Как долго конденсатор Фарада будет светиться светодиодом?

У меня яркий белый светодиод от фонарика. Aproximatley Как долго он будет светиться с конденсатором 150 Вольт на 150 Фарад. Нужен ли резистор? И если да, то сколько? Конденсатор является Maxwell 150 фарадные 2,7 вольт boostcap здесь .

Прямой ответ на вопрос

Прямой ответ на ваш вопрос, при условии, что вы намереваетесь просто подключить конденсатор к светодиоду с помощью последовательного резистора, совсем не время . Это связано с тем, что белый светодиод потребляет более 2,7 В. Проверьте его данные. Эти вещи обычно требуют чуть более 3 В.

Есть два варианта. Простейшим является использование светодиода с более низким падением вперед. Допустим, вы попробуете это с красным светодиодом, который имеет падение напряжения 1,8 В при 20 мА. Это означает, что при полной зарядке через резистор будет 2,7 В - 1,8 В = 900 мВ. Если вы хотите, чтобы максимальная яркость при полном заряде составляла 20 мА, вам нужен резистор 900 мВ / 20 мА = 45 Ом. Давайте выберем общее номинальное значение 47 Ом.

Теперь, когда у нас есть емкость и сопротивление, мы можем вычислить постоянную времени, которая равна 150F x 47 Ом = 7050 с = 118 минут = 2 часа. При полной зарядке светодиод будет почти на полной яркости, который затем будет медленно затухать. Не существует фиксированного предела, при котором он внезапно исчезнет, ​​поэтому мы должны что-то выбрать. Допустим, 5 мА достаточно тускло, чтобы считаться неиспользуемым в вашем приложении. Напряжение на резисторе будет 47Ом x 5 мА = 240 мВ. Используя первое приближение светодиода, имеющего постоянное напряжение, это означает, что напряжение на конденсаторе составляет 2 В.

Теперь вопрос заключается в том, сколько времени потребуется, чтобы затухать с 2,7 В до 2,0 В при постоянной времени 2 часа. Это .3 постоянные времени, или 2100 секунд, или 35 минут. Фактическое значение будет немного больше из-за того, что светодиод также имеет некоторое эффективное последовательное сопротивление и, следовательно, увеличивает постоянную времени.

Лучший способ

Вышесказанное пытается ответить на ваш вопрос, но бесполезно для фонарика. Для фонарика вы хотите как можно дольше держать свет на полной яркости. Это можно сделать с помощью импульсного источника питания, который передает мощность в Ваттах на выход плюс потери, но при различных сочетаниях напряжения и тока. Поэтому мы смотрим на общую доступную и требуемую энергию и не слишком беспокоимся о конкретных вольтах и ​​усилителях.

Энергия в конденсаторе:

Когда C в Фарадах, V в Вольтах, то E в Джоулях.

Для работы импульсного источника питания потребуется минимальное напряжение. Допустим, он может работать до 1 В. Это представляет некоторую энергию, оставшуюся в крышке, которую схема не может извлечь:

Таким образом, общая доступная для переключения мощность блока питания составляет 547 Дж - 75 Дж = 470 Дж. Из-за низких напряжений потери в импульсном источнике питания будут довольно высокими. Скажем, в итоге только половина доступной энергии поступает на светодиод. Это оставляет нам 236 Дж, чтобы зажечь светодиод.

Теперь нам нужно посмотреть, сколько энергии нужно светодиоду. Вернемся к исходному белому светодиоду и выберем несколько цифр. Скажем, для хорошего блеска необходимо 3,5 В при 20 мА. Это 3,5 В * 20 мА = 70 мВт. (236 Дж) / (70 мВт) = 3370 секунд или 56 минут. В конце концов, свет довольно быстро погаснет, но до этого момента у вас будет достаточно устойчивая яркость.

Да! Вам нужен резистор. Если вы не используете резистор, крышка мгновенно разряжается через светодиод. Сопротивление резистора будет определять, как долго светодиод будет гореть.

Вы должны посмотреть на характеристики светодиодов, чтобы определить, какой ток нужен для его управления. Как только вы узнаете, что вы можете рассчитать необходимое сопротивление резистора, используя V = IR. решение для R = V / I

Как только вы знаете сопротивление, вы можете узнать ток и, используя ток, вы можете рассчитать время, которое оно продлится, используя C = It / V. Когда вы решаете за t вы получаете t = CV / I, который выйдет через несколько секунд.

Надеюсь, это поможет!

Альтернативный подход: я собираюсь взять стандартный красный / зеленый / желтый светодиод, который потребляет 2 В при 20 мА: 40 мВт. Конденсатор накапливает 1/2 CV ^ 2 джоулей энергии: 300 Дж. Это предполагает 300 / 0,04 = 7500 секунд или около 2 часов. Однако на практике вы не получите всю энергию, потому что напряжение довольно быстро упадет ниже уровня, который будет излучать свет. Я бы оценил примерно полчаса до "тусклости" и, возможно, еще 15 минут слабого свечения.

Изменить: кстати, ваш конденсатор почти наверняка 150 мФ, который даст вам 1/1000 этого, или несколько секунд.

(Для легкой подсветки белого светодиода попробуйте 3 батарейки NiMH AA, которые дают почти точно правильное напряжение)