Schema per Realizzare un Controllo di Potenza per LED Full Spectrum per Coltivazione Idroponica o in Serra Indoor…
INTRO
Il seguente articolo illustra come realizzare una lampada LED dalla potenza di 30W in grado di creare una luce adatta allo sviluppo vegetativo di piante in coltivazione idroponica, serra indoor oppure per un altro qualsiasi utilizzo dove la luce solare non è sufficiente. In particolare è stata pensata per una piccola serra utilizzata per far crescere rapidamente piantine in semenzaio prima del trapianto diretto in terra. In particolare è adatta per una pianta singola oppure per un semenzaio con 200 piantine circa.
30W a LED equivalgono circa a 300W di lampada ad incandescenza oppure di neon per coltivazione. Vengono usati 10 LED da 3W con luminosità di 100 Lumen l’uno, per un totale di 1000 Lumen. Lo schema permette la regolazione della potenza da un minimo di 3W ad un massimo di 30W.
I LED usati hanno il seguente aspetto:
Lo spettro dei LED Full Spectrum ha due picchi, uno nello spettro del colore rosso, a 660nm (nanometri) e l’altro nel blu alla lunghezza d’onda di 455nm. Questi due picchi sono i picchi di assorbimento della fotosintesi clorofilliana, quindi questo LED è molto efficiente visto che non emette luce non utile alla fotosintesi. La combinazione di rosso e blu forma il colore viola, infatti questi LED emettono una luce viola.
Questi LED hanno una caduta di potenziale tra anodo e catodo che va da circa 3.2V a 3.4V con una corrente massima continua di 800mA, serve quindi un driver con corrente costante. Inoltre i LED essendo 10 vengono connessi in due gruppi da 5 in serie l’uno con gli altri e poi questi due gruppi da 5 LED in serie sono connessi in parallelo.
SCHEMA
Bisogna collegare 5 LED in serie collegando gli anodi con i catodi, bisogna saldare due fili ai capi della serie di LED connettendo quindi i fili all’anodo del primo Led della serie e al catodo dell’ultimo LED della serie. Bisogna fare poi la stessa cosa per gli altri 5 LED ottenendo quindi due gruppi di LED. Bisogna montare poi i LED su un dissipatore con alette per migliorare le loro prestazioni ed evitare che si brucino.
Lo schema del driver e la connessione dei due gruppi di LED è il seguente:
Si va a realizzare un DC-DC Converter in configurazione step-down con controllo sulla corrente assorbita. Il controller DC-DC Converter è l’integrato MC34063 che riceve il valore della corrente assorbita e controlla il Mosfet Q1. Il Mosfet Q1 deve essere un Mosfet a canale P con tensione VDS superiore a 30V e corrente di almeno 5A. La capacità di gate deve essere molto piccola, minore di 40nC.
Il Mosfet Q1, D3 (Diodo Schottky da 3A con tensione massima superiore a 30V), L1 , C4 e C1 formano il convertitore Step-Down che limita la corrente a quella voluta.
Il sensing di corrente si fa grazie ad R1 ed R6, in queste due resistenze scorre la corrente dei due rami dei LED rispettivamente. Questa tensione generata sulle resistenze di sensing giunge tramite R8 ed R7 all’amplificatore non invertente formato da R2, R3, R4 e U1A.
Questo amplificatore ha un guadagno regolabile, da 2.8 volte ad un massimo di 24.8 volte. Considerando che R1 ha un valore di 0.39 e che il controller MC34063 controlla il Mosfet in modo tale da avere 1.25V sul pin 5, i livelli di corrente vanno da un minimo di 130mA (I=1.25/(24.8*0.39)=130mA) ad un massimo di 1.1A (I=1.25/(2.8*0.39)=1.1A). In generale la corrente di uscita sarà I=1.25/(G*Rsensing) quindi Rsensing = 1.25/(I*G) ovvero la resistenza di sensing è data da 1.25 diviso la corrente voluta per il guadagno dell’amplificatore.
Il PCB dello schema ha il seguente aspetto:
DOWNLOAD
Potete scaricare la simulazione del circuito con MULTISIM14 al seguente LINK!!!
