Per quanto tempo un condensatore da 150 Farad illumina un LED

Ho un LED bianco brillante da una torcia. Aproximatley Per quanto tempo si accenderà con un condensatore da 150 volt da 2,5 volt. Ho bisogno di una resistenza? E se sì, quanti Ω? Il condensatore è un boostcap maxwell 150 farad da 2,7 volt qui .

Risposta diretta alla domanda

La risposta diretta alla tua domanda, supponendo che tu abbia intenzione di collegare il condensatore al LED con un resistore in serie, non è affatto tempo . Questo perché un LED bianco impiega più di 2,7 V per illuminarsi. Controlla la sua scheda tecnica. Queste cose di solito richiedono un po 'più di 3 V.

Vi sono due opzioni. Il più semplice è usare un LED con una caduta in avanti inferiore. Supponiamo che tu ci provi con un LED rosso che ha una caduta di 1,8 V a 20 mA. Ciò significa che a piena carica, ci saranno 2,7 V - 1,8 V = 900 mV attraverso la resistenza. Se vuoi la massima luminosità a piena carica, che stiamo dicendo è di 20 mA, allora hai bisogno di una resistenza da 900mV / 20mA = 45 Ω. Scegliamo il valore nominale comune di 47 Ω.

Ora che abbiamo una capacità e una resistenza, possiamo calcolare la costante di tempo, che è 150F x 47Ω = 7050 s = 118 minuti = 2 ore. A piena carica, il LED sarà quasi alla massima luminosità, che poi decadrà lentamente. Non esiste un limite fisso al quale uscirà improvvisamente, quindi dobbiamo scegliere qualcosa. Diciamo che 5 mA è abbastanza debole da essere considerato non più utilmente illuminato nella tua applicazione. La tensione sul resistore sarà 47Ω x 5mA = 240mV. Utilizzando la prima approssimazione del LED con tensione costante attraverso di esso, ciò significa che la tensione del condensatore è 2 V.

La domanda è ora quanto tempo impiega a decadere da 2,7 V a 2,0 V con una costante temporale di 2 ore. Cioè .3 costanti di tempo, o 2100 secondi o 35 minuti. Il valore effettivo sarà un po 'più lungo a causa del fatto che il LED ha anche un'efficace resistenza in serie e quindi aumenta la costante di tempo.

Un modo migliore

Quanto sopra cerca di rispondere alla tua domanda, ma non è utile per una torcia. Per una torcia si desidera mantenere la luce vicina alla piena luminosità il più a lungo possibile. Questo può essere fatto con un alimentatore a commutazione, che trasferisce Watts in Watts out più qualche perdita ma a diverse combinazioni di tensione e corrente. Consideriamo quindi l'energia totale disponibile e richiesta e non ci preoccupiamo troppo di specifici volt e ampere.

L'energia in un condensatore è:

Quando C è in Farads, V in Volt, quindi E è in Joule.

L'alimentatore a commutazione necessita di una tensione minima con cui lavorare. Diciamo che può funzionare fino a 1 V. Ciò rappresenta un po 'di energia rimasta nel tappo che il circuito non può estrarre:

Il totale disponibile per l'alimentazione di commutazione è quindi di 547 J - 75 J = 470 J. A causa delle basse tensioni, le perdite dell'alimentazione di commutazione saranno piuttosto elevate. Diciamo che alla fine solo 1/2 dell'energia disponibile viene fornita al LED. Questo ci lascia con 236 J per illuminare il LED.

Ora dobbiamo vedere quanta potenza ha bisogno il LED. Torniamo al tuo LED bianco originale e selezioniamo alcuni numeri. Diciamo che ha bisogno di 3,5 V a 20 mA per brillare bene. Sono 3,5 V * 20 mA = 70 mW. (236 J) / (70 mW) = 3370 secondi o 56 minuti. Alla fine, la luce si spegnerebbe piuttosto rapidamente, ma fino ad allora avrai una luminosità abbastanza stabile.

Sì! Hai bisogno di una resistenza. Se non si utilizza un resistore, il cappuccio si scarica istantaneamente sul LED. La resistenza del resistore determinerà per quanto tempo il LED rimarrà acceso.

È necessario guardare le specifiche dei LED per determinare quanta corrente è necessaria per guidarla. Una volta che sai che puoi calcolare la resistenza del resistore necessaria usando V = IR. risolvendo per R = V / I

Una volta che conosci la resistenza puoi scoprire la corrente e usando la corrente puoi calcolare il tempo che durerà usando C = It / V. Quando risolvi per t ottieni t = CV / I che uscirà in pochi secondi.

Spero possa aiutare!

Approccio alternativo: assumerò un LED rosso / verde / giallo standard che impiega 2 V a 20 mA: 40 mw. Il condensatore immagazzina 1/2 CV ^ 2 joule di energia: 300J. Ciò suggerirebbe 300 / 0,04 = 7500 secondi o circa 2 ore. Tuttavia, in pratica non otterrai tutta l'energia perché la tensione scenderà abbastanza rapidamente al di sotto di un livello che emetterà luce. Stimerei circa mezz'ora fino a quando "oscuro", e forse altri 15 minuti di debole bagliore.

Modifica: a proposito, il tuo condensatore è quasi certamente 150mF, che ti darà 1/1000 di quello, o pochi secondi.

(Per una facile illuminazione di un LED bianco, prova 3 batterie NiMH AA, che ti danno quasi esattamente la giusta tensione)