LED con un budget (batteria)! - Come posso abbassare la corrente attraverso un LED senza esaurire la batteria?


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EDIT: Ecco una versione molto breve, la versione motivata tortuosa è probabilmente inclusa nella domanda principale sulle ottimizzazioni generali della durata della batteria .

Come posso abbassare la corrente in un LED senza sprecare la batteria?

Penso che l'uso di un resistore per ridurre la corrente consumerà la durata della batteria. È vero? Come si consuma la batteria se la corrente è ridotta? È la dissipazione di potenza?

Penso che l'uso di un diodo (e una resistenza più piccola) consumerà comunque la batteria (LadyAda ha detto qualcosa come "qualsiasi dispositivo lineare per abbassare la tensione utilizza la stessa quantità di energia"). È vero? È lo stesso importo?

Posso abbassare la tensione "gratuitamente", cioè senza sprecare troppa energia? Come può un IC regolatore fare ciò che un resistore o un diodo non può fare?


Sembra che tu stia ponendo la domanda, come posso abbassare la corrente di un LED. Se è così, potresti abbreviare molto la domanda. Le persone ti indicheranno nella giusta direzione.
Kortuk,

Radicalmente accorciato. Ho collegato all'altra domanda per il contesto.
Jack Schmidt,

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Hai ancora 8 domande nella tua domanda. Penso che il più interessante sia se aumentare la resistenza del resistore di limitazione corrente prolungherà la durata della batteria.
mjh2007,

Non ho tempo in questo momento, ma domani vedrò se posso rispondere alla tua domanda "Come può un IC regolatore fare ciò che un resistore o un diodo non può fare?"
Kevin Vermeer,

I regolatori lineari non possono fare nulla che diodi o resistori non possano fare, nel senso che intendi. Sprecano ancora energia sotto forma di calore. I regolatori di commutazione possono, tuttavia, perché passano la corrente senza resistenza o la bloccano completamente, quindi nulla viene sprecato nel dispositivo stesso.
endolith

Risposte:


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Utilizzare un LED a bassa corrente. Ad esempio, questo consuma 2mA.

Utilizzare Pulse Width Modulation (PWM) per pilotare il LED. Durante il periodo di inattività, non consuma energia. Il 50% di luminosità potrebbe essere accettabile.


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Bella idea Ho visto qualcosa al riguardo per i LED del trasmettitore IR (apparentemente si surriscaldano se non sono PWM). Bene, questo abbassa efficacemente la tensione "rms", giusto? Fondamentalmente gratuitamente (in termini di durata della batteria), diverso da un microcontrollore o oscillatore o qualcosa deve essere in esecuzione, giusto?
Jack Schmidt,

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Sulla stessa linea di pensiero, considera di lampeggiare il LED. Un ciclo di funzionamento dell'1% (10 ms di timer di accensione al secondo) è ancora visibile e consuma solo l'1% della potenza.
semaj

@ Jack Sì, è sostanzialmente gratuito. La potenza di un MCU dovrebbe essere molto inferiore a un LED.
Toby Jaffey,

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Penso che PWM sia la strada da percorrere, risparmiando energia allo stesso modo di un amplificatore di classe D. È possibile utilizzare un resistore più piccolo e inviare brevi impulsi di corrente elevata e al LED non importa? Si preoccupa solo della dissipazione di potenza media e della velocità con cui viene rimosso il calore?
endolith

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I LED sono più tolleranti alla sovracorrente se sono pulsati (dissipazione del calore, come hai detto.) Ma, probabilmente, è meglio non superare troppo la corrente nominale massima, lo stesso. Usa una resistenza di limitazione della corrente per portare la tua corrente "on" vicino al massimo, quindi usa un PWM a ciclo di lavoro ridotto per ottenere la luminosità media dove vuoi. Se lo sfarfallio è eccessivo, prova a mettere un cappuccio in parallelo con il LED (dopo il resistore.) Il tappo consentirebbe anche un resistore di valore inferiore, poiché immagazzinerebbe parte dell'energia per la parte "off" del PWM ciclo.
Jesse,

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Penso che l'uso di un resistore per ridurre la corrente consumerà la durata della batteria. È vero?

È difficile dare una risposta sì / no alla prima affermazione. Tecnicamente consuma parte della potenza su se stesso, ma quando la resistenza aumenta la potenza diminuisce (anche la corrente diminuisce, che è ciò che conta in una batteria).

Come si consuma la batteria se la corrente è ridotta?

Questa è un'affermazione molto disordinata. "Piccolo", significa qualcosa di diverso per ogni persona. Se intendi piccolo, come in trascurabile, allora può essere ignorato, ma dubito che ciò sia vero con un circuito che conta uA. Per essere trascurabile, una buona regola può essere che la sua corrente media è inferiore a 1/10 della corrente complessiva del sistema (I am field, 1/10 è sufficiente per 1 / infinito).

È la dissipazione di potenza?

Sì, nella risposta più breve. Una batteria ha una tensione ad essa associata, che normalmente conosci in anticipo. La maggior parte dei dispositivi ha una corrente che varia al variare della tensione, ma poiché si conosce la tensione è possibile stabilire la sua corrente assorbita. Poiché la capacità della batteria è misurata in AH o mAH, si è impostati. prendi capacità, in AH, e dividi per il numero A che il tuo dispositivo tira e hai la tua vita in ore. Numero abbastanza grande? sei pronto. Morirai 3 settimane prima? ora devi trovare un modo per ridurre l'assorbimento di corrente medio o ottenere batterie più grandi.

Penso che l'uso di un diodo (e una resistenza più piccola) consumerà comunque la batteria (LadyAda ha detto qualcosa come "qualsiasi dispositivo lineare per abbassare la tensione utilizza la stessa quantità di energia"). È vero? È lo stesso importo?

Come affermato prima, hai effettivamente un budget attuale. se l'assorbimento di corrente medio viene aumentato, la durata della batteria è ridotta.

Posso abbassare la tensione "gratuitamente", cioè senza sprecare troppa energia? Come può un IC regolatore fare ciò che un resistore o un diodo non può fare?

Sì, se si utilizza un dispositivo come un driver LED, può fare il trucco. La maggior parte di questi sono alimentatori switching . Si tratta di un concetto relativamente avanzato in elettronica, non abbatterti cercando di capirlo. Basta capire che imbroglia. Avrà un'efficienza compresa tra l'80 e il 90%. È possibile calcolare il consumo di energia del dispositivo e quindi fattore di efficienza per ottenere il consumo energetico reale. Questo può quindi essere diviso per tensione e dovrebbe essere correlato all'assorbimento di corrente medio.

Il mio consiglio

C'è un modo più semplice. Mentre parlava di Joby, PWM. Ma non consiglierei di usare un PWM al 10%, o addirittura un 1%. Invece, lampeggia il LED per brevi periodi per informarti di eventi importanti.

Se vuoi controllare che il tuo dispositivo stia dormendo, lampeggia ogni 1 secondo di attivazione. Se si sta trasmettendo quando RS232 è collegato, lampeggiare ogni volta che si TX un "pacchetto". Questo può darti "on" tempi di millisecondi ogni pochi secondi. Se lo consideri un PWM di base, stai ottenendo meno di un 0,1%. se stai tirando 20mA per lampeggiare (abbastanza luminoso) allora stai tirando una media di 20uA. Vai a un diodo da 2 mA e stai facendo una corrente media di 2uA. se sbatti le palpebre ogni minuto, dividi per 60: 1 / 30uA.


Il tipo specifico di alimentatore richiesto è un regolatore buck. Le PSU switch-mode sono un termine molto ampio. Tutto ciò che è veramente necessario per pilotare un LED è un induttore e un interruttore, niente come il dispositivo complesso e costoso mostrato nella pagina di Wikipedia.
Kevin Vermeer,

Ho aiutato qualcuno che aveva bisogno di un'elevata luminosità per implementare un driver LED che era un vero toccasana. Cadono tutti sotto SMPS. Il driver led aumenterebbe la tensione per ottenere la corrente richiesta, se necessario. Lo considero un argomento avanzato per qualcuno che sta ancora imparando a conoscere resistori e LED. Iniziamo tutti da qualche parte.
Kortuk,

Mi chiedo perché ho ricevuto un downvote, se chiunque mi ha votato potrebbe espandersi vorrei migliorare il mio post. Ho cercato di rispondere ad ogni domanda con qualche spiegazione, evitando di scrivere 10 pagine e di perderti nei dettagli.
Kortuk,

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Non vedo cosa verrebbe ridimensionato. Hai ampliato la portata delle possibili soluzioni in modo tale da poter prendere in considerazione soluzioni molto più efficienti.
Jesse,

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Ecco una nota app di Microchip sulla guida LED ad alta efficienza. http://ww1.microchip.com/downloads/en/AppNotes/91060b.pdf

L'essenza è che usano un induttore per pilotare il LED senza resistenza di limitazione della corrente. L'induttore guida automagicamente i LED alla tensione appropriata. Non so quanto sia pratico, ma potrebbe valere la pena indagare.


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Un resistore spreca potenza, come si osserva. Qualsiasi altro dispositivo analogico come un transistor in un circuito regolatore, qualsiasi tipo di circuito integrato, un diodo o qualsiasi altra cosa, se sta trasportando corrente da una sorgente di tensione al LED, sprecherà energia. C'è una caduta di tensione attraverso di essa, dalla tensione di alimentazione alla caduta di tensione diretta attraverso il LED, con qualunque corrente LED passi attraverso. Moltiplicare per trovare la potenza sprecata come calore. Nessun CI di regolatori fantasiosi può sfuggire a questa fisica di base.

Esistono solo due elementi elettrici che non sprecano energia: aria vuota e filo. L'aria vuota, vale a dire qualsiasi non connessione come un interruttore aperto o un transistor spento, ha corrente zero. Il filo o qualsiasi conduttore come un transistor acceso (ignorando la piccola tensione di saturazione) ha una caduta di tensione pari a zero. I circuiti a bassa potenza devono evitare resistori e utilizzare transistor come interruttori, sempre accesi o spenti.

Per il LED, che necessita di una certa quantità di corrente, è possibile pilotare un transistor con un'onda rettangolare. Nel transistor viene sprecata pochissima energia, sia "on" che "off". La carica viene trasferita in modo efficiente al LED. Ovviamente, non si desidera lasciare fluire troppa corrente durante la fase "on" e tostare il LED o farlo invecchiare, quindi regolare la tensione sul carico con un condensatore. (Questo è facoltativo, a seconda della corrente nominale massima del LED, della frequenza di commutazione, ecc.) La luminosità del LED può essere variata alterando il ciclo di lavoro dell'onda rettangolare, anche se si desidera trattenersi dall'utilizzare un 100% sull'onda - quindi la piena tensione viene fornita al LED.

Questo è un alimentatore switching di base, una tecnologia vitale dei decenni recenti e futuri.


Mentre un filo non ha molta caduta di tensione, non è zero (a meno che tu non abbia un filo superconduttore, che ha resistenza zero). Un filo spesso ha solo una resistenza molto bassa che = una caduta di bassa tensione.
pfyon,

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Se aumenti la resistenza del tuo attuale resistore di limitazione, penso che la durata della batteria si allungherebbe. Con una sorgente di tensione (come una batteria) l'uso di un resistore più grande significa che meno corrente scorrerà attraverso il resistore e il diodo. L'unico aspetto negativo è che hai un diodo dimmer. Tuttavia, poiché la corrente attraverso l'intero circuito è stata ridotta, la durata della batteria in mAh verrà aumentata.


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Quello che vuoi è un circuito di controllo attuale. Questi si trovano comunemente nelle migliori torce a LED ( esempio ) e dispositivi come MAX6969 possono aiutarti a controllare un gruppo di LED da un microcontrollore. Quel chip particolare non ti farà risparmiare energia a meno che non lo abbini a una tensione inferiore (forse fornita da un regolatore buck a tensione costante) per alimentare i LED o PWM. L'aumento di un resistore in serie assorbirà effettivamente meno corrente e quindi prolungherà la durata della batteria, ma anche la luce verrà ridotta. Con le alimentazioni a corrente costante è possibile eliminare la potenza convertita in calore nelle resistenze serie.


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prova invece a far funzionare il led con un trasformatore step down .. usa il lato con più bobine solo in serie, con il led..it fornisce resistenza facendo molti giri nella bobina del trasformatore prima di raggiungere il led..non avrà molto calore anche a differenza un resistore ... lo spreco sarà inferiore

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