Светодиоды на (батарейке) бюджетные! - Как я могу уменьшить ток через светодиод, не разряжая батарею?

РЕДАКТИРОВАТЬ: Вот очень краткая версия, извилистые мотивированные версии, вероятно, включены в родительский вопрос об общей оптимизации времени автономной работы .

Как я могу уменьшить ток на светодиод, не тратя батарею?

Я думаю, что использование резистора для понижения тока увеличит срок службы батареи. Это правда? Как он разряжает батарею, если ток остается маленьким? Это рассеиваемая мощность?

Я думаю, что использование диода (и меньшего резистора) все равно израсходует батарею (LadyAda сказала что-то вроде «любое линейное устройство для понижения напряжения потребляет такое же количество энергии»). Это правда? Это та же сумма?

Можно ли понизить напряжение «бесплатно», то есть, не тратя слишком много энергии? Как IC регулятора может делать то, что резистор или диод не могут?

Используйте слаботочный светодиод. Например, этот потребляет 2 мА.

Используйте широтно-импульсную модуляцию (ШИМ) для управления светодиодом. В нерабочее время он не потребляет электроэнергию. Яркость 50% может быть приемлемой.

Я думаю, что использование резистора для понижения тока увеличит срок службы батареи. Это правда?

На первое утверждение сложно дать ответ «да» или «нет». Технически он потребляет часть энергии сам по себе, но когда сопротивление увеличивается, мощность снижается (ток также уменьшается, что имеет значение в батарее).

Как он разряжает батарею, если ток остается маленьким?

Это очень очень грязное утверждение. «Маленький», это означает что-то другое для каждого человека. Если вы имеете в виду малое, как, например, незначительное, то это можно игнорировать, но я сомневаюсь, что это верно для цепи, считающей uA. Для того, чтобы оно было незначительным, хорошее правило может состоять в том, что его средний ток составляет менее 1/10 от общего тока вашей системы (я поля, 1/10 достаточно для 1 / бесконечности).

Это рассеиваемая мощность?

Да, в кратчайшем ответе. С батареей связано напряжение, которое вы обычно знаете заранее. Большинство устройств имеют ток, который изменяется при изменении напряжения, но, поскольку вы знаете напряжение, вы можете определить его потребление тока. Поскольку емкость батареи измеряется в Ач или мАч, то вы настроены. возьмите емкость в AH и разделите на то, сколько A тянет ваше устройство, и у вас есть время жизни в часах. Номер достаточно большой? вы настроены Собираетесь умереть на 3 недели раньше? теперь вам нужно найти способ уменьшить среднее потребление тока или получить больше батарей.

Я думаю, что использование диода (и меньшего резистора) все равно израсходует батарею (LadyAda сказала что-то вроде «любое линейное устройство для понижения напряжения потребляет такое же количество энергии»). Это правда? Это та же сумма?

Как уже говорилось ранее, у вас фактически есть текущий бюджет. если ваше среднее потребление тока увеличивается, то вы теряете заряд батареи.

Можно ли понизить напряжение «бесплатно», то есть, не тратя слишком много энергии? Как IC регулятора может делать то, что резистор или диод не могут?

Да, если вы используете устройство, такое как светодиодный драйвер, то оно может помочь. Большинство из них являются импульсными источниками питания . Это относительно продвинутая концепция в электронике, не пытайтесь разобраться в себе. Просто пойми, что это читы. Он будет иметь эффективность в диапазоне 80 или 90%. Вы можете рассчитать энергопотребление вашего устройства, а затем повысить эффективность, чтобы получить реальную потребляемую мощность. Затем это может быть разделено на напряжение и должно соответствовать вашему среднему потреблению тока.

Мой совет

Есть более простой способ. Как говорил Джоби, ШИМ. Но я бы не советовал использовать 10% ШИМ или даже 1%. Вместо этого мигайте своим светодиодом на короткое время, чтобы сообщить вам о важных событиях.

Если вы хотите проверить, что ваше устройство спит, мигайте каждые 1 секунду. Если вы передаете, когда rs232 подключен, мигайте каждый раз, когда вы передаете «пакет». Это может дать вам время включения миллисекунд каждые несколько секунд. Если вы думаете об этом как о базовом ШИМ, то вы получаете менее 0,1%. если вы тянете 20 мА, чтобы мигать (довольно ярко), то вы тянете в среднем 20 мА. Перейти к диоду 2 мА, и вы делаете средний ток 2 мкА. если вы моргаете каждую минуту, вы можете разделить на 60 на это: 1 / 30uA.

Вот замечательная заметка приложения от Microchip о высокоэффективном управлении светодиодами. http://ww1.microchip.com/downloads/en/AppNotes/91060b.pdf

Суть в том, что они используют индуктор для управления светодиодом без токоограничивающего резистора. Индуктор автоматически управляет светодиодами при соответствующем напряжении. Я не знаю, насколько это практично, но, возможно, стоит исследовать.

Как вы заметили, резистор тратит энергию впустую. Любое другое аналоговое устройство, такое как транзистор в цепи регулятора, любой тип микросхемы, диод или что-то еще, если оно передает ток от источника напряжения на светодиод, будет тратить энергию впустую. На нем наблюдается падение напряжения, от напряжения питания до прямого падения напряжения на светодиоде, через который протекает ток светодиода. Умножьте, чтобы найти мощность, потраченную на тепло. Никакая причудливая регуляторная микросхема не может избежать этой основной физики.

Есть только два электрических элемента, которые не тратят энергию: пустой воздух и провод. Пустой воздух, то есть любое несоединение, такое как открытый выключатель или отключенный транзистор, имеет нулевой ток. Провод, или любой проводник, такой как включенный транзистор (игнорируя небольшое напряжение насыщения), имеет нулевое падение напряжения. Цепи с низким энергопотреблением должны избегать резисторов и использовать транзисторы в качестве переключателей, всегда включенных или выключенных.

Для светодиода, нуждающегося в определенном количестве тока, вы можете управлять транзистором с прямоугольной волной. В транзисторе теряется очень мало энергии, независимо от того, включен он или выключен. Заряд эффективно переносится на светодиод. Конечно, вы не хотите пропускать слишком большой ток во время фазы «вкл» и поджаривать светодиод или вызывать его старение, поэтому сглаживайте напряжение на нагрузке с помощью конденсатора. (Это необязательно, в зависимости от максимального значения тока светодиода, частоты переключения и т. Д.) Яркость светодиода можно изменять, изменяя рабочий цикл прямоугольной волны, хотя вы хотите отказаться от использования 100% на волне - тогда Полное напряжение подается на светодиод.

Это базовый импульсный источник питания, жизненно важная технология последних и будущих десятилетий.

Если вы увеличите сопротивление вашего токоограничивающего резистора, я думаю, что срок службы батареи увеличится. При использовании источника напряжения (например, батареи), использующего резистор большего размера, через резистор и диод будет течь меньше тока. Единственный недостаток - у вас есть диммер. Однако, так как ток по всей цепи был уменьшен, ваш срок службы батареи в мАч будет увеличен.

То, что вы хотите, это текущая схема управления. Они обычно встречаются в лучших светодиодных фонарях ( пример ), и такие устройства, как MAX6969, могут помочь вам управлять кучей светодиодов из микроконтроллера. Эта конкретная микросхема не будет экономить электроэнергию, если вы не объедините ее с более низким напряжением (возможно, от постоянного стабилизатора напряжения) для питания светодиодов или ШИМ. Увеличение последовательного резистора действительно потребляет меньший ток и, таким образом, продлит срок службы батареи, но при этом свет также уменьшится. С помощью источников постоянного тока вы можете исключить мощность, преобразованную в тепло в последовательных резисторах.

вместо этого попробуйте запустить светодиод с понижающим трансформатором .. используйте сторону с большим количеством катушек только последовательно, так как светодиод обеспечивает сопротивление, делая много витков в катушке трансформатора до достижения светодиода. резистор .. потери будут меньше