati, ma non e' cosi' come vi mostro subito.
Ho misurato la corrente assorbita da spezzoni di striscia di lunghezza diversa. Partendo dal singolo modulo di 3 led con lunghezza 5cm.
Nella tabella potete trovare I valori misurati della corrente con la corrispondente potenza elettrica.
Come prima cosa si vede che il valore del modulo a 3 led e’ molto vicino con quello teorico di 0.05 A, calcolato precedentemente,
considerando la caduta di 3.1 V per ogni led piu’ le due resistenze da 27 Ohm.
post-4132-0-45545700-1481878470_thumb.png
Ho inoltre riportato la corrente ideale, cioe’ quella che si avrebbe moltiplicando il valore della corrente che attraversa il singolo
modulo da 5 cm per quanti sono i moduli che compongono lo spezzone di striscia, con le rispettive potenze ideali.
Infine c’e’ l’ultima colonna con i valori secondo le specifiche riportate dalle ditte (sono comuni a quasi tutte le strisce led).
Innanzitutto si nota che i valori sono piu’ bassi di quelli secondo le specifiche. Tuttavia la cosa piu’ importante e’ che la corrente assorbita
man mano che la striscia aumenta di lunghezza diventa sempre piu’ bassa rispetto a quella “ideale”.
Questo perche’ le piste hanno una resistenza non trascurabile. La differenza diventa significativa gia’ a partire da 2 metri.
Fino ad un metro si puo’ considerare accettabile. L’ideale e’ 0.5 metri dove non c’e’ perdita.
Quindi nell'utilizzare le strisce il consiglio e' di tagliarle in spezzoni da massimo un metro e collegarli tutti in parallelo.

 

 

 

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Umberm

Grazie Peppe! Questa è una grande "guida" che, sono certo, quest'anno sarà utile/indispensabile per molti Pepperfriends!

:clapping::clapping::clapping:

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stefanet

Grande Peppe, la guida è ottima come sempre.

 

Dalla tabella che hai postato e come tu hai affermato per ottenere il massimo dalla striscia a led questa deve avere una lunghezza massima di 50 cm. A questo punto penso che questa lunghezza debba essere tenuta in considerazione nella progettazione della Light Box (io sono fortunato perchè è quella la dimensione del mio progetto :lol2: ).

 

Comunque mi hai chiarito molti punti.

 

Grazie :thumbsup:

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kapto

domanda da inesperto: con il collegamento in parallelo, oltre all'efficienza luminosa, si ha anche un aumento di temperature?

Perché la mia piccola growbox è passata da 23 gradi scarsi in seriale a 27.2 in parallelo :mellow:

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joefish

Certo, se passi al parallelo la corrente che scorre nelle strisce e' maggiore e la luminosita' maggiore e cosi' anche il calore

dissipato.

 

Se hai modo (e voglia) potresti misurare la corrente che fluisce in un singolo spezzone e quando invece li metti tutti in serie

vedrai che la somma non fa il totale, cioe' la corrente di uno spezzone moltiplicato il numero di spezzoni che usi e' maggiore

di quella che passa nella serie.

 

 

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kapto

Immaginavo, era per avere una conferma ad un fattore che ritengo rilevante per la questione grow box.

 

Devo dire che l'aumento di temperatura è notevole: con una temperatura esterna di 17.5 gradi della stanza dove tengo le piante, faticavo a mantenere costanti 23 gradi con i led in serie.

In parallelo, ho 27-28-29 gradi, tanto che oggi ho dovuto sollevare il coperchio per far passare un po' d'aria nella scatola.

 

Forse andrebbe aggiunta una nota nel post iniziale. Credo sia una motivazione in più per adottare i tuoi consigli.

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nipotastro
18 hours ago, kapto said:

domanda da inesperto: con il collegamento in parallelo, oltre all'efficienza luminosa, si ha anche un aumento di temperature?

Perché la mia piccola growbox è passata da 23 gradi scarsi in seriale a 27.2 in parallelo :mellow:

..non ti lamentare troppo

 

A me col passaggio ai neon la temperatura e' sotto la soglia accettabile per la crescita delle piante

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kapto

@nipotastro chi si lamenta :D 
Io sotto i neon ho aggiunto un tappetino riscaldabile, altrimenti non arrivo neanche a 22 gradi :( Mi sorprende tutto questo calore sotto i led.

A casa mia, 27 gradi li vedi solo a luglio/agosto - con il freddo di questi giorni, sto seriamente pensando di levare le piantine e mettermici io nella grow box :D 

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nipotastro
8 hours ago, nipotastro said:

..non ti lamentare troppo

 

A me col passaggio ai neon la temperatura e' sotto la soglia accettabile per la crescita delle piante

...ho mangiato una d

Passaggio Dai neon ai led

 

La fame e' na bruta bestia

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