La tira de LEDs se calienta / consume más corriente de la esperada

Question

Estoy intentando cablear unas tiras de LED pero se calientan mucho más de lo esperado. Me he dado cuenta de que también consumen mucha más corriente de la esperada. Voy a mostrar lo que he medido primero ya que los detalles del producto parecen ser contradictorios.

Tengo dos longitudes de 2m de tira de LEDs de 24v CCT/doble blanco conectadas a una fuente de alimentación de voltaje constante de 150W 24v ( https://www.nationallighting.co.uk/indoor-lighting/led-strip-lighting/150w-24v-constant-voltage-led-driver-not-dimmable ).

Las tiras están a unos 4,8m (tendrán que estar a unos 10m una vez instaladas correctamente) y están cableadas con el cable RGB plano estándar (4 x AWG22/0,32mm^2). Dos de los cables están conectados juntos para el lado positivo. Las medidas:

1. 2,8A procedentes de la fuente de alimentación, para ambas tiras, por lo que debería ser 1,4A para cada tira
2. 22,6v al inicio de la tira
3. 22,2v al final de la tira.

El listado de productos tiene información aparentemente contradictoria: https://www.ledison-led-lights.co.uk/strip-lights/led-strip-lights/54watt-led-strip-light-5m-dual-colour-10-8w-meter.html

1. 10,8W/m en la imagen y las especificaciones
2. 1200 lm/m según una de las imágenes - utilizando 1. esto implica ~111lm/W
3. 90 lm/W en las especificaciones - diferente de la 2.
4. 800 lm(WW)/900 lm(CW) en las especificaciones - implica un total de 1700lm/m, y suponiendo 10,8w daría 160 lm/W.

Intenté llamar al vendedor antes de la compra para que me aclarara las cosas y pedir un PDF con las especificaciones, pero siguieron citando los 1200lm y los 10,8W, pero no abordaron realmente los puntos 3 y 4 después de que intentara explicar mis números. Al final lo compré de todas formas para ver qué pasaba.

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El resultado principal/previsto: cómo reducir el calor/aumentar la vida útil

He montado la tira en perfiles de aluminio, pero el perfil se sigue calentando demasiado para mi gusto y me gustaría hacerlos funcionar a una temperatura/corriente más baja para aumentar su vida útil. En última instancia, yo estaría conduciendo ellos usando PWM de un circuito basado en STM32 personalizado, pero todavía quiero saber que en el 100% de la luz que no están recibiendo demasiado caliente. Supongo que el PWM por sí solo no reducirá la temperatura, ya que los LEDs siguen siendo impulsados a la misma corriente durante los ciclos.

Aunque las especificaciones son contradictorias, esta es la primera tira de LED que he visto dibujar más de lo especificado, ¿es esto posible o los leds consumen todo lo que necesitan inmediatamente después de encenderse (por lo que no hay pista térmica)?

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Mi investigación

Soy bastante nuevo en el trabajo con tiras de LED y soy principalmente un científico de la computación con un poco de software embebido / conocimientos de electrónica, pero no realmente el lado de las características eléctricas de las cosas.

He aprendido que demasiada corriente es lo que finalmente mata a los LEDs (y subsecuentemente el calor) ya que se preocupan más por una corriente fija cercana a su voltaje nominal que por un voltaje fijo a la corriente correcta (necesito encontrar el enlace/foro donde leí esto). Debido a esto, pueden ser conducidos a un voltaje más bajo y en realidad tienen una mayor eficiencia al hacerlo.

La mayoría de las preguntas en línea son acerca de las tiras de LED que ahora consumen tanta corriente como se espera o son lo suficientemente brillantes, etc.

También esperaba que la caída de tensión después de 4,8 m de cable bastante fino hubiera reducido la tensión lo suficiente (¿y por tanto la corriente?) como para reducir la producción de calor. Es posible que no tenga una comprensión correcta de la relación entre la corriente/tensión y la resistencia aquí y que uno causa el otro.

He tratado de buscar en múltiples calculadoras de caída de voltaje, que parecen estar dando diferentes valores también, todos los cuales son más altos que lo que realmente he medido, así que no estoy seguro de lo que el conocimiento que estoy perdiendo allí:

1. https://photovoltaic-software.com/solar-tools/dc-ac-drop-voltage-calculator
2. https://www.conceptcables.com/technical/voltage-drop-calculator
3. https://www.calculator.net/voltage-drop-calculator.html

Sospecho que tendré que utilizar un convertidor reductor de voltaje y utilizar la función de limitación de corriente de este (tengo uno de estos https://www.ebay.co.uk/itm/DC-DC-BUCK-CONVERTER-STEP-DOWN-8-40V-TO-1-25-36V-8A-12A/173554594886 ).

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¿La verdadera pregunta?

Creo que tal vez tengo un malentendido de cómo la limitación de la corriente a una tensión determinada realmente funciona y tal vez esa debería haber sido la pregunta. También me confunde cómo el uso de un convertidor buck para reducir la corriente es aceptable, y sin embargo el uso de una fuente de alimentación que sólo puede proporcionar la misma corriente no está bien.

También se me ocurrió la idea, probablemente descabellada, de que tal vez la caída de tensión podría ser beneficiosa si reduce la corriente de los LEDs sin necesidad de utilizar un convertidor buck. Estaba pensando que distribuiría el calor a lo largo de todo el cable en lugar de necesitar otro módulo que necesitará disipación, siempre que no sobrepasemos los valores nominales de temperatura/corriente para el cable. No parecía funcionar en este caso, y sospecho que tampoco lo haría en los 10m o sería demasiado imprevisible. Dado que las calculadoras de caída de tensión no coincidían con mis resultados, puede que también me falte algo de conocimiento en ese aspecto.

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EDIT - añadí imágenes de la PSU, hay algunos trozos debajo del último trozo de goma, pero no pude quitarlo fácilmente:

Answer 1

Has hecho un post bastante largo aquí y se necesita mucho tiempo sólo para leerlo, y a veces para mantener todo lo que escribiste ordenado (cara y cruz).

Sólo voy a hacer algunos puntos aquí:

1. Puedes reducir la corriente de la tira de LEDs reduciendo el voltaje, pero para eso tienes que conseguir una fuente de alimentación ajustable (como una MeanWell PSU) que permita al menos un ligero ajuste de voltaje o modificar tu actual PSU (requiere conocimientos de electrónica, podría ayudarte si me proporcionas fotos detalladas de su PCB y sus componentes.

2. Normalmente, la tensión a través de los LEDs es aproximadamente el 75% de la caída de tensión en una tira de LEDs, y el otro 25% es a través de las resistencias reductoras de corriente.
   Los LEDs son dispositivos altamente no lineales, lo que significa que la corriente que los atraviesa cambia drásticamente ante un pequeño cambio en la tensión aplicada a través de ellos. Un LED solo nunca se recomienda una determinada tensión de alimentación porque una ligera variación de un diodo con respecto a otro, un cambio de temperatura y un pequeño cambio en la tensión de alimentación pueden provocar variaciones en la corriente del 30% al 100% o incluso más.
   Los LEDs tienen un actual sobre una pequeña tensión gama y mientras que la tensión aplicada a los LEDs puede controlarse de forma flexible, la corriente debe controlarse de forma más estricta, ya que los LEDs son extremadamente pobres a la hora de controlarla o limitarla.
   Por eso, casi siempre se ve una resistencia (o algún otro dispositivo de control de la corriente) en serie con un LED, porque las resistencias son dispositivos lineales y predecibles, por lo que proporcionan a los LED esa parte lineal necesaria para limitar y controlar un poco la corriente.
   Un aumento de tensión del 4% puede provocar un aumento de corriente del 100% en un LED.

3. Puedes colocar unos 4 diodos rectificadores normales en serie con tu tira de LED, y obtendrás un voltaje algo menor para tu tira de LED, pero una corriente significativamente menor a través de ella. Pruebe y verá. Incluso puede tratar de añadir un quinto diodo para bajar el voltaje de la tira aún más.
   Lo que prefiero hacer es reducir la corriente de los LED a un 30-50% de su corriente nominal para reducir el sobrecalentamiento y prolongar considerablemente su vida útil.