Circuito controlador LED de bajo consumo de energía

TL; versión DR:

Utilice dos celdas AA alcalinas, una resistencia de 2,7 kOhm y el LED en serie, de modo que el LED reciba la corriente mínima necesaria que lo ilumine lo suficiente.

Resumiendo de la conversación de chat alrededor de esta pregunta.

• Determine empíricamente qué corriente mínima a través de su LED específico proporciona suficiente luz para ser aceptable como "permanecer encendido". Hecho: 0.25 mA
• Mida con precisión la tensión directa del LED a aproximadamente el doble de la corriente. Hecho: 1.86 voltios a 0.5 mA
  • ^{¿Por qué la corriente más alta? Por lo tanto, la condición de "permanecer encendido" permanece válida incluso cuando la corriente se reduce a la mitad del valor de inicio debido al agotamiento de la batería.}
• Determine el voltaje nominal para su fuente de energía: Alkaline AA = ~ 1.5 x 2 = 3 Volts
• Simplemente agregue una resistencia en serie al LED, de manera que se suministren ~ 0,5 mA al LED. Cálculo: R = (V _batt - V _led ) / I _led = (3 - 1.86) / 0.0005 = 2.28 kOhms
• El siguiente valor E12 más alto = 2.7 kOhms , da 0.42 mA, dentro de nuestro rango de corriente deseado, por lo que hemos terminado.

Ahora, calcular la potencia consumida y la longevidad de la solución

• Consumo de energía del circuito: P = V x I = 3 x 0.00042 = 1.27 milivatios
• capacidad de las baterías:
  • Suponiendo Energizer E91 Alkaline AA .
  • Del gráfico de capacidad de horas de miliamperios, extrapolando a una velocidad de descarga inferior a 1 mA, pero descargando solo a 1.27 voltios, se obtienen aproximadamente 3000 mAh. Este supuesto es tal que el voltaje no cae por debajo de 2.535 voltios para 2 baterías en serie, por lo que la corriente a través del LED no cae por debajo de 0.25 mA.
  • Manteniendo eso como un número en el peor de los casos, 2 celdas = 6000 mAh ( Aproximación !)
  • A 0,42 mA, duración mínima = 6000 / 0,42 = 14285.7 horas = ~ 595 días, cerca de 2 años .
• Incluso si descontamos los cálculos anteriores de manera significativa, esta solución seguirá brindando alrededor de un año de duración de la batería con un buen búfer de estimación.

_{Según experimentos realizados y mencionados en el chat, usando una resistencia de 2.4K, consume 0.25mA a 2.5V, 0.42mA a 3.0V . Esto prueba que los cálculos anteriores son conservadores, una duración más larga no es inconcebible.}

No sé qué tan eficiente es el ladrón de julios, por lo que optaría por el LTC3531 y un amplificador operacional para controlar el pin FB en el dispositivo. La intención del amplificador operacional es monitorear la corriente del LED y, por lo tanto, mantener el variador al LED constante a 20 mA. Aquí hay una imagen que, con suerte, demuestra las eficiencias: -

Laimageninferioreslaversiónajustableyconunacargade(digamos)20mA,laeficienciaesdeaproximadamenteel89%.Elpinderealimentaciónquemanejaríadesdeuncircuitoopampdebajapotenciaque"monitorea" la corriente a través de una resistencia de valor pequeño (por ejemplo) de 0.1 ohmios que está en serie con el LED. Está bien, los problemas de estabilidad son inciertos, pero estoy seguro de que puede funcionar. El voltaje más bajo al que funcionará es de 1,8 V, lo que lo pone en desventaja con respecto al ladrón juliano, pero creo que será más eficiente durante la mayor parte de la vida útil de la batería y esta podría ser la forma ganadora.

Tal vez consideraría este dispositivo como un medio para obtener las últimas caídas de la batería: -

No creo que vaya a superar la eficiencia del LTC3531 hasta que las cosas se pongan muy ajustadas en el sub 2V, luego el dispositivo LT1610 puede asumir el control y extraer unos cuantos julios más de lo que queda en las baterías: funcionará hasta sub 1V. Por encima de 1,8 V estará apagado y no participará en los procedimientos. El LTC3531 estará haciendo todo lo posible pero, cuando se quede sin vapor, otro op-amp de baja potencia cambiará el interruptor (!) Y por simplicidad de componentes que podrían usar un LED diferente - ¿está permitido (?) - si no es así, entonces el amplificador operacional necesitará manejar un FET que apague el LTC3531 y es de esperar que no necesite desconectarse del único LED. Problemas de dentición que se pueden resolver con otro FET.