¿Por cuánto tiempo un condensador de 150 Faradios enciende un LED?

Tengo un LED blanco brillante de una linterna. Aproximadamente cuánto tiempo se encenderá con un condensador de 2.5 voltios y 150 faradios. ¿Necesito una resistencia? Y si es así, ¿cuántos Ω? El condensador es un maxwell 150 faradios 2.7 voltios aquí .

Respuesta directa a la pregunta

La respuesta directa a su pregunta, suponiendo que tiene la intención de conectar el condensador al LED con una resistencia en serie, no tiene tiempo . Esto se debe a que un LED blanco lleva más de 2.7 V a la luz. Consulte su hoja de datos. Estas cosas generalmente necesitan un poco más de 3 V.

Hay dos opciones Lo más simple es usar un LED con una caída hacia adelante más baja. Digamos que intentas esto con un LED rojo que tiene una caída de 1,8 V a 20 mA. Eso significa que a plena carga, habrá 2.7V - 1.8V = 900 mV a través de la resistencia. Si desea el brillo máximo a plena carga, lo que estamos diciendo es de 20 mA, entonces necesita una resistencia de 900mV / 20mA = 45 Ω. Elija el valor nominal común de 47 Ω.

Ahora que tenemos una capacitancia y resistencia, podemos calcular la constante de tiempo, que es 150F x 47Ω = 7050 s = 118 minutos = 2 horas. A plena carga, el LED estará casi a pleno brillo, lo que luego decaerá lentamente. No hay un límite fijo en el que se apague repentinamente, por lo que tenemos que elegir algo. Digamos que 5 mA es lo suficientemente tenue como para considerar que ya no está útilmente iluminado en su aplicación. El voltaje a través de la resistencia será 47Ω x 5mA = 240mV. Usando la primera aproximación del LED que tiene un voltaje constante a través de él, eso significa que el voltaje del capacitor es de 2 V.

La pregunta ahora es cuánto tiempo tarda en decaer de 2.7 V a 2.0 V con una constante de tiempo de 2 horas. Es decir .3 constantes de tiempo, o 2100 segundos, o 35 minutos. El valor real será un poco más largo debido a que el LED también tiene una resistencia en serie efectiva y, por lo tanto, aumenta la constante de tiempo.

Una mejor manera

Lo anterior intenta responder a su pregunta, pero no es útil para una linterna. Para una linterna, desea mantener la luz cerca del brillo total durante el mayor tiempo posible. Eso se puede hacer con una fuente de alimentación conmutada, que transfiere vatios de entrada a vatios más alguna pérdida pero con diferentes combinaciones de voltaje y corriente. Por lo tanto, observamos la energía total disponible y requerida y no nos preocupamos demasiado por los voltios y amperios específicos.

La energía en un condensador es:

Cuando C está en Faradios, V en Voltios, entonces E está en Julios.

La fuente de alimentación conmutada necesitará un voltaje mínimo para trabajar. Digamos que puede operar hasta 1 V. Eso representa algo de energía que queda en la tapa que el circuito no puede extraer:

El total disponible para la fuente de alimentación conmutada es por lo tanto 547 J - 75 J = 470 J. Debido a los bajos voltajes, las pérdidas en la fuente de alimentación conmutada serán bastante altas. Digamos que al final solo la mitad de la energía disponible se entrega al LED. Eso nos deja con 236 J para encender el LED.

Ahora necesitamos ver cuánta energía necesita el LED. Volvamos a su LED blanco original y escojamos algunos números. Digamos que necesita 3.5 V a 20 mA para brillar bien. Eso es 3.5V * 20 mA = 70 mW. (236 J) / (70 mW) = 3370 segundos, o 56 minutos. Al final de eso, la luz se apagaría bastante rápido, pero hasta entonces tendrás un brillo bastante estable.

¡Si! Necesitas una resistencia. Si no usa una resistencia, la tapa se descargará instantáneamente a través del LED. La resistencia de la resistencia determinará cuánto tiempo permanecerá encendido el LED.

Debe observar las especificaciones del LED para determinar cuánta corriente se necesita para conducirlo. Una vez que sepa que puede calcular la resistencia de la resistencia necesaria usando V = IR. resolviendo para R = V / I

Una vez que conozca la resistencia, puede averiguar la corriente y, utilizando la corriente, puede calcular el tiempo que durará usando C = It / V. Cuando resuelves para t obtienes t = CV / I que saldrá en segundos.

¡Espero que ayude!

Enfoque alternativo: voy a asumir un LED rojo / verde / amarillo estándar que toma 2V a 20ma: 40mw. El condensador almacena 1/2 CV ^ 2 julios de energía: 300J. Eso sugeriría 300 / 0.04 = 7500 segundos o aproximadamente 2 horas. Sin embargo, en la práctica no obtendrá toda la energía porque el voltaje caerá bastante rápido por debajo de un nivel que emitirá luz. Yo estimaría aproximadamente media hora hasta que esté "oscuro", y posiblemente otros 15 minutos de brillo tenue.

Editar: por cierto, su condensador es casi seguro 150mF, lo que le dará 1/1000 de eso, o unos segundos.

(Para una fácil iluminación de un LED blanco, pruebe 3 baterías NiMH AA, que le dan casi exactamente el voltaje correcto)