Fuentes de Corriente Constante vs Tensión Constante

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Fuentes de Corriente Constante vs Tensión Constante

Notapor jkalizsky » Mié Ago 28, 2013 11:14 pm

Estimados amigos del foro

Elegir entre una fuente de corriente constante o de tensión constante suele dar lugar a confusión entre todos aquellos que recién se inician en el mundo de las instalaciones de LEDs.

La fuente de corriente constante suele ser más cara que la de tensión constante y muchas veces el desconocimiento hace que se subestime la importancia de una por sobre la otra, optando por la más económica; pero antes de elegir en base al bolsillo, por qué no preguntarnos cómo afectará la elección de la fuente a la vida útil de nuestro LED, al calor que disipa la instalación o al color que emite.

No es lo mismo si pensamos en conectar un LED de baja potencia o uno de alta potencia y tampoco es lo mismo si optamos por las tiras de LED o un artefacto de iluminación LED.

CALIDAD DE LA FUENTE

Este es un detalle importante a tener en cuenta antes de empezar porque no basta con medir si a la salida de la misma tenemos el valor de tensión o corriente indicado por el fabricante. Una fuente de buena calidad nos evita generar interferencias en el ambiente por emisiones electromagnéticas, evita introducir interferencias en nuestra línea de red de 220v, nos ahorra en consumo de energía porque son más eficientes y nos prolonga la vida útil de nuestro LED o artefacto que vamos a conectar.

Un forma simple de observar el efecto de estas interferencias, es conectando un televisor común usando una antena en lugar de la señal de cable, luego prenda alguna fuente de alimentación, una PC o notebook y va ver en mayor o menor grado, como la imagen del TV se degrada o pasa a ver solamente rallas. Este efecto se nota en celulares, radios y cualquier otros aparato de su instalación, que será absorbido en mayor o menor grado según la calidad del mismo.

CONSIDERACIONE SI QUEREMOS ALIMENTAR NUESTROS PROPIOS LEDs

Todos los fabricantes de LED ofrecen productos con características particulares las cuales se especifican en la hoja de datos que acompaña al mismo (corriente, tensión, longitud de onda del color, intensidad, etc.).

El error más frecuente que comete el principiante cada vez que desear conecta un LED, es pensar en qué resistencia limitadora ponerle sin pensar que tal vez existe otra alternativa más conveniente para el uso que le va a dar, así veo a menudo situaciones de quienes preguntan por la resistencia correcta para un LED de alta potencia, sin saber que esta mal hacerlo así por diversos motivos que explicare más adealnte.
Veamos la siguiente curva de un LED en donde comparamos Tensión vs. Corriente:

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Podemos ver que la curva de arriba es exponencial, por ejemplo si habíamos calculado nuestro LED de potencia para 3.0V pero nuestra alimentación sufre una variación y pasa a 3.2V, habremos pasado de 1000mA a 2100mA, es decir que duplicamos la corriente sobre el LED con apenas una mínima variación de tensión. Por tal razón, los cambios que pueden parecer sutiles muchas veces afectan al color, la intensidad y vida útil del LED.

De lo anterior se desprende entonces la explicación por lo cual esta mal usar resistencias para limitar la corriente en LED de alta potencia, e incluso también podría estar mal hacerlo en LED de baja potencia según el caso, porque debido a sus propiedades intrínsecas una resistencia no es estable, su valor tiende a cambia con la temperatura ambiente, no es precisa, no limita picos, es ineficiente y hasta puede llegar a generar calor en exceso lo cual resulta peligroso en algunos casos.

En cambio, si usamos una fuente de corriente constante, independientemente de la tensión que esta fuente tenga a la salida la corriente estará limitada a un valor específico, con un porcentaje de tolerancia que por más que sufra una variación siempre va a estar dentro de un margen mucho más restringido que si usamos una resistencia.

Por otra parte, el uso de una fuente de corriente constante resultará más eficiente en el consumo de energía, disipará menos calor, ayudará a prolongar la vida útil del LED y nos permitirá obtener un resultado de color e intensidad lumínica constante; esto último es de especial interés cuando iluminamos con varias fuentes de luz de igual característica y podemos comparar visualmente su efecto sobre los objetos.

CAMBIO DE COLOR VS. CAMBIO DE CORRIENTE

En la siguiente imagen vemos la curva de un LED de baja potencia, en este caso un LED color RGB. Vamos a ver cómo se cumple el mismo efecto con baja potencia y cómo puede perjudicarnos en determinado tipo de trabajos la falta de una fuente de corriente constante.

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En la curva de arriba vemos que para un LED de baja potencia se cumple lo mismo que ya vimos en la curva anterior para un LED de alta potencia, solo que en este ejemplo esta diferenciado según el color del emisor (no olvidemos que es un led RGB y cada emisor se alimenta por separado); vemos como un pequeño cambio de tensión produce un gran cambio en la corriente que recibirá el LED.

También vemos una segunda curva que compara la respuesta en intensidad lumínica versus la cantidad de corriente, de acá se desprende una vez más la razón por la cual para determinadas aplicaciones es necesario el uso de una fuente de corriente constante.

Si observamos bien la curva “Intensidad vs Corriente”, vemos que si modificamos la corriente en igual proporción sobre los tres colores, la intensidad de los colores no cambia en la misma proporción y por lo tanto nuestra mezcla de color varía, o sea, tendremos un cambio de intensidad en el brillo del LED pero también tendremos un cambio de color.

Por eso en los casos que se requiere dimerizar (atenuar) la intensidad (brillo) del LED mientras se mantiene un color preciso, se usa un controlador de corriente constante controlado por PWM. Para los que necesiten comprender el concepto de PWM recomiendo leer la nota del siguiente link: Debe estar registrado para ver las imágenes, enlaces o descargas. Pulse aquí para registrarse gratis.

COMO SE CONECTA O SELECCIONA UNA FUENTE DE CORRIENTE CONSTANTE

Las fuentes de corriente constante se especifican en tensión y corriente de salida como normalmente se hace con las fuentes de tensión constante, pero en este caso usted debe tener más presente el consumo de corriente del LED que va conectar y es menos importante el valor de tensión.

EJEMPLO 1
Supongamos que compramos un LED que consume 350mA y trabaja con una tensión de 3.5V, lo que deberemos hacer en ese caso es buscar una fuente de corriente constante que a la salida entregue 350mA y no importa si la fuente es de 5V o 12V (salvo por la diferencia de precio y el desperdicio que hace debido a un uso ineficiente), una vez que conecte el LED va a ver que no se quema, anda perfectamente y no necesita ninguna resistencia en serie.

EJEMPLO 2
Supongamos que compramos 3 LED que consumen 150mA y trabajan a 3.5V cada uno. Lo que hacemos en este caso es conectarlos en serie y buscamos una fuente de corriente constante de 150mA para 10.5V. Esto resulta de sumar la tensión de cada LED (3.5v+3.5v+3.5V=10.5V), mientras que al estar en serie la corriente ha de ser la misma de 150mA. Si no conseguimos una fuente de 10.5V y conseguimos de mayor valor, optaremos por el más cercano siempre cuidando de respetar los 150mA de salida de corriente constante. En este caso tampoco tendrá que poner una resistencia limitadora y nada se quema.

CONCLUSION:

Cuando necesitemos alimentar un dispositivos que en su interior ya poseen una electrónica de control (Lamparas LED, Tiras de LED, etc.) usaremos una fuente de Tensión Constante.

Cuando el arreglo de LEDs lo armamos nosotros, recomiendo lo siguiente:

Soluciones de Corriente Constante:

  • Si se alimentan LEDs de alta potencia.
  • Si se requiere estabilidad de color incluso ante dimerizados.
  • Si se desean soluciones más eficientes con mejor relación entre disipación de calor y aprovechamiento de la energía.
  • Si se pretende prolongar al máximo la vida útil del LED.
  • Si nos queremos independizar de los cambios en la temperatura ambiente.

Soluciones de Tensión Constante:
  • Cuando NO es un requisito la precisión de color.
  • Cuando la eficiencia en consumo energético no es un requisito.
  • Cuando la temperatura ambiente en donde se va a usar nuestro arreglo no tenga grandes diferencias comparado a la temperatura con que hicimos las pruebas.


Espero que esta nota les resultara de interes y cualquier duda o consulta por favor no dejen de participar y respondan a este post, así seguimos el debate.


Saludos y gracias

Julio Kalizsky
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