Caduta di potenza strisce LED

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Ketto
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Caduta di potenza strisce LED

Messaggio di Ketto » 08/11/2018, 19:36

Questa mattina ho postato sul forum questa tabella
Funzionamento strisce.png
Che sembra aver creato un po' di interesse, per non inquinare il topic di Artic sulla sua plafoniera ad acqua apro questo per continuare la discussione.
Semplificando la tabella faccio il calcolo della potenza reale di 5 metri di una striscia LED da 72 W in base alla lunghezza dei pezzi tagliati.
5 m = 32 W
2 m = 55.75 W
1.5 m = 59 W
1 m = 65 W
0.5 m = 72 W
Questi dati evidenziano che è bene tagliare le proprie strisce in pezzi più piccoli (e collegarli in parallelo) se se ne vuole usare tutta la potenza ed evitare sprechi.
Questo perchè accade? Le strisce LED possiedono dei conduttori di corrente estremamente piccoli (sezione inferiore a 0.1 millimetri quadrati), questo permette di rendere le strisce molto flessibili, facili da tagliare ed economiche.
Il rovescio della medaglia è che la resistenza di un tratto di striscia è dato da 1/S dove S è la sezione del conduttore (questo ci fa capire che queste strisce sono molto soggette a cadute di tensione).
La resistenza della striscia è direttamente proporzionale alla sua lunghezza quindi più la striscia è lunga più si avrà caduta di potenziale.
Non solo, una striscia lunga avrà bisogno di più corrente e quindi si genererà un maggiore effetto joule (ovvero perdita di energia tramite calore), in questo caso la potenza persa aumenta con I2 (corrente al quadrato). Prendendo come esempio i valori postati all'inizio si vede che nella parte iniziale della striscia intera (rispetto a quella tagliata a 50 cm) le perdite per effetto joule sono 20 volte superiori.
Ci sono state delle domande in merito:
Come mai i LED non vengono collegati tutti in serie in modo tale da perdere meno corrente?
Per prima cosa avendo tutti i LED in serie non si perde assolutamente nulla di corrente, il problema è un altro: mettendo i LED in serie la tensione richiesta aumenta ad ogni LED utilizzato (mediamente stanno sui 3 V). Per una striscia da 20 LED sarebbe necessario un alimentatore da 60 volt (e verrebbe utilizzata pochissima corrente), per 100 LED 300 volt... servirebbe un alimentatore diverso per ogni taglio che facciamo.
Le strisce reali non sono totalmente in parallelo ma sono divise in piccoli pezzi, ognuno di questi è dotato di 3 LED (da 3 volt circa) e una resistenza (da tre volt circa) per un totale di... 12 volt! Per questo tutte le strisce possono essere tagliate ogni 3 chip e non 2/4/7...
Screen fatto da electroyou.it
Cattura di schermata (504).png
Questo ci permette di alimentare una strisci di qualsiasi lunghezza sempre con 12 V
Il pregio e difetto delle strisce è proprio la loro tecnologia a 12 volt; permette di utilizzarle senza correre rischi (sono sicure), ma hanno grandi dissipazioni in caso di conduttori lunghi e sottili.
Vi siete mai chiesti perchè la corrente viene trasportata nei cavi di alta tensione (a valori di centinaia di migliaia di volt)? Perchè in questo modo si alza la tensione e si diminuisce la corrente diminuendo al minimo le perdite per effetto joule.
Le strisce non perdono potenza perchè "c'è sempre meno corrente" (esempio del fiume fatto nel topic di artic) ma in base alla caduta di tensione (energia potenziale ai capi) generato proprio dalla perdita di energia potenziale data dal conduttore lungo e sottile; faccio un esempio fisico.
Due amici vogliono innaffiare l'orto assieme posto a 20 metri di distanza dal rubinetto, uno usa la solita canna dell'acqua, l'altro (non avendo nulla) collega 20 metri di tubo per aeratore (si quello dell' acquario così rimaniamo in tema).
Il primo una volta aperta l'acqua riuscirà ad innaffiare l'orto senza problemi, il secondo, vedendo uscire solo qualche goccia dirà "eh, solo perchè il tuo ha un foro di uscita più grande!"; il primo allora chiude con il pollice l'estremità del tubo lasciando una sezione di uscita grande come il tubo di aeratore e genera un flusso molto potente e continua ad innaffiare tranquillamente. Questo perchè nel tubo piccolo si hanno enormi perdite di potenziale dovuto agli attriti vari, nel tubo grande queste perdite sono molto inferiori e l'acqua giunta in fondo avrà ancora parecchia energia.
Questo significa che utilizzando dei conduttori di dimensioni maggiori si avrebbero decisamente meno perdite e anche gli ultimi LED sarebbero luminosi quanto i primi (o con una perdita davvero irrisoria).
@Artic1 @gem1978 (se vuoi aggiungere o correggere qualcosa)
Ho provato a semplificare (e sintetizzare) molto i vari concetti e ho scritto un po' di fretta, spero si capisca.
Non hai i permessi necessari per visualizzare i file allegati in questo messaggio.
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Artic1 (08/11/2018, 20:19) • gem1978 (08/11/2018, 21:40) • merk (08/11/2018, 21:42) • Marta (08/11/2018, 23:53) • nicolatc (16/11/2018, 0:11) • smon (16/11/2018, 11:23)

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Caduta di potenza strisce LED

Messaggio di Artic1 » 08/11/2018, 20:19

Sei stato chiarissimo :D :-bd

Perché non ci fai un articolo da mettere in tecnica? @Sini
Anche qualcosa di semplice sarebbe utile :)
Ketto ha scritto: Vi siete mai chiesti perchè la corrente viene trasportata nei cavi di alta tensione (a valori di centinaia di migliaia di volt)? Perchè in questo modo si alza la tensione e si diminuisce la corrente diminuendo al minimo le perdite per effetto joule.
Queste informazioni per fortuna le ho in memoria dai tempi delle medie e tranquillo che non spariscono dall'SSD Mentale :))
E' anche carino dire agli amici che i fili per le recinzioni delle vacche possono superare i 15'000 V. Ti prendon tutti per scemo e poi spieghi loro che non è il voltaggio ad uccidere ma l'amperaggio e che il voltaggio permette solo di condurre la corrente anche in oggetti che la conducono poco o nulla e li... partono le facce da poker :))
Ketto ha scritto: Questo perchè nel tubo piccolo si hanno enormi perdite di potenziale dovuto agli attriti vari, nel tubo grande queste perdite sono molto inferiori e l'acqua giunta in fondo avrà ancora parecchia energia.
esempio perfetto. Io non credevo che la resistenza di un conduttore fosse così rilevante (non avendo mai studiato cose simili) e non sapevo che usassero conduttori così sottili, credevo che le strisce fossero con un conduttore un po' migliore. Sei stato una fonte di informazioni e te ne ringrazio molto!!!! :-bd
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Messaggio di Coga89 » 08/11/2018, 20:56

Seguo anche se ci capisco poco
:ymapplause:

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Caduta di potenza strisce LED

Messaggio di Pisu » 08/11/2018, 21:24

Ketto ha scritto: Il pregio e difetto delle strisce è proprio la loro tecnologia a 12 volt; permette di utilizzarle senza correre rischi (sono sicure), ma hanno grandi dissipazioni in caso di conduttori lunghi e sottili.
Aggiungo che in ambito "industriale" il 12V non viene neanche considerato proprio per questo motivo; sono elettricista, e dal canale dei miei fornitori si trattano principalmente strisce a 24V

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Ketto (08/11/2018, 21:36)
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Caduta di potenza strisce LED

Messaggio di gem1978 » 08/11/2018, 21:33

@Ketto ho solo da aggiungere un grazie ;)

Aggiunto dopo 6 minuti 15 secondi:
Ma prima del grazie giusto due formule:

R= rho * l/s
(rho valore costante che dipende dal materiale usato)
(l lunghezza conduttore)
(s sezione conduttore)

V=R*I
P=V*I=R*I2

P=Potenza
V=tensione
I=corrente
R=resistenza

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Artic1 (08/11/2018, 23:59)
Steinoff wrote:Lo Zen e l'arte di aspettare che il silicone asciughi...
Monica said:Lo Zen e l'arte di aspettare che l'acquario maturi...
Trotasalmonata declared:Lo Zen e l'arte di farsi i c@...
Lo Zen è ammirare l'acquario

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Caduta di potenza strisce LED

Messaggio di Sini » 08/11/2018, 22:19

Artic1 ha scritto: Perché non ci fai un articolo da mettere in tecnica? @Sini
Anche qualcosa di semplice sarebbe utile
:-bd
I pesci non si possono inserire prima di un mese (almeno) senza cambi d'acqua né lavaggi del filtro.

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Caduta di potenza strisce LED

Messaggio di Artic1 » 09/11/2018, 9:37

Ketto ha scritto: La tensione è molta ma si scarica in un tempo estremamente breve. Quindi siamo tutti al sicuro
Motivo per i quali i fulmini non sempre uccidono.... Ma se ti prendono bene quel che uccide nel loro caso è l'intensità che è elevatissima e il voltaggio che è esorbitante è quello che permette loro di propagarsi in aria per centinaia di metri! ;)
Ketto ha scritto: le strisce però utilizzano bassissima tensione (quindi alta corrente) e conduttori sottilissimi... non si può fare peggio
Io non immaginavo fossero così mal messi e credevo che di rame ce ne fosse un po' di più nelle piste ~x(

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Messaggio di nicolatc » 16/11/2018, 0:37

Ketto ha scritto: Questa mattina ho postato sul forum questa tabella
Grazie!
Ketto ha scritto: Prendendo come esempio i valori postati all'inizio si vede che nella parte iniziale della striscia intera (rispetto a quella tagliata a 50 cm) le perdite per effetto joule sono 20 volte superiori.
Sicuramente il problema principale è la resistenza non trascurabile delle piste di rame.
C'è forse da aggiungere che la perdita di potenza misurata è dovuta solo per metà all'effetto Joule, l'altra metà è una conseguenza del comportamento del LED: quando la tensione ai suoi capi diminuisce, anche di poco, la corrente che lo attraversa diminuisce in misura molto maggiore.
Ketto ha scritto: utilizzando dei conduttori di dimensioni maggiori si avrebbero decisamente meno perdite e anche gli ultimi LED sarebbero luminosi quanto i primi (o con una perdita davvero irrisoria).
Giustissimo. Teniamo però presente che anche nel caso peggiore possiamo avere luminosità uniforme per l'intera lunghezza (ma inferiore ovviamente): basta un collegamento diverso.
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Ketto (16/11/2018, 16:29)

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