Strisce LED - Considerazioni sull'alimentazione

[joefish 5,021]

Dal momento che sempre piu' utenti si stanno muovendo nella direzione dell'utilizzo delle strisce led

per le Lightbox ho pensato di chiarire meglio la questione dell'alimentazione.

I LED sono dei dispositivi che funzionano a corrente costante, questo vuol dire che per essere alimentati sono necessari particolari alimentatori che hanno

la tensione variabile a seconda di quello che si inserisce come carico in modo che la corrente erogata sia quella stabilita. Se un led deve essere alimentato a 500 mA la tensione che l'alimentatore eroga sara' tale da avere quella corrente. Se ne mettiamo due in serie la corrente resta 500 mA ma la tensione sara' il doppio.

Gli alimentatori che di solito utilizziamo fanno il contrario, la tensione e' fissa: 5 V, 6V, 12V etc e la corrente dipende dal carico.

Consideriamo quello a 12 V, se alimentiamo una lampadina da P=1 W la corrente sara' I=P/V=1/12=0.083 A = 83 mA.

Mentre con una lampadina da 10 W avremo, invece, 0.83 A e la tensione e' sempre 12 V. E' l'alimentatore che eroga piu' corrente.

Le strisce led sono state assemblate per funzionare alla tensione costante di 12 V. Per questo sono composte da "moduli"

formati da tre led e due resistenze messe in serie. In questo modo il costruttore garantisce che se il modulo e' alimentato a 12 V la corrente che circola

all'interno dei led e' quella giusta.

Per chi volesse capirci di piu' il modulo e' fatto cosi':

e lo schema elettrico corrispondente e' questo:

Ogni LED ha una caduta di potenziale tipica di 3.1 V quindi per ogni modulo la corrente che circola e' di:

12 = I*(27*2)+ 3.1*3 ==>> 12-9.3 = 2.7 = I*54 ==>> I = 2.7/54 = 0.05 A = 50 mA

Quindi 1 metro di striscia che ha 20 moduli da 3 led assorbe 0.05*20 = 1 A che in termini di potenza elettrica

corrispondono a P=V*I = 12 * 1 = 12 W.

Il problema che ci riguarda e' nel fatto che questi moduli sono collegati in parallelo tra loro attraverso le piste interne.

Cioe' la tensione di 12 V viene ad essere applicata a tutti i moduli da 3 led lungo tutta la striscia.

Queste piste non sono di qualita' sufficientemente buona a garantire una dispersione minima.

Dovrebbero essere piu' spesse.

Ci sono due effetti che si sommano.

Il primo che le piste offrono una certa resistenza e quindi la corrente e' minore.

Il secondo e' che avendo una resistenza si scaldano e scaldano anche i led che, al contrario dei conduttori normali

tipo rame, assorbono piu' corrente quando la temperatura sale.

Si crea cosi' un circolo vizioso che porta al rapido deterioramento dei led.

In piu' siccome c'e' una caduta di potenziale lungo le piste si ha che i led all'inizio della striscia sono piu' luminosi di

quelli alla fine.

Una soluzione potrebbe essere quella di alimentare la striscia dai due lati, ma non e' cosi' come vi mostro subito.

Ho misurato la corrente assorbita da spezzoni di striscia di lunghezza diversa. Partendo dal singolo modulo di 3 led con lunghezza 5cm.

Nella tabella potete trovare I valori misurati della corrente con la corrispondente potenza elettrica.

Come prima cosa si vede che il valore del modulo a 3 led e’ molto vicino con quello teorico di 0.05 A, calcolato precedentemente,

considerando la caduta di 3.1 V per ogni led piu’ le due resistenze da 27 Ohm.

Ho inoltre riportato la corrente ideale, cioe’ quella che si avrebbe moltiplicando il valore della corrente che attraversa il singolo

modulo da 5 cm per quanti sono i moduli che compongono lo spezzone di striscia, con le rispettive potenze ideali.

Infine c’e’ l’ultima colonna con i valori secondo le specifiche riportate dalle ditte (sono comuni a quasi tutte le strisce led).

Innanzitutto si nota che i valori sono piu’ bassi di quelli secondo le specifiche. Tuttavia la cosa piu’ importante e’ che la corrente assorbita

man mano che la striscia aumenta di lunghezza diventa sempre piu’ bassa rispetto a quella “ideale”.

Questo perche’ le piste hanno una resistenza non trascurabile. La differenza diventa significativa gia’ a partire da 2 metri.

Fino ad un metro si puo’ considerare accettabile. L’ideale e’ 0.5 metri dove non c’e’ perdita.

Quindi nell'utilizzare le strisce il consiglio e' di tagliarle in spezzoni da massimo un metro e collegarli tutti in parallelo.

 

 

 

[Umberm 5,044]

Grazie Peppe! Questa è una grande "guida" che, sono certo, quest'anno sarà utile/indispensabile per molti Pepperfriends!

[stefanet 1,130]

Grande Peppe, la guida è ottima come sempre.

 

Dalla tabella che hai postato e come tu hai affermato per ottenere il massimo dalla striscia a led questa deve avere una lunghezza massima di 50 cm. A questo punto penso che questa lunghezza debba essere tenuta in considerazione nella progettazione della Light Box (io sono fortunato perchè è quella la dimensione del mio progetto ).

 

Comunque mi hai chiarito molti punti.

 

Grazie

[kapto 840]

domanda da inesperto: con il collegamento in parallelo, oltre all'efficienza luminosa, si ha anche un aumento di temperature?

Perché la mia piccola growbox è passata da 23 gradi scarsi in seriale a 27.2 in parallelo 

[joefish 5,021]

Certo, se passi al parallelo la corrente che scorre nelle strisce e' maggiore e la luminosita' maggiore e cosi' anche il calore

dissipato.

 

Se hai modo (e voglia) potresti misurare la corrente che fluisce in un singolo spezzone e quando invece li metti tutti in serie

vedrai che la somma non fa il totale, cioe' la corrente di uno spezzone moltiplicato il numero di spezzoni che usi e' maggiore

di quella che passa nella serie.

 

 

[kapto 840]

Immaginavo, era per avere una conferma ad un fattore che ritengo rilevante per la questione grow box.

 

Devo dire che l'aumento di temperatura è notevole: con una temperatura esterna di 17.5 gradi della stanza dove tengo le piante, faticavo a mantenere costanti 23 gradi con i led in serie.

In parallelo, ho 27-28-29 gradi, tanto che oggi ho dovuto sollevare il coperchio per far passare un po' d'aria nella scatola.

 

Forse andrebbe aggiunta una nota nel post iniziale. Credo sia una motivazione in più per adottare i tuoi consigli.

[nipotastro 1,432]

18 hours ago, kapto said:

domanda da inesperto: con il collegamento in parallelo, oltre all'efficienza luminosa, si ha anche un aumento di temperature?

Perché la mia piccola growbox è passata da 23 gradi scarsi in seriale a 27.2 in parallelo 

..non ti lamentare troppo

 

A me col passaggio ai neon la temperatura e' sotto la soglia accettabile per la crescita delle piante

[kapto 840]

@nipotastro chi si lamenta  
Io sotto i neon ho aggiunto un tappetino riscaldabile, altrimenti non arrivo neanche a 22 gradi  Mi sorprende tutto questo calore sotto i led.

A casa mia, 27 gradi li vedi solo a luglio/agosto - con il freddo di questi giorni, sto seriamente pensando di levare le piantine e mettermici io nella grow box  

[nipotastro 1,432]

8 hours ago, nipotastro said:

..non ti lamentare troppo

 

A me col passaggio ai neon la temperatura e' sotto la soglia accettabile per la crescita delle piante

...ho mangiato una d

Passaggio Dai neon ai led

 

La fame e' na bruta bestia

[joefish 5,021]

Aggiornamento sullo stesso argomento ma con le nuove strisce con led 8520.

 

Questi nuovi led sono piu' efficienti dei 5630/5730, praticamente il doppio secondo Wikipedia

 

Dalle misure che ho fatto io la potenza luminosa e' circa 5 volte piu' intensa. In termini di PPF siamo a circa 0.425 micromoli/s

per singolo led.

 

Queste strisce sono vendute gia' su un supporto rigido di alluminio, circa 0.8 mm di spessore comprese le piste

scaldano un casino. Non credo che da sole possano stare senza distruggersi subito dovrei provare ma non mi va di buttare 50 cm

cosi'.

Le strisce sono da 72/led metro, i singoli pezzetti da tre led non sono 5 cm come al solito ma un po' di meno.

Ogni modulo da tre led misura 4.1 cm, in quelle che ho io il primo e' leggermente piu' lungo e lo spezzone intero

da 36 led misura circa 49 cm.

 

Il punto dolente (dipende dai punti di vista) e' che l'effetto della resistivita' delle piste e' molto piu' invadente.

Ho fatto la solita misura della corrente erogata in funzione della lunghezza della striscia:

 

Lunghezza spezzone               Corrente 

 (in moduli da 3 led)                     (A)

 

          2                                        0.2

          8                                        0.78

         12                                       0.91

         16                                       1.32

         24                                       1.42

         48                                       1.78

 

 

come si puo' vedere, la linearita' e' rispettata solo per i primi due valori (il secondo dovrebbe essere 0.8, ma non esageriamo).

Pero' gia' il terzo valore che dovrebbe essere 1.2 A e' solo 0.91.

Per l'ultimo  valore che corrisponde a due metri di striscia dovremmo avere 4.8 A e invece ne sono solo 1.78.

Lo si vede anche ad occhio, attaccati i due metri all'alimentatore l'intensita' della luce e' visibilmente minore.

 

Per queste strisce, a mio parere, gia' gli spezzoni che sono preconfezionati a 50 (circa) cm, cioe' 12 moduli da 3 led 

(terzo valore) non sono proprio il massimo.

 

Appena posso controllo anche lo spettro di emissione ma non penso di trovare differenze significative con gli altri

led bianchi gia' misurati.

 

 

 

[Oban 9,508]

On 11/28/2018 at 7:47 PM, joefish said:

Pero' gia' il terzo valore che dovrebbe essere 1.2 A e' solo 0.91

Dato molto interessante per le strips 8520 preconfezionate da 50 cm, tutto sommato è un valore ancora accettabile.

Per spremerle al massimo non bisognerebbe superare gli 8 moduli, quindi.

 

Sicuramente questi 8520 scaldano molto più dei modelli precedenti, anche il fatto che siano montati in diagonale per far entrare un modulo in meno spazio, avrà effetto negativi sulle temperature alte raggiunte e la minor capacità di dissipare calore.

Posto una foto delle strips in esame per render meglio l'idea.

 

Ottima analisi, come sempre, grazie.

[joefish 5,021]

1 hour ago, Oban said:

Ottima analisi, come sempre, grazie.

Prego!

 

Aggiungo che ho usato poco piu' di un modulo per fare quattro segmenti da 12 led ciascuno perche' mi sono messo in testa di sostituire la CFL della mia lampada da scrivania. Ho incollato i quatto pezzi con la colla a caldo su una basetta di alluminio della misura giusta mettendo della pasta termica tra la striscia e l'alluminio.

Purtroppo non va bene, la sola piastrina di alluminio non basta diventa tutto rovente. 

Voglio mettere sul retro della piastrina dei dissipatori recuperati in qualche vecchia scheda madre o video per vedere se la cosa migliora.

L'ideale sarebbero dissipatori tipo questo:

 

https://it.aliexpress.com/item/LED-ad-alta-Potenza-Dissipatore-di-Calore-in-alluminio-300mm-25mm-12mm-per-1-W-3/32847092344.html?spm=a2g0y.10010108.1000014.1.5b545423OItDGX&pvid=a0184979-c52a-46ad-8e8a-e836b4ea0dc5&gps-id=pcDetailBottomMoreOtherSeller&scm=1007.13338.112235.000000000000000&scm-url=1007.13338.112235.000000000000000&scm_id=1007.13338.112235.000000000000000

 

pero' che palle aspettare tanto tempo per la spedizione.

 

 

Fanno tanta luce magari provo a ridurre un poco la corrente per vedere se la dissipazione diventa minore.

Anche se vuol dire letteralmente sprecare energia!

[kapto 840]

che ne pensi dei profili in alluminio ad E? io li uso come dissipatori sotto le strisce led.

 

[joefish 5,021]

17 hours ago, kapto said:

che ne pensi dei profili in alluminio ad E? io li uso come dissipatori sotto le strisce led.

 

 

Buona idea, non sono proprio economici, ma potrebbero andare bene. Li ho usati per fare delle antine scorrevoli

non ricordo se mi e' rimasto qualche avanzo per provare.

Grazie della dritta.

[Squawk 190]

Torno su questo post per condividere la mia esperienza: dopo l'esperienza terrificante con un alimentatore da 9€ comprato su aliexpress e rotto dopo 4gg e dopo consiglio di @joefish, mi permetto di consigliarvi gli alimentatori MeanWell per eventuali lampade a led. Nel mio caso sto usando il modello LRS-100-12, da 102W e 12 V. La qualità costruttiva è decisamente superiore all'altro, è regolabile nel range 10.8-13.6 V e mantiene il voltaggio impostato anche sotto carico, cosa che non succedeva precedentemente. Direi che vale la spesa più che doppia (si trova attorno ai 20€). 

Mi riaggancio inoltre al discorso dissipazione: con le strisce 8520 che sempre di più adoperiamo l'uso di un qualsiasi dissipatore aggiuntivo è d'obbligo. Sempre su aliexpress ho trovato dei profili che sto adoperando assieme alla pasta termica, e la lampada non scalda più di 40-45 °C. Nonostante ciò, leggendo le esperienze degli altri, i led sembrano durare nei casi peggiori non più di una/due stagioni. Sto pensando per l'anno prossimo, nel caso riscontrassi problemi, di passare a strisce led di qualità: ho visto che esistono in commercio dei moduli prodotti da samsung appositamente per le coltivazioni indoor, potrebbero valere la spesa e fino ad una certa potenza non dovrebbero necessitare di dissipatori.

PS: ho notato che facendo andare le strisce a 12V  il calore emesso è decisamente elevato, la growbox è arrivata a 33.5 °C! Potrebbe aiutare, oltre alla ventilazione della growbox, farle andare ad un voltaggio più basso anche per aumentare la vita utile delle strisce. Sto facendo qualche prova misurando anche i lux emessi, per avere un metro di paragone. Aggiornerò poi il post  

[nipotastro 1,432]

Onestamente, da quando ho.sostituito I vecchi tubi a scarica con i led , ho il problema opposto...

 

Complice lo stanzino non riscaldato la mia light box e' fredda

 

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Edit

Non avevo visto che avevo gia' espresso la stessa considerazione nel passato

[joefish 5,021]

A dire il vero, le mie strisce non si sono degradate per nulla, almeno a vista. Mi ero riproposto di fare una misura più attendibile, ma poi l'anno scorso non l'ho fatta.

Vedo di farla quest'anno per poi valutare a fine stagione.

 

 

18 hours ago, nipotastro said:

Onestamente, da quando ho.sostituito I vecchi tubi a scarica con i led , ho il problema opposto...

 

Complice lo stanzino non riscaldato la mia light box e' fredda

 

L'interno di una LB isolata termicamente dall'esterno si scalda di un po', ma se tu la tieni in un frigorifero senza isolamento non e' che si possono fare miracoli

 

[MatteoPetrioli 524]

20 hours ago, Squawk said:

 Nonostante ciò, leggendo le esperienze degli altri, i led sembrano durare nei casi peggiori non più di una/due stagioni. Sto pensando per l'anno prossimo, nel caso riscontrassi problemi, di passare a strisce led di qualità: ho visto che esistono in commercio dei moduli prodotti da samsung appositamente per le coltivazioni indoor, potrebbero valere la spesa e fino ad una certa potenza non dovrebbero necessitare di dissipatori.

Io ho avuto la stessa sensazione quest'anno quando ho riacceso il tutto ed in più alcune piante mi sembrano sia filate (sono ad una distanza di 5-7cm dalla striscia led). Tengo monitorata la situazione e magari ti faccio sapere. Riguardo queste strisce led di qualità, hai già visto l'ordine di grandezza del prezzo?

[Squawk 190]

4 hours ago, MatteoPetrioli said:

Io ho avuto la stessa sensazione quest'anno quando ho riacceso il tutto ed in più alcune piante mi sembrano sia filate (sono ad una distanza di 5-7cm dalla striscia led). Tengo monitorata la situazione e magari ti faccio sapere. Riguardo queste strisce led di qualità, hai già visto l'ordine di grandezza del prezzo?

 

Non poco, e forse anche troppo per l'uso - non professionale - che dobbiamo farne. Per quelle prodotte da samsung si parte dai 10€ + iva per singola barra bianca (da illuminazione generica) da 50cm e temperatura di colore 5000K. Le barre invece apposta per coltivazione sono da 40€ + iva. A questo punto tanto vale prendere una lampada led seria già assemblata ed evitarsi tutto lo sbattimento. Ovviamente continuerò la ricerca di alternative, se non da top di gamma quantomeno di prodotti affidabili

[MatteoPetrioli 524]

16 minutes ago, Squawk said:

 

Non poco, e forse anche troppo per l'uso - non professionale - che dobbiamo farne. Per quelle prodotte da samsung si parte dai 10€ + iva per singola barra bianca (da illuminazione generica) da 50cm e temperatura di colore 5000K. Le barre invece apposta per coltivazione sono da 40€ + iva. A questo punto tanto vale prendere una lampada led seria già assemblata ed evitarsi tutto lo sbattimento. Ovviamente continuerò la ricerca di alternative, se non da top di gamma quantomeno di prodotti affidabili

Concordo pienamente con te che se il prezzo è pari a quelle già assemblate non ha senso. Certo che se ogni anno bisogna cambiare strisce led di illuminazione anche io valuterò l'opzione di lampade "professionali" con una garanzia di vita più alta. Mi raccomando se trovi qualcosa di interessante scrivi in questo post  

[joefish 5,021]

Perdendo tempo su youtube ho visto questo video che tratta alcuni punti che spesso ho affrontato nelle varie discussioni sui led.

Mi sembra fatto bene e molto chiaro in particolare i primi 4 punti. Cisono altri videodegli stessi autori che possono essere altrettanto utili.

Video su YouTube: jcSP_lKNUEo

[Rapace 9,668]

Questo video mette in evidenza tutta la mia ignoranza.

 

Ho capito solo che ci vuole l' alluminio - ovvero che le strisce vanno attaccate su supporti di alluminio e che quell' aggeggio che ci vuole fra la spina e la striscia (che presumo sia l' alimentatore) deve essere piu' potente della striscia - poi il resto è roba abbastanza aliena per me....

 

Pero' vedo ci sono dei filmati piu' basic su youtube, magari - se mi viene voglia - partero' da li.

[Oban 9,508]

4 hours ago, joefish said:

Perdendo tempo su youtube ho visto questo video che tratta alcuni punti che spesso ho affrontato nelle varie discussioni sui led.

Il video è interessante, sebbene tratti argomenti che hai più volte ripetuto in questi anni, grazie.

 

Snocciolando i vari punti esposti:

1) Collegamento in parallelo, ce lo avevi consigliato per evitare cadute di tensione.

2) Dissipare il calore delle strips su una superficie metallica per allungare la vita delle strisce stesse.

3)Con le piante, a volte, è un vantaggio avere il silicone di rivestimento sulle strisce.

Quando gli apici vegetativi vanno a toccare i moduli LED, si evitano le scottature sulle foglie. Con le strips IP20 ho avuto più volte il modulo LED ritrattato sulle foglie, sotto forma di scottatura.

 

Di contro il silicone tende ad ingiallire dopo un paio di stagioni e con il rivestimento si perde un po' di luminosità.

4) Alimentatore surdimensionato al consumo delle strisce montate.

5)Non credo ci interessi particolarmente ma buono a sapersi.

 

 

L'unico punto che merita un approfondimento è proprio il primo, se vedi lo schema di collegamento, lui alimenta le strips ad inizio e fine strips.

Anche questa è una cosa che avevi consigliato ma solo per strisce molto lunghe, nel suo caso infatti sono due strisce da 5 metri, collegate in parallelo.

 

Tuttavia tu ci avevi consigliato la lunghezza ideale per le strisce per non avere cali di potenza, se alimentate da un solo capo.

Non ricordo il dato esatto che avevi ottenuto con le tue misurazioni, per le strisce SMD 5630 era meno di un metro?

 

Con le SMD 8520 vanno bene 50 cm a spezzone o era consigliabile poco meno?

 

Sei sempre il più grande maestro imprescindibile di illuminotecnica (e non solo) che potessimo desiderare, gigante assoluto.

[joefish 5,021]

12 hours ago, Oban said:

Tuttavia tu ci avevi consigliato la lunghezza ideale per le strisce per non avere cali di potenza, se alimentate da un solo capo.

Non ricordo il dato esatto che avevi ottenuto con le tue misurazioni, per le strisce SMD 5630 era meno di un metro?

 

Si esatto dopo un metro di lunghezza si iniziava a perdere.

Voglio, però, sottolineare che questo risultato era per le strisce usate allora. In media dovrebbe essere più o meno cosí, ma ogni striscia ha la sua qualità e quindi potrebbero esserci variazioni.

 

12 hours ago, Oban said:

Con le SMD 8520 vanno bene 50 cm a spezzone o era consigliabile poco meno?

 

Con queste strisce non ho fatto uno studio, devo dire che ora ho abbastanza spezzoni corti per fare una prova. Cmq un singolo modulo da 50 cm non dovrebbe dare problemi.

Io li sto usando cosi' o più corti. Del resto queste barrette rigide si prestano meno delle strisce flessibile a fare geometrie strane.

 

12 hours ago, Oban said:

Sei sempre il più grande maestro imprescindibile di illuminotecnica (e non solo) che potessimo desiderare, gigante assoluto

Grazie,  ma non esageriamo.

[Oban 9,508]

3 hours ago, joefish said:

 

Si esatto dopo un metro di lunghezza si iniziava a perdere.

Voglio, però, sottolineare che questo risultato era per le strisce usate allora. In media dovrebbe essere più o meno cosí, ma ogni striscia ha la sua qualità e quindi potrebbero esserci variazioni.

Ok, è dovuto alla qualità delle piste conduttive che variano da un produttore all'altro?

Quote

Con queste strisce non ho fatto uno studio, devo dire che ora ho abbastanza spezzoni corti per fare una prova. Cmq un singolo modulo da 50 cm non dovrebbe dare problemi.

Io li sto usando cosi' o più corti. Del resto queste barrette rigide si prestano meno delle strisce flessibile a fare geometrie strane.

Si, mi ci trovo molto bene, l'unico difetto che rilevo sulle SMD 8520 già assemblate sui profili in alluminio sono i fili saldati ad un capo della barretta.

Ovviamente non sono minimamente in rame e i fili all'interno del cavo si contano sulle dita di una mano, non esagero.

Certo il costo è talmente irrisorio che è difficile pretendere di più da quelle che sto impiegando.

Quote

Grazie,  ma non esageriamo.

In realtà l'ho detto perché tu mi stai simpatico.😁