Por quanto tempo um capacitor de 150 Farad acenderá um LED

Eu tenho um LED branco brilhante de uma lanterna. Aproximatley Quanto tempo ele acenderá com um capacitor de 150 farad 2,5 volts. Preciso de um resistor? E se sim, quantos Ω? O capacitor é um boostcap maxwell 150 farad de 2,7 volts aqui .

Resposta direta à pergunta

A resposta direta à sua pergunta, supondo que você pretenda apenas conectar o capacitor ao LED com um resistor em série, não é tempo . Isso ocorre porque um LED branco leva mais de 2,7 V para acender. Verifique sua folha de dados. Essas coisas geralmente precisam de um pouco mais de 3 V.

Existem duas opções. O mais simples é usar um LED com uma queda para a frente mais baixa. Digamos que você tente fazer isso com um LED vermelho que tenha uma queda de 1,8 V a 20 mA. Isso significa que, com carga total, haverá 2,7V - 1,8V = 900 mV no resistor. Se você deseja o brilho máximo com carga total, o que estamos dizendo é de 20 mA, é necessário um resistor de 900mV / 20mA = 45 Ω. Vamos escolher o valor nominal comum de 47 Ω.

Agora que temos uma capacitância e resistência, podemos calcular a constante de tempo, que é 150F x 4750 = 7050 s = 118 minutos = 2 horas. Com carga total, o LED estará quase no brilho máximo, que decairá lentamente. Não existe um limite fixo no qual ele de repente apaga, então precisamos escolher algo. Digamos que 5 mA seja escuro o suficiente para ser considerado não mais útil na sua aplicação. A tensão no resistor será de 47Ω x 5mA = 240mV. Utilizando a primeira aproximação do LED com tensão constante, isso significa que a tensão do capacitor é 2 V.

A questão agora é quanto tempo leva para decair de 2,7 V a 2,0 V em uma constante de tempo de 2 horas. Ou seja, 3 constantes de tempo, ou 2100 segundos ou 35 minutos. O valor real será um pouco maior devido ao fato de o LED ter também uma resistência em série efetiva e, portanto, aumentar a constante de tempo.

Uma maneira melhor

O exemplo acima tenta responder à sua pergunta, mas não é útil para uma lanterna. Para uma lanterna, você deseja manter a luz próxima ao brilho máximo pelo maior tempo possível. Isso pode ser feito com uma fonte de alimentação chaveada, que transfere Watts para Watts mais algumas perdas, mas com diferentes combinações de tensão e corrente. Portanto, analisamos a energia total disponível e necessária e não nos preocupamos demais com volts e amplificadores específicos.

A energia em um capacitor é:

Quando C está em Farads, V em Volts, e E está em Joules.

A fonte de alimentação de comutação precisará de alguma tensão mínima para trabalhar. Digamos que ele possa operar até 1 V. Isso representa alguma energia restante na tampa que o circuito não pode extrair:

O total disponível para a alimentação de comutação é, portanto, 547 J - 75 J = 470 J. Devido às baixas tensões, as perdas na fonte de alimentação de comutação serão bastante altas. Digamos que, no final, apenas 1/2 da energia disponível seja entregue ao LED. Isso nos deixa com 236 J para acender o LED.

Agora precisamos ver quanta energia o LED precisa. Vamos voltar ao seu LED branco original e escolher alguns números. Digamos que ele precise de 3,5 V a 20 mA para brilhar bem. Isso é de 3,5V * 20 mA = 70 mW. (236 J) / (70 mW) = 3370 segundos ou 56 minutos. No final, a luz desapareceria rapidamente, mas você terá um brilho bastante estável até então.

Sim! Você precisa de um resistor. Se você não usar um resistor, a tampa descarregará instantaneamente através do LED. A resistência do resistor determinará quanto tempo o LED permanecerá aceso.

Você deve observar as especificações do LED para determinar quanta corrente é necessária para acioná-la. Depois que você souber que pode calcular a resistência do resistor necessária usando V = IR. resolução para R = V / I

Depois de conhecer a resistência, você pode descobrir a corrente e, usando a corrente, pode calcular o tempo que ela vai durar usando C = It / V. Quando você resolve t, obtém t = CV / I, que sai em segundos.

Espero que ajude!

Abordagem alternativa: vou assumir um LED vermelho / verde / amarelo padrão que leva 2V a 20ma: 40mw. O capacitor armazena 1/2 CV ^ 2 joules de energia: 300J. Isso sugeriria 300 / 0,04 = 7500 segundos ou cerca de 2 horas. No entanto, na prática, você não consumirá toda a energia porque a tensão cairá rapidamente rapidamente abaixo de um nível que emitirá luz. Eu estimaria cerca de meia hora até "escurecer" e possivelmente outros 15 minutos de brilho fraco.

Edit: a propósito, seu capacitor é quase certamente 150mF, o que lhe dará 1/1000 disso, ou alguns segundos.

(Para facilitar a iluminação de um LED branco, tente 3 pilhas NiMH AA, que fornecem a tensão quase exata)