Fonte de alimentação para mesa de LEDs UV

Balseiro · 3 de novembro

Olá, pessoas do fórum!

Estou iniciando na fabricação caseira de PCBs utilizando dry film.

Para a mesa de exposição UV, vou utilizar LEDs de 3mm e 395nm. Escolhi eles pois os 365nm são bem mais caros e como podem ver pela figura abaixo, não acredito que justifica o preço (ignorem layer A e C).

E analisando entre 3mm e 5mm: aparentemente a única diferença está no encapsulamento, sendo eles da mesma potência, com vantagem para os 3mm que irradiam mais na vertical (ideal para exposição). E principalmente, como irei utilizar uma placa universal 15x20cm com 54x72 furos, é possível encaixar os 3mm ocupando 2x2 furos, enquanto os 5mm precisam de 3x3 furos para o LEDs e espaçamento adequado. Logo consigo colocar (54*72)/4 = 972 de 3mm ou (54*72)/9 = 432 de 5mm, ou seja, com 3mm consigo mais do que o dobro da potência.

Minha dúvida está na alimentação. Maioria das pessoas que fazem esse projeto simplesmente utilizam uma fonte de 12V, colocam o resistor para distribuir a tensão e limitar a corrente para cada 3 LEDs e é isso.

Para toda essa quantidade de LEDs, não seria mais viável utilizar fonte de alimentação de 24V? Ou mesmo 48V? Ou qualquer outra tensão, contanto que seja continua e colocando o resistor adequado?

Em resumo: O que vocês recomendam para alimentar 972 LEDs de 3~3,2V e 20mA?

.if · 3 de novembro

7 horas atrás, Balseiro disse:

alimentar 972 LEDs de 3~3,2V e 20mA

7 horas atrás, Balseiro disse:

uma fonte de 12V, colocam o resistor para distribuir a tensão e limitar a corrente para cada 3 LEDs e é isso

No modo minimalista é o suficiente. Pra 24V, 6 leds, 48,..12 e por aí vai. No entanto pra algo menos amador deves considerar uma fonte corrente tipo destas que tem em lâmpada de led. Não vale a pena projetar e sim comprar pronta.

Arranjos série-paralelo deve ser projetado pra otimizar sua utilização ...

7 horas atrás, Balseiro disse:

para alimentar 972 LEDs de 3~3,2V e 20mA

Andreas Karl · 3 de novembro

@Balseiro Tudo é uma questão de usar a LEI DE OHM onde R significa resistor ou resistência, V significa tensão ou Volts, i= Corrente em amperes (não sei porque é “i” e não “A” até hoje). A fórmula mágica é V= i x R portanto para achar valores de resistores R= V / i. E a potência do resistor P = V x i

Vamos considerar os Leds como 3V para maior durabilidade. Considerando uma fonte ESTABILIZADA de 24 volts teríamos a princípio 24 / 3 = 8 leds em série. Mas sem resistor os Leds ficam instáveis então vamos tirar 1 e ficar com 7 Leds x 3 V = 21 volts. O resistor seria R = V / i = 3V / 0,02 (20 mA convertidos para amperes) = 150 ohms. A potência do resistor P =V x I = 3V x 0,02 = 0,06 Watts. O menor resistor não SMD (ou PTH) que eu conheço é 1/8 de watt ou 0,125 Watts portanto qualquer um serve. Então para 24 volts ficariam varias linhas de 7 leds em série com o resistor de 150 watts.

Para 48 volts o cálculo seria parecido: 48/3 = 16 leds. Tira se 1 para pôr o resistor no lugar. A queda de tensão é a mesma , 3 V, a corrente também então mais uma vez temos o resistor de 150 ohms resultando em várias linhas de 15 leds + resistor.

Portanto quanto mais volts menos linhas.

Cada linha desses dois cálculos consome 20 mA então multiplique o número de linhas por 0,02 para saber qual a corrente necessária da fonte. No caso de 972 Leds em 48 volts daria 972/ 15 = 64,8 linhas, vamos arredondar para 65. 65 x 0,02 = 1,3 A . Como a maioria dos fabricantes mente sobre a corrente real das fontes seria bom uma de pelo menos 2 amperes (ou mais).

Agora acho muito trabalho soldar mais de 900 leds e 60 resistores para obter 84 watts de luz ultra violeta.

Eu uso a tinta foto sensível e sensibilizo a placa com uma lâmpada ultra violeta de tubo (iguais as econômicas ) de 35 watts expondo 3 minutos. Custa uns R$ 60.

Meu antigo sócio na década de 80 tinha uma caixa com vidro em cima e algumas lâmpadas ultravioletas de tubo retas dentro e usava para revelar telas de silk screen, aliás o melhor método para fazer placas iguais. Dei uma consultada agora e não sei porque as retas são bem mais caras. espero ter ajudado.

Sérgio Lembo · 4 de novembro

Quando eu tinha gráfica, para gravar as chapas de off-set fazia uso de lâmpadas de descarga, mas se quer usar led, porque não?

Como bem disse a @.if, o uso de led driver é bem melhor do que fonte de tensão + resistor. A associação série / paralelo acaba sendo a solução natural, mas temos um problema: em quase 1000 leds a possibilidade de 1 deles queimar deixa de ser possibilidade a médio prazo, torna-se uma certeza.

Luz UV apresenta baixa visibilidade e alta agressividade para a vista, fica difícil perceber a queima de uma coluna e perigoso de inspecionar com os olhos.

Na associação série/paralelo com uso de fonte de corrente, quando uma coluna abre o bico a corrente dela é distribuida as colunas remanescentes.

Só irá perceber que tem colunas queimadas quando a qualidade das placas começar a ficar ruim.

Para um bom projeto, um monitoramento que seja simples e seguro para a saúde deve ser executado.

A minha proposta é:

Dividir a área de 15cm X 20 cm em 4 zonas.

Em cada zona 1 led driver de 300mA alimentando 18 colunas, teremos 16,67mA por coluna ou 83% da potência nominal dos leds. Caso 1 coluna abra o bico, as 17 remanescentes ficarão com 88% da potência nominal e só superarão os 100% da potência nominal quando restarem menos de 15 colunas das 18 iniciais. Isso evita que a queima de um simples led, que apaga toda a coluna, leve centenas de outros leds para a sobrecarga e consequente queima generalizada.

Se, para cada coluna houver 1 led comum para monitoramento (serão 72 colunas), poderá acompanhar a saúde da sua mesa de luz.

Abaixo o circuito. O desenho vermelho é a sua mesa de luz dividida em 4 zonas. Externos à mesa, opcionalmente poderá ter os leds de monitoramento. O resistor associado paralelo a cada um deles é para diminuição do brilho.

Os LED drivers são fáceis de serem encontrados.

Sérgio Lembo · 4 de novembro

Mais um detalhe:

Luz UV é um produto enjoado. Nem tudo que é bem transparente para a luz visível apresenta boa transparência ao UV. O vidro comum é um desses produtos, até deixa passar mas apresenta uma razoável retenção. Gordura é outro grande problema, inclusive a gordura das mãos. Após a montagem lave muito bem os leds, pode ser com álcool ou com detergente de lavar louças.

Antes de cada exposição limpe bem os vidros da mesa com álcool.

.if · 4 de novembro

49 minutos atrás, Sérgio Lembo disse:

transparência ao UV. O vidro comum é um desses produtos, até deixa passar mas apresenta uma razoável retenção.

Permita-me um off topic prático com relação à sabedoria acima... De fato. Coloquei uma lâmpada UV dentro de uma lâmpada fluorecente. Com um lado cuidadosamente quebrado, bem lavada até ficar transparente, e bem vedada. A ideota foi colocar dentro de minha caixa dágua para esterilizar a água. Semanas depois fui olhar e havia até criado um lodo verde (vida) do lado de fora na parede do vidro. Ou seja, o efeito foi contrário: ao invés de esterilizar, incentivou a reprodução da vida. Teorizei que o vidro vedou a luz UV e deixou passar apenas a visível que alimentou os "planctons".

Sérgio Lembo · 4 de novembro

11 minutos atrás, .if disse:

Permita-me um off topic prático com relação à sabedoria acima... De fato. Coloquei uma lâmpada UV dentro de uma lâmpada fluorecente. Com um lado cuidadosamente quebrado, bem lavada até ficar transparente, e bem vedada. A ideota foi colocar dentro de minha caixa dágua para esterilizar a água. Semanas depois fui olhar e havia até criado um lodo verde (vida) do lado de fora na parede do vidro. Ou seja, o efeito foi contrário: ao invés de esterilizar, incentivou a reprodução da vida. Teorizei que o vidro vedou a luz UV e deixou passar apenas a visível que alimentou os "planctons".

Faltou sorte à sua pessoa na escolha do tubo de vidro a ser utilizado. As lâmpadas de descarga (mercúrio, fluorescentes) apresentam um elevado nível de radiação UV. O pó esbranquiçado do revestimento interno absorve UV e irradia luz visível, trabalha como conversor de frequência. O vidro do tubo é preparado para o bloqueio máximo de UV.

.if · 4 de novembro

57 minutos atrás, Sérgio Lembo disse:

O pó esbranquiçado do revestimento interno absorve UV e irradia luz visível,

Qual parte do ...

1 hora atrás, .if disse:

bem lavada até ficar transparente

... você não entendeu? Tente então imaginar um copo com uma lâmpada acesa com ar em volta submerso numa panela dágua.. foi tipo isso que contruí: um copo fino e comprido.

Mas a questão do bloqueio da uv - que obviamente desconhecia - foi minimamente curiosa. Posteriormente perguntei a um amigo especialista e ele disse que o vidro tinha mesmo que ser especial de quartzo que não bloqueia uv. Em seguida coloquei em banho maria outra ideota da imersão de uma lâmpada uv desta

com algo como uma boia acoplada pra deixar contatos pra fora na caixa dágua. E aí.. você acha que vai dar muito certo?

Sérgio Lembo · 5 de novembro

16 horas atrás, .if disse:

um amigo especialista e ele disse que o vidro tinha mesmo que ser especial de quartzo que não bloqueia uv.

Que o vidro é de quartzo estou sabendo agora. Mesmo sendo especial o decaimento de efetividade após 1000h é grande, contra as 5000h de vida da mesma lâmpada normal sem decaimento expressivo. Se a sua lâmpada vai ficar sempre ligada, 1000h é 1 mês e meio. Após 5 ou 6 meses ligada direto a efetividade talvez caia para 50%. Minha experiência é com lâmpadas de grande potência, a da foto aparenta ter 15W se tanto. Desconheço se nesse nível de potência a degradação de transparência do vidro é na mesma velocidade. Desconheço o efeito algicida da luz UV, não sei responder sua pergunta.

Esse vidro especial talvez explique a diferença absurda de preço entre uma lâmpada bulbo de mercúrio normal de 400W e seu equivalente UV, a montagem e materiais internos são os mesmos.

Na gráfica usava 2 de 400W para gravação de chapas de off-set. A gravação era rápida. Algumas gráficas, para escapar do preço das lâmpadas UV, usam 6 comuns de 400W e a gravação fica mais lenta.

rmlazzari58 · 5 de novembro

Uma vez precisei fazer uma matriz de leds... bem menor que a sua, é verdade, mas encontrei uma calculadora on-line em que você informa o número de leds, a tensão, a queda de tensão nos leds e o consumo deles (todo mundo usa 20mA)... E a calculadora desenha, do lado direito da página, esquemas com diversos arranjos de série-paralelo, além de informar potência em watts e corrente. Quem sabe ajuda?

Olha a calculadora aí

https://www.amplifiedparts.com/tech-articles/led-parallel-series-calculator

.if · 5 de novembro

8 horas atrás, Sérgio Lembo disse:

Desconheço o efeito algicida da luz UV,

Se quiser conhecer, ela também é usada em aquários (clique).

8 horas atrás, Sérgio Lembo disse:

lâmpada vai ficar sempre ligada, 1000h é 1 mês e meio

Apesar de durar + que isso, este de fato é um ponto crítico na manutenção do sistema.

8 horas atrás, Sérgio Lembo disse:

efetividade talvez caia para 50%

Outra posse de razão. O sistema é + eficaz nas proximidades da lâmpada por isso alguns sistemas de bombeamento que força a água a passar perto dela.

8 horas atrás, Sérgio Lembo disse:

não sei responder sua pergunta.

Com alguns cliques e visão da coisa, meio que me autorespondi.

De fato, como a nossa eletrônica, aquarismo é um ramo/hobby que exige um mínimo de conhecimento e técnica que não nos cabe enveredar por ele nesta casa pra não exagerarmos no off topic.. Jacinto torções nasais .

Em tempo: possuo aquário que já esteve ativo "à minha maneira".. deve ser reativado em breve com mais técnica.. com permissão Divina.

Edit

1/2 que me confundi ou melhor, complementando...: vidro de quartzo também é usado em sistema gerador de ozônio o que aliás é do mesmíssimo ramo do esterilizador ultravioleta: o gás ozônio [gerado com alta tensão] também é utilizado como esterilizador.