Refletor RGB com LEDs de potência

Darei aqui algumas informações uteis para você criar seu próprio refletor RGB com LEDs de potência. Tomarei como base o LED de ânodo comum XZFC106W-1 da SunLED Corporation.

Quero lembrar que os refletores aqui apresentados foram feitos de forma artesanal, mas os dados técnicos servem perfeitamente como referência para projetos profissionais.

Aparência física do LED RGB de 3W e ânodo comum da SunLED.

Como podemos ver na tabela acima, temos duas correntes máximas permitidas. A primeira (IF) se refere a uma corrente aplicada de forma constante e a segunda, (IFM), é para quando aplicamos uma corrente pulsante com período ativo e frequência indicados no datasheet.
Apesar de trabalharmos com PWM, temos que considerar como corrente máxima a IF de 350mA, pois quando o PWM estiver programado para o máximo ciclo ativo, é como se estivéssemos aplicando uma corrente direta e constante, sem pulsar.

Outro dado importante é a tensão direta do LED. Esta influi diretamente no cálculo do resistor limitador de corrente, quando utilizamos uma tensão fixa para alimentar este LED.
Observe na tabela abaixo que a potência de cada cor é diretamente proporcional a tensão dessa cor X a corrente aplicada nela.
Ex: Se multiplicarmos a tensão do azul pela corrente máxima teremos a potência dissipada no LED de cor azul -> 350mA x 3,5V = 1,225W (~1,23W).

O mesmo ocorre se aplicarmos o cálculo para as cores vermelho e verde, que têm tensões diferentes, e é por isso que também obteremos potências diferentes.

Para calcularmos o resistor em série com cada cor, utilizaremos no cálculo a tensão direta (VF) , a corrente direta máxima (IF) e a tensão da fonte regulada fixa, de 5V (no nosso caso).
Vamos obter mais um valor, que é a tensão que ficará no resistor que chamaremos de VR: VR=VCC-VF --> VR=5-2,5=2,5V
Para o vermelho o cálculo é este:
R=VR/IF --> R=2,5/0,35 = 7,14ohm.
Então o resistor para o vermelho deveria ser de 7,14ohm.
Para segurança do LED, devemos utilizar o valor comercial mais próximo e imediatamente acima do valor obtido no cálculo, neste caso 8,2ohm (existem de 7R5 mas são difíceis de encontrar).
Agora saberemos qual corrente realmente passará por este resistor calculado e, consequentemente, pelo LED vermelho.
I=VR/R --> I=2,5/8,2 --> I=304mA.

Como já temos a corrente e o valor do resistor, resta apenas calcularmos a potência deste: P=RxIxI ( potência = corrente ao quadrado )
PR= 8,2 x 0,304 x 0,304 --> PR=0,75W
Um resistor comercial de 8R2x1W é o indicado.
Apesar da corrente ficar quase 50mA abaixo da máxima permitida pelo LED, a diferença no brilho máximo é quase imperceptível aos nossos olhos, e teremos uma boa margem de segurança para o LED.

Para saber os resistores para as outras cores, basta aplicar os mesmos cálculos, trocando apenas os valores indicados para cada cor nas tabelas acima ou no datasheet.

Esquema elétrico do refletor com 5 LEDs RGB da SunLED . Os resistores foram calculados para uma corrente de ~300mA com uma alimentação de 5V.
Portanto, uma fonte estabilizada de 5V x 5A é a indicada para este refletor. Uma fonte de PC de 20A pode alimentar até 4 refletores iguais a este.

Ilustração de como dissipar o calor produzido por este tipo de LED.

Exemplo de placa de circuito impresso para para refletor com 5 LEDs RGB de Anodo comum. A área embaixo do LED foi furada e completamente preenchida por pasta térmica para que o calor seja transferido para o dissipador de alumínio.

LEDs já soldados e detalhes dos parafusos que fixam os dissipadores que estão do outro lado da placa. É interessante colocar uma chapa fina de material resistente ao calor, com furos para que fiquem visíveis somente as lentes dos LEDs. Veja detalhe do refletor de 3 LEDs na última imagem.