LEDs com orçamento (bateria)! - Como diminuir a corrente através de um LED sem esgotar a bateria?

EDIT: Aqui está uma versão muito breve, a versão motivadora sinuosa provavelmente está incluída na pergunta dos pais sobre otimizações gerais da vida útil da bateria .

Como diminuir a corrente para um LED sem desperdiçar bateria?

Eu acho que usar um resistor para diminuir a corrente consumirá a vida da bateria. Isso é verdade? Como consome a bateria se a corrente é mantida pequena? É a dissipação de energia?

Eu acho que usar um diodo (e um resistor menor) ainda consumirá a bateria (LadyAda disse algo como "qualquer dispositivo linear para diminuir a tensão usa a mesma quantidade de energia"). Isso é verdade? É a mesma quantidade?

Posso diminuir a tensão "de graça", ou seja, sem desperdiçar muita energia? Como um IC regulador pode fazer o que um resistor ou diodo não pode?

Use um LED de baixa corrente. Por exemplo, este consome 2mA.

Use a modulação por largura de pulso (PWM) para acionar o LED. Durante o período desligado, não está consumindo energia. 50% de brilho pode ser aceitável.

Eu acho que usar um resistor para diminuir a corrente consumirá a vida da bateria. Isso é verdade?

A primeira afirmação é difícil de responder sim / não. Tecnicamente, consome parte da energia em si mesma, mas à medida que a resistência aumenta, a energia diminui (a corrente também diminui, o que importa em uma bateria).

Como consome a bateria se a corrente é mantida pequena?

Esta é uma afirmação muito, muito confusa. "Pequeno", isso significa algo diferente para cada pessoa. Se você quer dizer pequeno, como insignificante, pode ser ignorado, mas duvido que isso seja verdade com um circuito contando uA. Para que isso seja insignificante, uma boa regra pode ser que a corrente média seja inferior a 1/10 da corrente geral do sistema (eu sou campos, 1/10 é suficiente para 1 / infinito).

É a dissipação de energia?

Sim, na resposta mais curta. Uma bateria tem uma voltagem associada a ela, que você normalmente conhece de antemão. A maioria dos dispositivos possui uma corrente que varia conforme a tensão, mas desde que você saiba a tensão, é possível determinar o consumo de corrente. Como a capacidade da bateria é medida em AH ou mAH, você está definido. tome capacidade, em AH, e divida por quantos A seu dispositivo puxa e você tem sua vida útil em horas. Número grande o suficiente? você está pronto. Vai morrer 3 semanas mais cedo? agora você precisa encontrar uma maneira de reduzir o consumo médio atual ou obter baterias maiores.

Eu acho que usar um diodo (e um resistor menor) ainda consumirá a bateria (LadyAda disse algo como "qualquer dispositivo linear para diminuir a tensão usa a mesma quantidade de energia"). Isso é verdade? É a mesma quantidade?

Conforme declarado antes, você possui efetivamente um orçamento atual. se o seu consumo médio atual for aumentado, você perderá a vida útil da bateria.

Posso diminuir a tensão "de graça", ou seja, sem desperdiçar muita energia? Como um IC regulador pode fazer o que um resistor ou diodo não pode?

Sim, se você usar um dispositivo como um driver de LED, ele poderá executar o truque. A maioria delas é de fontes de alimentação comutadas . Este é um conceito relativamente avançado em eletrônica, não se atreva a tentar entendê-lo. Apenas entenda que isso é trapaça. Ele terá uma eficiência na faixa de 80 ou 90%. Você pode calcular o consumo de energia do seu dispositivo e, em seguida, considerar a eficiência para obter o consumo real de energia. Isso pode ser dividido pela tensão e deve se correlacionar com o consumo médio de corrente.

Meu conselho

Existe uma maneira mais fácil. Como Joby estava falando, PWM. Mas eu não sugeriria usar um PWM de 10%, ou mesmo um 1%. Em vez disso, pisque o LED por períodos curtos para informar sobre eventos importantes.

Se você quiser verificar se o dispositivo está em suspensão, pisque-o a cada 1 segundo. Se estiver transmitindo quando o rs232 estiver conectado, pisque-o toda vez que você enviar um "pacote" ao TX. Isso pode fornecer tempos de milissegundos a cada poucos segundos. Se você pensa nisso como um PWM básico, está recebendo menos de 0,1%. se você estiver puxando 20mA para piscar (bastante claro), estará puxando uma média de 20uA. Vá para um diodo 2mA e você está executando uma corrente média de 2uA. se você piscar a cada minuto, pode dividir por 60: 1 / 30uA.

Aqui está uma nota de aplicativo sofisticada da Microchip sobre a condução de LED de alta eficiência. http://ww1.microchip.com/downloads/en/AppNotes/91060b.pdf

A essência é que eles usam um indutor para acionar o LED sem resistor limitador de corrente. O indutor aciona automaticamente os LEDs na voltagem apropriada. Não sei como é prático, mas pode valer a pena investigar.

Um resistor gasta energia, como você observa. Qualquer outro dispositivo analógico, como um transistor em um circuito regulador, qualquer tipo de CI, diodo ou qualquer outra coisa, se estiver transmitindo corrente de uma fonte de tensão para o LED, consumirá energia. Há uma queda de tensão através dele, da tensão de alimentação à queda direta de tensão no LED, com qualquer corrente de LED que esteja fluindo. Multiplique para encontrar a energia desperdiçada como calor. Nenhum CI regulador sofisticado pode escapar dessa física básica.

Existem apenas dois elementos elétricos que não desperdiçam energia: ar e fio vazios. O ar vazio, ou seja, qualquer não conexão, como um interruptor aberto ou transistor desligado, tem corrente zero. O fio ou qualquer condutor, como um transistor ligado (ignorando a pequena tensão de saturação), tem queda de tensão zero. Os circuitos de baixa potência devem evitar resistores e usar transistores como interruptores, sempre ligados ou desligados.

Para o LED, necessitando de uma quantidade específica de corrente, você pode acionar um transistor com uma onda retangular. Pouca energia é desperdiçada no transistor, "ligado" ou "desligado". A carga é transferida com eficiência para o LED. Obviamente, você não deseja deixar muita corrente fluir durante a fase "ligada" e brindar o LED ou envelhecê-lo; portanto, suavize a tensão na carga com um capacitor. (Isso é opcional, dependendo da classificação de corrente máxima do LED, da frequência de comutação, etc.) O brilho do LED pode ser alterado alterando o ciclo de trabalho da onda retangular, embora você deseje não usar 100% na onda - então a tensão total é fornecida ao LED.

Esta é uma fonte de alimentação básica de modo comutado, uma tecnologia vital das últimas e próximas décadas.

Se você aumentar a resistência do seu resistor limitador de corrente, acho que a duração da bateria seria estendida. Com uma fonte de tensão (como uma bateria), usar um resistor maior significa que menos corrente fluirá através do resistor e do diodo. A única desvantagem é que você tem um diodo mais não ofuscante. No entanto, como a corrente em todo o circuito foi reduzida, a duração da bateria classificada em mAh será aumentada.

O que você quer é um circuito de controle de corrente. Eles são comumente encontrados em lanternas de LED melhores ( exemplo ), e dispositivos como o MAX6969 podem ajudá-lo a controlar vários LEDs de um microcontrolador. Esse chip em particular não economizará energia, a menos que você o combine com uma tensão mais baixa (talvez fornecida por um regulador de tensão constante) para alimentar os LEDs ou o PWM. Aumentar um resistor em série realmente consumirá menos corrente e, assim, proporcionará uma vida útil mais longa à bateria, mas a luz também será reduzida. Com as fontes de corrente constantes, você pode eliminar a energia convertida em calor nos resistores em série.

tente executar o led com um transformador abaixador .. use o lado com mais bobinas apenas em série, com o led..it fornece resistência ao fazer muitas voltas na bobina do transformador antes de chegar ao led .. não terá muito calor também um resistor ... a perda será menor