Zon-simulator lichtpaneel maken

[wootah]

Hallo!

Een beetje impulsief had ik laatst besloten om 3 LED-strips te kopen. Op de strips zitten om en om warm en koud witte LEDs waardoor je (in theorie) vloeiend tussen warm en koud licht kunt regelen.

Best wel grappig dacht ik, leuk voor fotografie binnen of met grauw weer vol aan te zetten voor wat prettig licht

Na het bestellen besefte ik dat in totaal die dingen zo'n 150W verstoken als alles vol aan staat
Ik heb wat kennis van basis electronica, maar met dit soort vermogens heb ik nooit gewerkt. Ik hoop dat ik wat kan sparren en vooral leren van mede-Tweakers hier. Het programmeren zal geen probleem worden, dat doe ik ook als werk

Het plan:

• Een aluminium plaat van ~34x46 cm waarbij de 2 langste uiteinden worden gebogen (90 graden) zodat een paneel van 34x34cm ontstaat.
• De LED strips worden op het paneel geplakt zodat aan de zijkanten 2cm overblijft.
• Eventueel wat heatsinks tegen de achterkant aan lijmen. Ik weet niet hoe warm ze worden, maar 150W op 900cm² is niet veel (0,17W/cm²)
• LED panelen aansturen met een PWM signaal van een netduino 2 die ik hier nog heb liggen
• Kalibreren met en colorimeter zodat ik kleur temperatuur kan instellen
• Eventueel nog een computer ventilator er in hangen met PWM van de Netduino en temperatuur regeling
• Behuizing maken van hout om de aluminium plaat heen (laser snijden?)

Voorlopige componenten die ik verzameld heb:

• Netduino 2+
• LEDs
• Paar buck converters voor de netduino en eventuele ventilator voeding

Ik zat te denken aan zo'n voeding: https://ledstrip-speciali...strips-7,5a-150-watt.html
In de strips zitten al weerstanden verwerkt, dus ik hoef geen stroom te limiteren; gewoon 24V en gaan

Ik had me al wat ingelezen over N-Channel mosfets waarbij ground aan de source hangt en de LEDs aan de drain. Aangezien de Netduino op 3,3V werkt zal ik wel een mosfet driver nodig hebben.

Ik had een begin gemaakt in Fritzing:


Voor mij vooral de hamvraag: hoe selecteer ik de juiste, waar moet ik op letten?
Moet ik me ook nog zorgen maken over EMF of de voeding tegen PWM belasting beschermen etc. etc. Dat zijn vooral de dingen die ik niet weet.

[lvdgraaff]

Lijkt me een leuk project. En volgens mij is de electronica die je nodig hebt niet heel ingewikkeld.

Bij het kiezen van de MOSFET moet je (obviously) zorgen dat die geschikt is voor de hoeveelheid stroom die je er doorheen wilt sturen. Begrijp ik goed dat dat +- 2A per strips is?
Verder moet de weerstand indien ingeschakeld laag zijn. Meestal Ron/Rds genoemd. Houdt er verder rekening mee dat de MOSFETS ook warm worden en dus een bijpassend koelvinnetje nodig hebben.
Ik denk eigenlijk dat dit geen hele uitzonderlijke eisen zijn.
Wellicht dat de lokale elektronicaboer je kan helpen een goede te kiezen? Met de steekwoorden PWM en >2A moet je er toch wel uitkomen.

Wat betreft de PWM belasting. Het lijkt me goed het schakelcircuit dichtbij de daadwerkelijke belichting te hebben. (Ik bedoel: geen meters kabel ertussen). Dat voorkomt dat je circuit inductief wordt en mogelijk ook een hoop elektronische ruis. Het kan goed zijn om de voeding wat te ondersteunen door wat condensatoren paralel aan de de voedingslijn te zetten om de ergste klappen op te vangen voor de voeding. Even op gevoel heb je dan een aantal keer 1mF nodig.

De gelinkte voeding lijkt me verder wel geschikt.

[Tom-Z]

lvdgraaff schreef op maandag 18 december 2017 @ 14:04:
Bij het kiezen van de MOSFET moet je (obviously) zorgen dat die geschikt is voor de hoeveelheid stroom die je er doorheen wilt sturen. Begrijp ik goed dat dat +- 2A per strips is?
Verder moet de weerstand indien ingeschakeld laag zijn. Meestal Ron/Rds genoemd. Houdt er verder rekening mee dat de MOSFETS ook warm worden en dus een bijpassend koelvinnetje nodig hebben.

2A is voor een beetje MOSFET toch peanuts? Een koelvinnetje is, als je de juiste MOSFET kiest, echt niet nodig. Ik heb zelf de AO3406 standaard in mijn onderdelenkist zitten. Kleine SOT-23 MOSFET waar je met een gerust hart 3A doorheen kan sturen, en zelfs al bij een gate voltage van 5V een hele lage weerstand heeft - maar er zijn duizenden MOSFETs die voor dit project geschikt zijn, je hoeft je niet vast te pinnen op één specifiek onderdeel; dit is maar een voorbeeld.

[lvdgraaff]

Tom-Z schreef op maandag 18 december 2017 @ 14:25:
Een koelvinnetje is, als je de juiste MOSFET kiest, echt niet nodig.

Ik denk dat je helemaal gelijk hebt. Ik bedoelde eigenlijk vooral dit te zeggen: het kan nodig zijn een koeling te gebruiken om de gespecificeerde stroom te halen.

[wootah]

lvdgraaff schreef op maandag 18 december 2017 @ 14:04:
Bij het kiezen van de MOSFET moet je (obviously) zorgen dat die geschikt is voor de hoeveelheid stroom die je er doorheen wilt sturen. Begrijp ik goed dat dat +- 2A per strips is?
Verder moet de weerstand indien ingeschakeld laag zijn. Meestal Ron/Rds genoemd. Houdt er verder rekening mee dat de MOSFETS ook warm worden en dus een bijpassend koelvinnetje nodig hebben.
Ik denk eigenlijk dat dit geen hele uitzonderlijke eisen zijn.

Per strip idd 2A, ik wil ze eigenlijk tegelijk schakelen en dan is het per kanaal in totaal dus 3A. 2x Mosfets van >3A dus.

Ik had ondertussen ook al wat verder gekeken na wat meer lezen op het internet. Deze leek me wel mooi: CSD18536KCS 60 V
Overkill qua specs, maar de Rds(on) is erg laag wat voordelig is met voltage drop, warmte, efficiëntie zo heb ik begrepen
Er staan 2 waardes in voor de Vgs: 4.5V en 10V. Is dan 10V het maximale en geadviseerde voltage voor de gate?

lvdgraaff schreef op maandag 18 december 2017 @ 14:04:
Wat betreft de PWM belasting. Het lijkt me goed het schakelcircuit dichtbij de daadwerkelijke belichting te hebben. (Ik bedoel: geen meters kabel ertussen). Dat voorkomt dat je circuit inductief wordt en mogelijk ook een hoop elektronische ruis. Het kan goed zijn om de voeding wat te ondersteunen door wat condensatoren paralel aan de de voedingslijn te zetten om de ergste klappen op te vangen voor de voeding. Even op gevoel heb je dan een aantal keer 1mF nodig.

Daar maakte ik mij eigenlijk meer zorgen om idd. Een paar dikke mosfets zijn niet zo moeilijk, maar ik wil ook een beetje elektrisch verantwoord te werk gaan. De strips zijn niet al te goedkoop
De kabels houd ik zo kort mogelijk inderdaad.
Ik las ook ergens iets over een diode die je ergens parallel moest zetten op de source oid, maar dat begreep ik niet helemaal. Aangezien ik 3 vellen vol diodes heb waarschijnlijk niet nodig?

Ik zal in het weekeind een volledigere tekening maken.

[lvdgraaff]

wootah schreef op woensdag 20 december 2017 @ 01:16:
[...]
Deze leek me wel mooi: CSD18536KCS 60 V

Dat lijkt me inderdaad een prima FET. Als de prijs ook goed is zou ik daar verder geen tijd aan besteden.
De genoemde 10V en 4,5V zijn verschillende testcondities die de fabrikant heeft gebruikt. (Meestal de meest gunstige natuurlijk.) De maximale spanning zie je staan bij de Absolute Maximum Ratings: +-20V.

Ben benieuwd naar de tekening!

[Ploink]

Ik denk dat je de benodigde koelcapaciteit zwaar onderschat.
De led 'die' (chip) mag niet heter worden dan 80°C maar koeler is aan te raden als je het paneel veel en langdurig zou gebruiken. Met alle thermische weestanden er tussen kom je voor de heatsink temp een stuk lager uit, ik schat 50°C ofzo.
Een deel van het vermogen zal je uitstralen als licht, maar zeker 100W blijft over.
Als je dit vergelijkt met een moderne krachtige cpu met vergelijkbare TDP dan heb je een serieuze koeler nodig.
De kleur van de led verandert als deze heter wordt. Zelf heb ik ook gezien bij portiek verlichting dat die na vele brand uren steeds blauwer werd en dan was de koeling niet eens zo slecht.

Ik heb even op https://www.heatsinkcalcu...heat-sink-calculator.html wat getalletjes ingevuld en dan blijkt dat je plaat gemakkelijk 150°C of heter kan worden afhankelijk van orientatie.

Ik denk dat je zoiets nodig gaat hebben om je led strips op te plakken en dan met een paar fans er op gemonteerd.

[ Voor 11% gewijzigd door Ploink op 20-12-2017 10:44 ]

[wootah]

Ploink schreef op woensdag 20 december 2017 @ 10:35:
Ik denk dat je de benodigde koelcapaciteit zwaar onderschat.
De led 'die' (chip) mag niet heter worden dan 80°C maar koeler is aan te raden als je het paneel veel en langdurig zou gebruiken. Met alle thermische weestanden er tussen kom je voor de heatsink temp een stuk lager uit, ik schat 50°C ofzo.
Een deel van het vermogen zal je uitstralen als licht, maar zeker 100W blijft over.
Als je dit vergelijkt met een moderne krachtige cpu met vergelijkbare TDP dan heb je een serieuze koeler nodig.
De kleur van de led verandert als deze heter wordt. Zelf heb ik ook gezien bij portiek verlichting dat die na vele brand uren steeds blauwer werd en dan was de koeling niet eens zo slecht.

Ik heb even op https://www.heatsinkcalcu...heat-sink-calculator.html wat getalletjes ingevuld en dan blijkt dat je plaat gemakkelijk 150°C of heter kan worden afhankelijk van orientatie.

Ik denk dat je zoiets nodig gaat hebben om je led strips op te plakken en dan met een paar fans er op gemonteerd.

[afbeelding]

Ik denk dat het wel mee valt. Ik heb nu 1 strip op ~30W kunnen testen met een 19V voeding maar hij bleef onder 40 graden. Hij lag wel plat op een houten tafel, maar de efficiëntie is best goed, beter dan dat ik dacht. Ook als ik hem gewoon in de lucht houd is het niet alsof de temperatuur meteen merkbaar oploopt.

Voor warmte verschuivingen kan ik eventueel extra calibratie profielen aanmaken op basis van temperatuur. Ik heb nog een setje thermische weerstanden liggen, waarvan ik de weerstand curve nog even van moet bepalen

Wel een mooie heatsink die je daar linkt, wellicht sowieso een goede optie voor als basis
Een aluminium plaat om maat maken is ook weer zoiets, als je gewoon een blok kan kopen.
Ik had tot nu toe bij conrad gekeken maar nog niet een goede maat kunnen vinden.

[memphis]

Ik heb laatst een 60x60 LED paneel aangeschaft om te gebruiken als werkblad, zo'n 40w paneel komt een hoop licht vanaf.
https://www.ledpaneelgroothandel.nl/60-60-led-paneel
Omdat het bij mij op 12v moet draaien heb ik een 40w regelbare CC/CV step up converter gekocht.

[Ploink]

wootah schreef op woensdag 20 december 2017 @ 13:13:
[...]


Ik denk dat het wel mee valt. Ik heb nu 1 strip op ~30W kunnen testen met een 19V voeding maar hij bleef onder 40 graden.

Hoe kom je bij die 30W
Als ik het uitreken kom ik op 8W, dan ga ik uit van 48W@24V en 6 leds in serie, dus Vf=18V.

[wootah]

Ploink schreef op woensdag 20 december 2017 @ 18:31:
[...]


Hoe kom je bij die 30W
Als ik het uitreken kom ik op 8W, dan ga ik uit van 48W@24V en 6 leds in serie, dus Vf=18V.

Meten is weten. De voeding leverde 19V en ik heb met een multimeter 1,61A gemeten op een zo'n strip (beide kanalen aan) van 10x30cm. Laten we zeggen: zo'n 30W dus
De leds beginnen bij pakweg 13,5V al licht te geven trouwens, ze zijn dan bijna uit overigens.

memphis schreef op woensdag 20 december 2017 @ 13:34:
Ik heb laatst een 60x60 LED paneel aangeschaft om te gebruiken als werkblad, zo'n 40w paneel komt een hoop licht vanaf.
https://www.ledpaneelgroothandel.nl/60-60-led-paneel
Omdat het bij mij op 12v moet draaien heb ik een 40w regelbare CC/CV step up converter gekocht.

Ik heb ook aan een step up converter gedacht met regelbare stroom limiet. Helaas kon ik geen geschikte oplossing vinden om dat ook digitaal te kunnen doen met enigszins wat precisie. Dus ik kies gewoon maar voor PWM

[wootah]

Ploink schreef op woensdag 20 december 2017 @ 10:35:
Ik denk dat je de benodigde koelcapaciteit zwaar onderschat.
De led 'die' (chip) mag niet heter worden dan 80°C maar koeler is aan te raden als je het paneel veel en langdurig zou gebruiken. Met alle thermische weestanden er tussen kom je voor de heatsink temp een stuk lager uit, ik schat 50°C ofzo.
Een deel van het vermogen zal je uitstralen als licht, maar zeker 100W blijft over.
Als je dit vergelijkt met een moderne krachtige cpu met vergelijkbare TDP dan heb je een serieuze koeler nodig.
De kleur van de led verandert als deze heter wordt. Zelf heb ik ook gezien bij portiek verlichting dat die na vele brand uren steeds blauwer werd en dan was de koeling niet eens zo slecht.

Ik heb even op https://www.heatsinkcalcu...heat-sink-calculator.html wat getalletjes ingevuld en dan blijkt dat je plaat gemakkelijk 150°C of heter kan worden afhankelijk van orientatie.

Ik denk dat je zoiets nodig gaat hebben om je led strips op te plakken en dan met een paar fans er op gemonteerd.

[afbeelding]

Vandaag heb ik mijn voeding binnen gekregen. Een strip trekt netjes iets minder dan 50W. Ik moet toch zeggen dat hij dan best vlot wat te warm wordt.
Ik heb nog eens wat rond gekeken voor een koellichaam van die afmeting maar nog niet echt iets gevonden. Alleen bij rs-online ter waarde van 90 euro.
Waar heb je dat plaatje vandaan als ik vragen mag? Misschien dat die niet wat voordeliger is.
Anders zal het toch een aluminium plaat worden waarop ik de heat sinks moet lijmen met speciale warmte geleidende lijm (ik weet nog niet welke).

Verder komt er van 1 strip wel echt een flinke bak licht, praktisch genoeg om een woonkamer op te lichten

[franssie]

@wootah als het geen lijm hoeft te zijn en je met schroeven kan werken gewoon koelpasta gebruiken wellicht?

[wootah]

franssie schreef op vrijdag 22 december 2017 @ 22:59:
@wootah als het geen lijm hoeft te zijn en je met schroeven kan werken gewoon koelpasta gebruiken wellicht?

Misschien, als ik iets te overgedimensioneerde heat sinks heb dan zou dat misschien kunnen. Maar ik ben dan toch bang dat hij dan niet overal aansluit. Ik kan alleen aan de zijkanten het vast maken en dat over een afstand van 30cm is nogal wat. Dan zou ik het wel doen met van die warmte geleidende kussentjes

Edit: of misschien een paar heat sinks aan elkaar lijmen/schroeven zonder aluminium plaat. Maar dan moeten ze wel recht zijn natuurlijk.

[ Voor 11% gewijzigd door wootah op 23-12-2017 01:11 ]

[Ploink]

wootah schreef op vrijdag 22 december 2017 @ 22:55:

Waar heb je dat plaatje vandaan als ik vragen mag?

Van google image search. Even terug zoeken...

https://www.yoycart.com/seller/批发散热器

Nog nooit van die shop gehoord, geen idee of het betrouwbaar is.
EDIT: OEPS zou ik iet doen...
https://www.trustpilot.co...yoycart.com?languages=all

Wat @Lux_Gamer zegt, probeer aliexpress.
Ik heb daar een 30x30 gezien maar voor >70$, maar ook van het halve formaat voor een stuk minder per 2.

[ Voor 21% gewijzigd door Ploink op 23-12-2017 13:40 ]

[Lux_]

Als je op Aliexpress de zoekterm heatsink invult krijg je een heleboel opties.
Misschien zijn ze niet groot genoeg maar zoals wootah al zei dan kan je ze aan elkaar maken.