Lampada estroboscópica de led

mlegnari · 25 de setembro de 2016

Olá pessoal!

Eu fiz uma lampada estroboscópica de led acionada por microcontrolador, basicamente uma corrente de 30 miliamperes no gate do mosfet 2n7000 permite que +5v passe pelo led e chegue ao terra.

Quando eu uso pulsos de 1 milissegundo fica otimo o brilho, muito forte! (antes de chegar ao led, passa por um resistor de 220ohms os 5v). O problema ocorre quando preciso de usar pulsos com duração de 50 Microssegundos! mesmo tirando o resistor, o led fica com brilho de 30%, e não adianta por mais leds em portas diferentes, aumenta muito pouco. Li em alguns forums e comentaram sobre o uso de um mosfet de potencia, como o IRF540N alguém poderia me dar uma dica?

aphawk · 25 de setembro de 2016

@mlegnari ,

Bom, primeira coisa a perceber : a energia gerada nesses1 milissegundos foi determinada pela tensão de condução do Led multiplicada pela corrente. De grosso modo, essa energia indica a luminosidade do seu Led.

Para ter a mesma energia usando apenas 50 microssegundos, a corrente teria de ser 20 vezes maior, certo ? Tem de abaixar o resistor limitador e ver se o 2n7000 suporta essa corrente.

O que voce tem de fazer ?

- Olhar o datasheet de seu Led, e ver qual a corrente de pico que ele aguenta, e ver se essa corrente, aplicada pelo tempo desejado, vai manter o seu Led vivo.... Ou então limitar a corrente para não danificar o seu Led.

- Caso ele aguente essa corrente, pode sim usar um Logic Mosfet, de baixíssimo RDSon, e alimentar o seu Led.

Sugiro o uso do IRL540. Esse é um Logic Mosfet, e trabalha muito bem com apenas 5V no gate.

O IRF540 é um Mosfet comum, e vai ser bem difícil ele trabalhar com a saída de 5 volts de um microcontrolador....

Vai sofrer bastante para achar um Led que tenha um datasheet descente kkkkkk !

Paulo

BCP · 25 de setembro de 2016

Se sua intenção é obter o efeito estroboscópico (danceteria, luz de ponto automotivo etc. ...) você esta trabalhando numa frequência "estupidamente alta" para esse propósito!....

Reveja seu projeto ou reformule sua intenção!...

adicionado 2 minutos depois

Se for um controle PWM, o nome não seria um estroboscópio!...

.if · 25 de setembro de 2016

Existe um limite pro olho humano perceber a piscadela. Se achar que deve ou tiver tempo dê uma pesquisada. Mas penso ser desnecessário. Faça seu próprio teste: vá diminuindo o dutty cicle e vá observando não sem antes observar a observação que observou o observativo paulão sobre a corrente máxima do led. Ou nem dê bola pra ela... ligue direto como fizeste. Na prática há outra teoria (alterei a antológica frase agora)

aphawk · 25 de setembro de 2016

Geralmente, usa-se uma frequência de repetição dos pulsos variando entre 5 a 50 Hertz. Já a duração do tempo em que o Led fica aceso em cada pulso varia entre 50 a 500 microssegundos.

Segue um projeto que pode te dar algumas dicas sobre arrays de Leds para aumentar esse brilho :

http://www.instructables.com/id/Stop-Time-with-an-LED-Stroboscope/?ALLSTEPS

Paulo

MOR_AL · 26 de setembro de 2016

Se for uma Luz Estroboscópica com Leds (LEL), para observar eventos rápidos...

Há algum tempo eu estive querendo que uma LEL iluminasse um evento de rotação. Queria que o pulso fosse rápido para mostrar um ângulo dos 360º . Algo como 5º de duração do flash já seria suficiente. Com a rotação máxima determinei o tempo que o evento levava para dar uma volta (360º). Depois dividi este tempo por 72, que corresponde ao tempo de 5º (5º = 360º / 72). Daí cheguei ao tempo que os leds teriam que conduzir.

Calculei a potência dissipada no led e usei este valor para calcular a corrente que deveria ter no led, caso ele ficasse aceso 1 / 72 do tempo (os tais 5º aceso e 355º apagado).

Até aí tudo bem.

Ocorrem dois problemas; um deles sério.

1 - O led não responde a esta velocidade. Você aplica um pulso de corrente, mas não ocorre um pulso similar de luz. Para frequências baixas, este problema até que não é impeditivo.

2 - O led queima com correntes muito altas, mesmo que a potência aplicada seja a mesma que ele aguenta continuamente.

Fiz este teste e o item 2 ocorreu. A opção que conheço seria usar luz com gás Xenon, há décadas usadas com êxito. Mas aí tem todo um circuito dedicado para alimentar esta lâmpada e dispara-la.

MOR_AL

aphawk · 27 de setembro de 2016

@MOR ,

Existem Leds rápidos e que suportam uma alta corrente :

http://www.qualitymag.com/articles/91537-strobe-a-new-era-for-leds-and-machine-vision-lighting

Olha o Led que els vendem :

http://smartvisionlights.com/products/high-speed-strobe-light

O duro é achar esses Leds para os simples mortais poderem comprar...

Paulo

mlegnari · 27 de setembro de 2016

Pessoal muito obrigado pela ajuda! A intenção seria uma duração pequena mesmo de 50 microssegundos, fiz um teste, coloquei mais 4 leds em paralelo, e o brilho ficou o mesmo, o transistor esquentou um pouco. Pensei em utilizar um led de 1w, pois esses que estou utilizando são daqueles comuns. Ao adicionar mais 4 leds e o brilho não cair, cheguei a uma conclusão: o transistor fornece corrente o suficiente, o problema seria então o LED em si. O que acham?

MOR_AL · 27 de setembro de 2016

11 horas atrás, aphawk disse:

@MOR ,

Existem Leds rápidos e que suportam uma alta corrente :

http://www.qualitymag.com/articles/91537-strobe-a-new-era-for-leds-and-machine-vision-lighting

Olha o Led que els vendem :

http://smartvisionlights.com/products/high-speed-strobe-light

O duro é achar esses Leds para os simples mortais poderem comprar...

Paulo

Olá Paulo.

Li o artigo do link e tenho alguns pontos a ponderar:

1 - Escolhi 5º e uma frequência de rotação de 10.000RPM. Isso dão 166,7RPS. O período de cada rotação ficou em 1 / 166,7RPS = 6ms, correspondendo aos 360º. Para um período de luz correspondente a 5º, temos que dividir 360º por 72, que dão 6ms / 72 = 83,3us.

No sítio, eles dão a entender que o período mínimo começaria em 100us, mas que seria melhor com algumas centenas de microsegundos " If an LED light is strobed for a hundred or even hundreds of microseconds, it can produce more intensity than a xenon flash lamp".

Uma lâmpada Xenom pulsa com unidades de us, logo, a imagem que poderia ser vista duraria apenas cerca de 0,5º. Ficaria bem mais nítida.

2 - O uso destes leds tem algumas vantagens, como circuito mais simples, etc.

3 - Me parece que estes leds são compostos por diversos leds e não são formados por leds comuns.

Acredito que estes leds sejam usados nos equipamentos de fiscalização eletrônica rodoviária, onde suas características são excelentes para a finalidade.

É a evolução tecnológica. Logo logo eles aumentarão as qualidades a ponto de permitirem substituir as lâmpadas Xenon.

Acredito que descobri a causa do problema de meu experimento, potência média igual para luz contínua como para luz pulsante na relação 1 para 72.

Não basta satisfazer o critério da potência. A densidade superficial de corrente aplicada na superfície do led NÃO É CONSTANTE. São criados pontos com temperatura acima da média esperada. E nesses pontos começa a degradação do led até a sua queima total.

Como você menciona "O duro é achar esses Leds para os simples mortais poderem comprar", o jeito é tentar solucionar o problema com os leds, que nós mortais compramos em qualquer botequim.

Com este pensamento BBB (Bom, Bonito e Barato) eu ainda não descartei o uso de leds comuns para o uso em luz estroboscópica. Acredito que reduzindo a potência média nos leds possa-se resolver o problema das queimas. Como este fato se encontra no projeto índice "n", vou deixá-lo de molho até chegar a hora de testar.

MOR_AL

adicionado 4 minutos depois

1 hora atrás, mlegnari disse:

Pessoal muito obrigado pela ajuda! A intenção seria uma duração pequena mesmo de 50 microssegundos, fiz um teste, coloquei mais 4 leds em paralelo, e o brilho ficou o mesmo, o transistor esquentou um pouco. Pensei em utilizar um led de 1w, pois esses que estou utilizando são daqueles comuns. Ao adicionar mais 4 leds e o brilho não cair, cheguei a uma conclusão: o transistor fornece corrente o suficiente, o problema seria então o LED em si. O que acham?

Olá!

Não se deve usar leds em paralelo. A corrente que vai passar em cada um deles não vai ficar igual. É por isso que as lanternas XingLing, em que os leds estão em paralelo e a corrente é limitada pela resistência interna das pilhas, queimam com mais frequência que a duração normal de um led.

Cada led deve ter a sua resistência que determina acorrente no led.

MOR_AL

aphawk · 27 de setembro de 2016

@MOR ,

Eu já encontrei aqui no Brasil Leds de média potência fabricados pela Cree, são Leds de potência entre 1 e 10 Watts, e até onde eu tinha contato com esse assunto, isso foi em 2013, eles estavam ente os 3 melhores Leds fabricados no mundo, e não eram tão caros. Eles são bem robustos, e devem aguentar bem melhor regimes de alta corrente. Talvez escolhendo algum modelo a dedo tenha um resultado satisfatório :

Hoje tem um site aqui que vende com pronta entrega :

http://www.creeled.com.br

Paulo

mlegnari · 27 de setembro de 2016

Eu calculo a duração por grau assim: 10000rpm por exemplo: 10000/60 = 166,66 voltas segundo, 1/166,666 para descobrir o tempo de cada volta: 0,006 , 6 milissegundos ou 6000 micros, 6000/360 igual a 16,66 microssegundos por grau a 10000rpm.

Encontrei esse tutorial: http://www.instructables.com/id/Stop-Time-with-an-LED-Stroboscope/?ALLSTEPS
Fiz uma pesquisa em outros fórum , e a unica alternativa que apresentaram foi o aumento de tensão, já em outro, foi usado um led de 100w para obter uma luz equivalente a um led de 15w para fotografia, não encontrei como foi feita essa conta.

MOR_AL · 28 de setembro de 2016

Eu comprei no Ebay leds para 1W. Foi baratinho. Se não der certo com os leds comuns, o passo seguinte seria usá-los.

Vamos aguardar.

MOR_AL

MOR_AL · 29 de setembro de 2016

Achei o meu circuito de teste que queimou o led.

O led é daqueles brancos, comuns, com 5 a 6 mm de diâmetro. Não são aqueles de potência, mas são bem luminosos.

O led queimou pelo motivo já apresentado. Apesar da potência ser a mesma, tanto para uma luz contínua como para uma luz pulsante (na relação 1/360, ou um grau aceso e 359 graus apagados), estou certo de que criou-se pontos de alta temperatura no semicondutor, destruindo o led.

Meu erro foi aumentar a corrente no led com a mesma relação entre T e Ton (T / Ton = 360).

Como o led aguentou por diversos dias a corrente contínua de 10mA, não tendo queimado, então apliquei a corrente de 360 x 10mA = 3,6A. Com isso a potência permanecia a mesma, mantendo a mesma iluminação, caso permanecesse com 10mA contínuos.

O que se deve fazer, a seguir, é encontrar a corrente de pico que não provoca a queima do led.

Como este led é barato, vendiam 100 no Ebay, e o teste utiliza apenas um led, pensei em usar potências de 2 para encontrar o valor da corrente ideal.

Ex.: 1,8Apk, 0,9Apk, 0,45Apk, 0,225Apk ....

Segue o circuito montado em protoboard. Só não me lembro qual fora a frequência usada.

Calculei em 1ms aceso e 330ms apagado.

MOR_AL

mlegnari · 30 de setembro de 2016

Em 29/09/2016 às 16:10, MOR disse:

Achei o meu circuito de teste que queimou o led.

O led é daqueles brancos, comuns, com 5 a 6 mm de diâmetro. Não são aqueles de potência, mas são bem luminosos.

O led queimou pelo motivo já apresentado. Apesar da potência ser a mesma, tanto para uma luz contínua como para uma luz pulsante (na relação 1/360, ou um grau aceso e 359 graus apagados), estou certo de que criou-se pontos de alta temperatura no semicondutor, destruindo o led.

Meu erro foi aumentar a corrente no led com a mesma relação entre T e Ton (T / Ton = 360).

Como o led aguentou por diversos dias a corrente contínua de 10mA, não tendo queimado, então apliquei a corrente de 360 x 10mA = 3,6A. Com isso a potência permanecia a mesma, mantendo a mesma iluminação, caso permanecesse com 10mA contínuos.

O que se deve fazer, a seguir, é encontrar a corrente de pico que não provoca a queima do led.

Como este led é barato, vendiam 100 no Ebay, e o teste utiliza apenas um led, pensei em usar potências de 2 para encontrar o valor da corrente ideal.

Ex.: 1,8Apk, 0,9Apk, 0,45Apk, 0,225Apk ....

Segue o circuito montado em protoboard. Só não me lembro qual fora a frequência usada.

Calculei em 1ms aceso e 330ms apagado.

MOR_AL

Com esse circuito, e uma bateria LiPO que tenha 2200mah mas suporte uma descarga de 5A, com esse IRF530 eu conseguiria "puxar" mais de 2.2A? O tempo que uso é 50 micro-segundos.