Jak długo 150 kondensatorów Farada świeci diodą LED

Mam jasną białą diodę LED z latarki. Aproximatley Jak długo będzie świecić z kondensatorem 150 farad 2,5 wolta. Czy potrzebuję rezystora? A jeśli tak, ile Ω? Kondensator to tutaj maks . 150 faradap 2,7 wolt .

Bezpośrednia odpowiedź na pytanie

Bezpośrednia odpowiedź na twoje pytanie, zakładając, że zamierzasz po prostu podłączyć kondensator do diody LED za pomocą rezystora szeregowego, wcale nie ma czasu . Jest tak, ponieważ biała dioda LED potrzebuje więcej niż 2,7 V. Sprawdź arkusz danych. Te rzeczy zwykle wymagają nieco ponad 3 V.

Istnieją dwie opcje. Najprostszym jest użycie diody LED o niższym spadku. Powiedzmy, że próbujesz tego z czerwoną diodą LED, która ma spadek 1,8 V przy 20 mA. Oznacza to, że przy pełnym naładowaniu rezystor będzie miał napięcie 2,7–1,8 V = 900 mV. Jeśli chcesz maksymalnej jasności przy pełnym naładowaniu, która, jak mówimy, wynosi 20 mA, potrzebujesz rezystora 900mV / 20mA = 45 Ω. Wybierzmy wspólną wartość nominalną 47 Ω.

Teraz, gdy mamy pojemność i rezystancję, możemy obliczyć stałą czasową, która wynosi 150F x 47Ω = 7050 s = 118 minut = 2 godziny. Przy pełnym naładowaniu dioda LED będzie miała prawie pełną jasność, która następnie będzie powoli zanikać. Nie ma ustalonego limitu, przy którym nagle się wyłączy, więc musimy coś wybrać. Załóżmy, że 5 mA jest wystarczająco słabe, aby można było uznać, że nie jest już użytecznie oświetlone w aplikacji. Napięcie na oporniku wyniesie 47 Ω x 5 mA = 240 mV. Stosując pierwsze przybliżenie diody LED o stałym napięciu na niej, oznacza to, że napięcie kondensatora wynosi 2 V.

Pytanie brzmi teraz, jak długo trwa rozpad z 2,7 V do 2,0 V przy stałej czasowej 2 godziny. To jest .3 stałych czasowych lub 2100 sekund lub 35 minut. Rzeczywista wartość będzie nieco dłuższa, ponieważ dioda LED ma również pewną efektywną rezystancję szeregową, a zatem zwiększa stałą czasową.

Lepszy sposób

Powyższe próbuje odpowiedzieć na twoje pytanie, ale nie jest przydatne w przypadku latarki. W przypadku latarki chcesz utrzymywać światło w pobliżu pełnej jasności tak długo, jak to możliwe. Można tego dokonać za pomocą zasilacza impulsowego, który przenosi Waty na Waty plus pewne straty, ale przy różnych kombinacjach napięcia i prądu. Dlatego patrzymy na całkowitą dostępną i wymaganą energię i nie martwimy się zbytnio o konkretne wolty i wzmacniacze.

Energia w kondensatorze wynosi:

Kiedy C jest w Faradach, V w woltach, wtedy E jest w dżulach.

Zasilacz impulsowy będzie wymagał pewnego minimalnego napięcia do pracy. Powiedzmy, że może działać do 1 V. Oznacza to część energii pozostałej w czapce, której obwód nie jest w stanie wydobyć:

Całkowita dostępna suppy mocy przełączającej wynosi zatem 547 J - 75 J = 470 J. Z powodu niskich napięć straty w zasilaniu impulsowym będą dość wysokie. Powiedzmy, że ostatecznie tylko 1/2 dostępnej energii jest dostarczana do diody LED. To daje nam 236 J na zapalenie diody LED.

Teraz musimy zobaczyć, ile mocy potrzebuje dioda LED. Wróćmy do twojej oryginalnej białej diody LED i wybierz kilka liczb. Powiedzmy, że potrzebuje 3,5 V przy 20 mA, aby ładnie świecić. To 3,5 V * 20 mA = 70 mW. (236 J) / (70 mW) = 3370 sekund lub 56 minut. Na koniec światło zgasłoby raczej szybko, ale do tego czasu będziesz miał dość stałą jasność.

Tak! Potrzebujesz rezystora. Jeśli nie użyjesz rezystora, nasadka natychmiast rozładuje się na diodzie LED. Rezystancja rezystora określi, jak długo dioda LED będzie świecić.

Musisz spojrzeć na specyfikacje diod LED, aby ustalić, ile prądu jest potrzebne, aby je napędzać. Gdy wiesz, że możesz obliczyć rezystancję wymaganego rezystora, używając V = IR. rozwiązywanie dla R = V / I

Po poznaniu rezystancji możesz dowiedzieć się, jaki jest prąd, a korzystając z prądu, możesz obliczyć czas jego działania, używając C = It / V. Kiedy rozwiążesz dla t, otrzymasz t = CV / I, które wyjdzie w ciągu kilku sekund.

Mam nadzieję, że to pomaga!

Alternatywne podejście: założę standardową czerwoną / zieloną / żółtą diodę LED, która pobiera 2V przy 20ma: 40mw. Kondensator przechowuje 1/2 CV ^ 2 dżuli energii: 300J. Sugerowałoby to 300 / 0,04 = 7500 sekund lub około 2 godzin. Jednak w praktyce nie wyprowadzisz całej energii, ponieważ napięcie spadnie dość szybko poniżej poziomu, który będzie wytwarzał światło. Oszacowałbym około pół godziny do „przygaszenia” i być może kolejne 15 minut słabego blasku.

Edycja: przy okazji, twój kondensator ma prawie na pewno 150mF, co da ci 1/1000 tego, lub kilka sekund.

(Aby łatwo oświetlić białą diodę LED, wypróbuj 3 baterie AA NiMH, które zapewniają prawie dokładnie właściwe napięcie)