LED-driver för >40st 5W LED

[thepirateboy]

Detta projekt är en ganska enkel LED-driver som är avsedd för att driva upp till 40-50st 5W LED.
Två typer av LED ska användas i detta projekt, 415nm (blått ljus) och 660nm (rött ljus). Dom ska sedan monteras
på en panel och användas för så kallad skin rejuvenation (hudföryngring). Panelen riktas mot ansiktet och efter
behandling blir huden 10år yngre . Det blåa ljuset används framförallt vid problem med acne och det röda för hudföryngring.
För fullgod effekt behövs ca 50mW ljus per cm2 och därför behövs så pass många LED:s.

skin_LED_lamp.jpg

Själva hjärnan i LED-drivaren består av en Atmega88PA som går på 20 MHz. Atmegan driver sedan 5 kanaler för blåa LED (5 LED i serie)
och 3 kanaler med röda LED (8 LED i serie) beroende på att blåa LED har högre spänningsfall. Drivspänningen till LED:arna är 24V.
Varje kanal består av en buck converter som jobbar i "continuous mode". Återkoppling av aktuell ström sker genom att mäta
spänningen över en shuntresistor. Notera att återkoppling endast sker på en kanal för respektive färg, de övriga kanalerna
förutsätts vara ungeför lika! Switchfrekvensen är ungefär 200 kHz.

5W_led_driver.PNG

Strömstyrka ställs in via en "rotary encoder" i steg om 10%. En 4x20 display visar inställd strömstyrka och det finns
även en timer stt ställa in för behandlingstid.

Tanken från början var att använda 1 W LED:s men pga. "felberäkningar/missförstånd" så blev inte uteffekten tillräcklig.
Men nuvarande lösning blir mosfeten och induktorn lite för varma om man kör på full effekt dvs. 1500mA. Jag har beställt
nya induktanser som klarar högre ström. När det gäller värmeutvecklingen i mosfetarna ska jag försöka optimera switchningen
för att se om det hjälper.


Bilderna visar 5 blåa och 8 röda LED:s inkopplade.

[Electricguy]

jääklar vad snyggt!

[Icecap]

Switchningen är inte helt korrekt som jag ser det! Att den switcher är OK men mellan Header 2, pinne 1 och GND ska det finnas en låg-ESR elektrolytkondensator! Som det är nu pulsas LED'na och det kanske är meningen men då är kopplingen ändå inte helt rätt.

[thepirateboy]

För att minska strömripplet menar du?

Ja, en kondensator på 2uF minskar nästan ripplet till 0. Dock förstår jag inte vad det skulle ha för betydelse i praktiken.

Utan kondensator:

led_driver_without_c.PNG

Med 1uF kondensator:

led_driver_with_c.PNG

led_driver_sim.PNG

[Icecap]

Om du kör LED'na i närheten av deras max. är strömrippel de-facto kontinuerliga överströmspulser. Det ger kännbart kortare levtid på LED'na.

[erdes]

Man borde nog ha kondensatorer på utgångarna av EMC-skäl också, ripplet kombinerat med långa kablar kan sända ut en hel del störningar. Men sjukt snyggt kretskort måste jag säga

[Icecap]

Sedan är det en sak jag undrar: tål switch-FET'na en Vgs på ~23,5V? Vad jag har sett är gränsen oftast 20V...

[bearing]

Det är jag som ligger bakom den gatedrivern. Har använt den i ett av mina projekt, och föreslog den i en annan tråd. Den ger konstant gate-spänning oavsett drivspänning (förutsatt att uC-spänningen är konstant). Aktiv Q53 driver R50 med konstant ström, vilket gör att R50 har konstant spänning. En annan finess är att Q53 slår av snabbt eftersom att basen laddas ur snabbar när emittern ligger på hög potential.

Ändrade R53 -> R50

[Icecap]

Ja, nu du säger det ser jag att jag nog var lite trött...

[thepirateboy]

Drivern till mosfetarna är som sagt copy-paste från bearings design. Fungerar mycket bra!

Roade mig med att montera LED:arna idag. Slaktade en gammal kina LED-panel och monterade dit en aluplåt istället.
Dom nya LED:arna limmades sedan dit med med värmeledande lim, blev totalt 38 st.

Ser ganska maffigt ut . (en del av den gamla LED-panelen syns till vänster)

LED_lamp_front_panel.jpg

Ljuset är ganska svårt att beskriva och ännu svårare att ta kort på, men här kör jag på 10% och det lyser rejält.

LED_lamp_front_panel2.jpg