150 Farad Kapasitör LED'i ne kadar süreyle yakar?

19

El fenerinden parlak beyaz bir LED'im var. Aproximatley 150 farad 2,5 volt kapasitör ile ne kadar süre yanar. Bir dirence ihtiyacım var mı? Ve eğer öyleyse kaç Ω? Kapasitör burada makswell 150 farad 2,7 voltluk bir yükseltme kapağıdır .

led capacitor supercapacitor

— skyler
kaynak

Bize LED'inizin veri sayfasını verirseniz cevabımı değiştirebilirim ve size gereken direnç ve zaman için gerçek sayıları verebilirim.

— Sünger Bob

8

Bu oldukça büyük bir kapasitör mü? Ayrıca, beyaz LED'lerin ~ 3-4V ileri voltajı vardır, bu yüzden muhtemelen hiç yanmaz.

— pjc50

19

Yakın oy ne olacak? Çocuğa bir mola verin. Bu onun bilgi seviyesi için makul bir sorudur. Öğrenecek çok şeyi var, ama tam olarak yapmaya çalıştığı şey bu.

— Olin Lathrop

@OlinLathrop - Evet, ne yazık ki burada StackExchange aşağı oy ve yakın oy oldukça rastgele verilir. Çok sert bir topluluk.

— Ultralisk

37

Soruya doğrudan cevap

Kondansatörü bir LED direnci ile LED'e bağlamak istediğinizi varsayarsak, sorunuzun doğrudan cevabı hiç zaman değildir . Bunun nedeni, beyaz bir LED'in 2,7 V'den daha fazla ışık almasıdır. Veri sayfasını kontrol edin. Bu şeyler genellikle 3 V'un biraz üzerine ihtiyaç duyar.

İki seçenek vardır. En basit olanı, daha düşük ileri düşüşlü bir LED kullanmaktır. Bunu 20 mA'da 1,8 V düşüşe sahip kırmızı bir LED ile denediğinizi varsayalım. Bu tam şarjla, dirence karşı 2.7V - 1.8V = 900 mV olacak demektir. Tam olarak maksimum şarjın 20 mA olduğunu söylediğimizde, 900mV / 20mA = 45 Ω direnç gerekir. 47 Ω ortak nominal değerini seçelim.

Artık bir kapasitansa ve dirence sahip olduğumuz için zaman sabitini hesaplayabiliriz, bu 150F x 47Ω = 7050 s = 118 dakika = 2 saattir. Tam şarjda, LED neredeyse tam parlaklıkta olacaktır, bu da daha sonra yavaşça bozulur. Aniden dışarı çıkacağı sabit bir sınır yoktur, bu yüzden bir şey seçmeliyiz. Diyelim ki 5 mA, uygulamanızda artık yararlı değil olarak değerlendirilecek kadar loş. Direnç üzerindeki voltaj 47Ω x 5mA = 240mV olacaktır. Üzerinde sabit voltaj bulunan LED'in ilk yaklaşımını kullanmak, kapasitör voltajının 2 V olduğu anlamına gelir.

Şimdi soru, 2 saatlik zaman sabitinde 2,7 V'den 2,0 V'a bozunmanın ne kadar sürdüğü. Bu .3 zaman sabitidir, 2100 saniye veya 35 dakikadır. Gerçek değer, bazı etkili seri dirence sahip LED'in ve dolayısıyla zaman sabitinin artması nedeniyle biraz daha uzun olacaktır.

En iyi yol

Yukarıdaki soru sorunuzu cevaplamaya çalışır, ancak bir el feneri için yararlı değildir. Bir el feneri için ışığı mümkün olduğunca uzun süre tam parlaklığa yakın tutmak istersiniz. Bu, Watt'ı Watt'a artı artı bir miktar kayıp, ancak farklı voltaj ve akım kombinasyonlarında aktaran bir anahtarlama güç kaynağı ile yapılabilir. Bu nedenle, mevcut ve gerekli toplam enerjiye bakıyoruz ve belirli volt ve amperlerden çok endişelenmiyoruz.

Bir kapasitördeki enerji:

E = \frac{C x V^{2}}{2}

$E = \frac{C \times V^2}{2}$

C Farads'ta, V Volt'ta, E Joule'dedir.

\frac{150 F * (2.7 V)^{2}}{2} = 547 J

$\frac{150F * (2.7V)^2}{2} = 547 J$

Anahtarlama güç kaynağı ile çalışmak için minimum voltaj gerekir. Diyelim ki 1 V'a kadar çalışabilir. Bu, devrenin çıkaramadığı kapakta kalan bir miktar enerjiyi temsil eder:

\frac{150 F * (1.0 V)^{2}}{2} = 75 J

$\frac{150F * (1.0V)^2}{2} = 75 J$

Bu nedenle, anahtarlama güç kaynağı için mevcut toplam 547 J - 75 J = 470 J'dir. Düşük voltajlar nedeniyle, anahtarlama güç kaynağındaki kayıplar oldukça yüksek olacaktır. Nihayetinde mevcut enerjinin sadece 1/2 oranında LED'e verildiğini varsayalım. Bu bize LED'i yakmak için 236 J bırakır.

Şimdi LED'in ne kadar güce ihtiyacı olduğunu görmemiz gerekiyor. Orijinal beyaz LED'inize geri dönelim ve bazı sayılar seçelim. Güzelce parlamak için 20 mA'da 3,5 V'ye ihtiyacı olduğunu varsayalım. Bu 3.5V * 20 mA = 70 mW. (236 J) / (70 mW) = 3370 saniye veya 56 dakika. Sonunda, ışık oldukça hızlı bir şekilde ölecekti, ancak o zamana kadar oldukça sabit bir parlaklığa sahip olacaksınız.

— Olin Lathrop
kaynak

3

Evet! Bir dirence ihtiyacınız var. Direnç kullanmazsanız, kapak LED boyunca anlık olarak deşarj olur. Direncin direnci, LED'in ne kadar süre yanacağını belirleyecektir.

Sürmek için ne kadar akım gerektiğini belirlemek için LED spesifikasyonlarına bakmalısınız. V = IR kullanarak gerekli direncin direncini hesaplayabildiğinizi öğrendikten sonra. R = V / I için çözme

Direnci öğrendikten sonra akımı öğrenebilir ve akımı kullanarak C = It / V kullanarak süreyi hesaplayabilirsiniz. T için çözdüğünüzde saniyeler içinde çıkacak olan t = CV / I elde edersiniz.

Umarım yardımcı olur!

— Sünger Bob
kaynak

1

I

$I$

Bu doğru. Kondansatörün voltajı Vi * e ^ (- t / RC) 'e eşit olacaktır, burada Vi başlangıç voltajıdır.

— Sünger Bob

Hesaplamalarınız yanlış. Kapak voltajı LED'in ileri voltajına düştüğünde diyot kapanacaktır. Bu nedenle diyot voltajı 2.49 ise neredeyse anında kapanır ve 2.1 ise daha fazla zaman alır.

— Szymon Bęczkowski

1

Alternatif yaklaşım: 20ma: 40mw'de 2V alan standart kırmızı / yeşil / sarı LED'i alacağım. Kapasitör 1/2 CV ^ 2 joule enerji depolar: 300J. Bu 300 / 0.04 = 7500 saniye veya yaklaşık 2 saat anlamına gelir. Bununla birlikte, pratikte tüm enerjiyi dışarı alamazsınız çünkü voltaj, ışık verecek bir seviyenin oldukça altına düşecektir. "Loş" ve muhtemelen 15 dakika daha hafif bir parıltıya kadar yaklaşık yarım saat tahmin ediyorum.

Düzenleme: bu arada, kapasitörünüz neredeyse kesinlikle 150mF, bunun 1/1000 veya birkaç saniye verecektir.

(Beyaz bir LED'in kolay aydınlatılması için, neredeyse tam olarak doğru voltajı veren 3 NiMH AA pili deneyin)

— pjc50
kaynak

OP " parlak beyaz LED " i belirtir

— Anindo Ghosh

360F .... evet farad ultracaps var ... ama sadece 2.7V. Bu yüzden çoğu beyaz led için seri halinde 2'ye ihtiyacınız var ... daha sonra bir bağlantı arayacağım ...

— Kaşık

www.easby.com/nesscap/medium_snap.php ... bunlar flashlighf / meşale boyutu hakkında

— Kaşık

Bir 4 ücretsiz burada var cdiweb.com/ProductDetail/...

— skyler