El montaje básico
El montaje básico con power LED (Alta intensidad)
COMPONENTES (Montaje básico chip mod. CREE 1-3W)
Fuentes de alimentación
Las fuentes de alimentación son a la vez transformadores (Nos bajan la tensión de red) y estabilizadores que nos convierten la corriente alterna (CA, AC) en contínua (CC, DC) atribuyéndole polaridad mediante un puente de diodos (Más diodos…). La tecnología LED exige una alimentación de tensión (v.) e intensidad (A) constantes, de lo contrario la vida de los LED se reducirá a mínimos. La escuela americana recurre a potentes fuentes de elevado precio para sacar el mayor partido a los PowerLED. Sin embargo aquí en Europa tendemos a lo práctico y económico recurriendo a fuentes de potencia media a las que además, conectamos el máximo número de LED.
Aquí nos centraremos en estas últimas pues disponemos de numerosa información y experiencia previa. A modo de ejemplo, la más conocida y comercializada es la ELN-60-48D, muy común tanto en los “Kits” de autoconstrucción como en pantallas comerciales.
Es regulable interiormente y dimeable exteriormente, ya comentaremos este asunto.
-Entrada 90-264v. CA- Salida: Regulable de 24 a48v.
-Dimeable por voltaje externo (1 a 10v. CC).
-Protección IP64 (Apta exteriores).
Nos permite la alimentación de unos 7-12 PowerLEDs en serie. Importante: Si conectamos el total de 12 diodos alargaremos considerablemente su vida pero trabajarán al 60% de su máximo rendimiento. Por contra, de conectar 7 alcanzaremos la máxima potencia que será disipada en forma de calor y dependiendo del tipo de Chipled ofreceremos más amperaje del que puedan asumir. En ese caso hay que desmontar la fuente (4 tornillos) y en la esquina inferior derecha veremos un reóstato. Con un destornillador de estrella y la ayuda de un amperímetro (Polímetro, tester) ajustaremos el amperaje. En caso de hacer trabajar los PowerLED con alto rendimiento: Es obligado el uso de ventiladores frente a los disipadores.
Tenemos la versión no dimeable que no requiere alimentador extra para su funcionamiento (MW LPC-60) y que alimentará de 3 a 12 LED de 3W.
Disipadores
Es el componente que se encarga de disipar el calor producido por los PowerLED. Se recurre al aluminio del mismo modo que se ha hecho toda la vida con los transistores porque es el metal asequible que mejor conduce el calor. Desde simples pasamanos o tubos de sección cuadrada hasta los elementos de aluminio extruído con aletas de disipación (Mucho más recomendables). Es de fácil mecanizado al ser blando y ligero y se corta y taladra con facilidad. Los taladros se pueden roscar con un macho convencional sin problemas y manualmente aunque hay quien prescinde de roscas y hasta de taladros…
EL MONTAJE BÁSICO
No entraremos aún en los complejos detalles del control (Programación de dimeado, temporizado, módulos, Arduino… Tal vez más adelante, cuando sea capaz de entenderlo…). Vamos a describir lo mínimo imprescindible para montar una pantalla. Dos partes claramente diferenciadas: La mecánica (Montaje en disipador de los ChipLED) y la electrónica (Conexionado).
Montaje sobre disipador
Hemos comentado que los PowerLED traducen mucha potencia en calor. Es el motivo por el que requieren disipadores. A la hora de fijar el chip al disipador de aluminio se nos plantean dos opciones. La “cutre” y poco recomendable que recurre a las masillas dos componentes y demás adhesivos técnicos (Excepto cyanocrilato que afecta a la placa) asumiendo el riesgo de que se despegue y el chip se funda (Derecha de la imagen) y la segura, que requiere de un poquito de maña y pasa por taladrar y atornillar. En ambos casos el uso de pasta térmica es imprescindible para una buena transmisión del calor entre la base del chip y el disipador (No confundir con cualquier adhesivo con el que fijemos el PowerLED al disipador. En la imagen en amarillo).
Vamos a por la fijación por tornillo que es más sencilla de lo que parece:
1- Replanteamos sobre la placa la ubicación de los LED. La distancia entre ellos es otra fuente de polémica. En el caso de arrecifes por su alto requerimiento, se disponen tanto en cuadrícula como al tresbolillo a unos 50mm de distancia considerando la distancia entre el centro de las ópticas. En caso de plantados y agua dulce en general hay quien los separa algún centímetro más… Podemos medir nuestro chip y calcular la medida entre el centro y su perímetro para hacerlo con más facilidad.
2- Ya debemos disponer de los tornillos y arandelas aislantes. Con pie de rey tomamos el calibre, escogemos broca y taladramos. Ahora debemos pasar manualmente un macho del paso de rosca adecuado para crear la rosca. Al tratarse de aluminio será sencillo. De usar perfiles de poco espesor podremos evitar hacer la rosca previa con el macho usando tornillos de acero autoroscantes pero el paso de rosca será excesivo y la constante dilatación y contracción podrá aflojarlos a medio plazo. Es mejor hacer la rosca manualmente con un macho. La fijación quedará asegurada con un paso de rosca más estrecho.
3- Colocamos la pasta térmica en el centro. Calcular a ojo pero que no falte. Si sobra saldrá por los bordes pero no afectará mas que a la estética.
4- Atornillamos el chip a la placa colocando previamente la arandela aislante. Cuidado con los experimentos para sustituirla por otra cosa, de ser dinámica (Flexible) con el tiempo cederá la presión sobre la placa: Peligroso.
Conexionado básico:
Fuente no dimeable
Es bien simple. Partiremos de la fuente de alimentación MW LPC-60 (Por ejemplo). Tenemos en su salida dos cables. El rojo es positivo, el negro es negativo. Dependiendo de marca y modelo pueden ser dos líneas (Consultar). Los LED tiene polaridad y deberemos soldar el rojo al positivo y el negro al negativo.
Cuidado con el gráfico! Si conectáramos la fuente los diodos se quemarían pues asumirían el amperaje de los otros diodos que faltan. Solo es un esquema. Normalmente se conectan en serie, es decir cable rojo al positivo para salir otro cable del negativo al siguiente LED al que conectaremos a su positivo y así sucesivamente.
Fuente dimeable
El dimeado es la capacidad de regular la potencia lumínica de un dispositivo adecuándola a nuestras necesidades.
Lo mismo con alguna variación. Requiere de una pequeña fuente de alimentación extra de 1-10v. CC (Por ejemplo MW ELN) pero puede servir cualquier alimentador universal. Se intercala un potenciómetro (P) entre este alimentador y la fuente. En este caso la fuente tiene un cable azul (Positivo) y otro blanco (Negativo). El sentido adecuado de giro del potenciómetro nos lo dicta el polímetro en función resistencia (Ohmios, símbolo Omega, con todo desconectado. Comprobar previamente). Teniéndolo todo conectado solo queda hacer la prueba con la máxima resistencia en el potenciómetro e ir girándolo para disminuirla.
Si no alimentamos este circuito la fuente no funcionará. Si no pretendes dimearla, mejor escoger el sistema anterior.
Advertencias:
-Ya hemos comentado que se deben ajustar las fuentes de alimentación al amperaje requerido que irá en función del modelo de ChipLED escogido y cantidad de estos. Ya hemos explicado cómo en la fuente de alimentación.
-Atención a la polaridad (Positivo-negativo) en todas las conexiones.
-Soldadura: Debemos calentar previamente el cobre del cable a soldar, nunca la pista del diodo. Estañamos el cable. Lo ponemos ya frío en contacto con la pista y solo entonces añadimos estaño y soldador con el fin de permanecer el mínimo tiempo posible de contacto soldador-chip.
Ventilación disipador (Alto amperaje)
Decíamos que un PowerLED puede desarrollar dentro de su margen una potencia determinada por la de la alimentación que le proporcionemos. En el caso de hacerlos trabajar a pleno rendimiento habrá que asistir la disipación de calor con un ventilador (Esto es aconsejable siempre, sea cual sea la potencia de trabajo pues bajo estas condiciones se basa la duración del chip determinada por el fabricante). Se recurre a ventiladores de ordenador y su instalación es muy semejante a la de un procesador de PC. Como siempre, cuanto más nos gastemos en el ventilador, más silencioso y eficaz será. Deberá ser alimentado con una fuente independiente e incluso podrá ser monitorizado mediante electrónica para ofrecer las revoluciones adecuadas en cualquier circunstancia mediante la lectura con sonda NTC-PTC (Esa es otra historia).
En esta imagen podemos ver una pequeña barra LED para nanos, muy común en arrecife.
En este caso es un pequeño ventilador y las flechas determinan la dirección del flujo de aire. Puestos a optimizar, mejor sería instalarlo en pleno centro del disipador (Así como está podrá quedar más estético pero no tan funcional…). Como es lógico, un pequeño montaje como este de 12w. PowerLED no requerirá la misma fuente reflejada anteriormente.
Lentes (Óptica)
Existen al menos de dos tipos de aplicación aquí. Lentes colimadoras y difusoras translúcidas:
“La colimación no es otra cosa que la alineación correcta y precisa de las lentes y espejos que conforman la estructura óptica de un dispositivo”
Y la difusión nos permite la apertura del ángulo (120º) y un mayor reparto de los haces de luz.
En nuestro caso se fabrican de policarbonato (PC) transparente las primeras y translúcido las segundas. Son accesorios que nos permiten administrar la focalización de nuestros LED uno a uno. Tenemos lentes colimadoras de al menos 10-30-60 y 90º. Todas correctoras de los 120º de origen de nuestros diodos.
Escogerlas es un asunto delicado en el que tendremos en cuenta:
– La profundidad (Columna) del tanque, el número de LED y separación entre ellos y la distancia del foco en altura respecto al tanque.
– El número de LED contiguos de un mismo tipo o los aislados o únicos: Si estamos usando en un área de 40x40Cm 20 LED, todos blanco cálido menos uno azul actínico, deberemos darle a este único un mayor ángulo de apertura para que alcance la mayor superficie, además de colocarlo en la zona central, claro. En este caso puede ser necesaria una lente difusora aún asumiendo cierta merma (Estas lentes absorben una parte de la luz).
Afortunadamente son muy económicas y nos podemos permitir el lujo de probar varias previamente hasta encontrar el efecto deseado. Se instalan a presión. De no fijarse correctamente podemos pegarlas con una gota de adhesivo.
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