Usando una resistencia variable para atenuar un LED

Mi pregunta es esta: ¿puedo usar una resistencia variable para controlar el brillo de un LED?

Originalmente planeaba usar un potenciómetro y una MCU para controlar el brillo con PWM, pero eso sería un poco más difícil :). Entonces, ¿podría conectar el LED directamente a mis baterías a través de una resistencia variable para controlar el brillo?

Teóricamente, sí, podría usar una olla para controlar el brillo de un LED. En la práctica, no tanto.

Para empezar, supongamos que el LED tiene una de 2.0 v, una I F de 20 mA y nuestra fuente de alimentación tiene 5 v. Si quisiéramos una resistencia limitadora de corriente estándar, tendría que ser de 150 ohmios para limitar la corriente a 20 mA. $V_F$$I_F$

Con una olla, también queremos una resistencia fija de 150 ohmios en serie. La razón de esto es que el bote bajará a 0 ohmios, y no queremos explotar nada en ese caso. Entonces, al colocar la resistencia de 150 ohmios, habrá una corriente máxima de 20 mA a través del LED.

Digamos también que queremos que la corriente del LED baje a 1 mA. A menos que el bote tenga una resistencia súper alta, no bajará a 0 mA, y 1 mA parece un límite inferior razonable. Para que eso funcione, nuestro bote debe ser de unos 2K ohmios.

Al pasar por las matemáticas, la máxima disipación de potencia en la olla es cuando está en aproximadamente el 8%, y la resistencia es de 160 ohmios. En este caso, la disipación en la olla es de aproximadamente 0.016 vatios, lo cual está bien para casi todas las ollas. Aun así, es un paso importante para asegurarse de que no se queme la olla.

Pero aquí está lo importante: el ojo humano tiene una respuesta logarítmica al brillo. Digamos que tenemos 100% de energía pasando por el LED y queremos apagarlo. Tiene que bajar a alrededor del 50% antes de sentir que es razonable. El siguiente paso sería al 25%, etc.

Dicho de otra manera, si nuestra perilla estuviera marcada de 1 a 10, entonces 10 sería 100%, 9 sería 50%, 8 = 25%, 7 = 12%, 6 = 6%, 5 = 3%, etc.

El problema es que un bote estándar no hace eso. Funcionará y el LED se atenuará. Pero una gran parte del rango de macetas (tal vez el 50%) será esencialmente inútil, produciendo muy pocos cambios en el brillo.

Es posible que pueda usar una olla de audio, que tiene un cono logarítmico, pero supongo que la parte del registro está en la dirección incorrecta. (Lo siento, a pesar de que trabajo en audio, no uso ollas cónicas de registro).

Entonces sí, puedes usar una olla. Es posible que no te dé el efecto que buscas.

Sí tu puedes. David no está equivocado de que si solo tuviera una resistencia variable en serie con la resistencia, ajustarla no parecería muy lineal en relación con el brillo percibido. Pero si introduce algunas resistencias en paralelo, la imagen cambia:

Probé estos valores con un LED rojo y funciona bastante bien. Podrías hacer todos los cálculos, pero en realidad es más fácil pegarlo en una placa y jugar con los valores hasta que obtengas la respuesta que deseas. Esto funciona porque a medida que aumenta la corriente a través de la combinación paralela de R2 y D1, la resistencia dinámica (es decir, la resistencia que calcularía en función de la ley de ohmios en el voltaje y la corriente observada en un punto) de D1 disminuye y roba más corriente lejos de R2. Piense en ellos como resistencias paralelas. La relación no es exactamente logarítmica, pero es lo suficientemente cercana que nadie puede decir sin ayuda.

También puede hacerlo bastante bien simplemente conectando el diodo entre el limpiador de R1 y tierra, y colocando R1 a través de los rieles de alimentación. Efectivamente, la mitad de R1 se convierte en R2. El problema aquí es que en el rango bajo del recorrido de la olla, el voltaje en el limpiaparabrisas no es lo suficientemente alto como para encender el LED.

$180\Omega$

Acabo de dibujar un controlador LED de brillo ajustable que usa PWM. Tal vez exagerar, pero funciona bien:

3V está por debajo de las especificaciones para el NE555, pero funciona de todos modos. Elija una variante CMOS 555 para evitar esto, o use más de 3V.

Lo interesante de este circuito es que, al menos en teoría, es más eficiente que conducir un LED a través de una resistencia. Una resistencia convierte el exceso de voltaje en calor, pero al usar un inductor puede almacenar energía a un voltaje y luego liberarla a un voltaje diferente sin (en teoría) ninguna pérdida.

Por supuesto, esto es solo una prueba de concepto, no tan cuidadosamente diseñada, y casi seguramente mucho más complicada de lo necesario, pero pensé que sería interesante compartir, aunque solo fuera con fines educativos.