Cálculo del tiempo de descarga de una luz LED de 12 V alimentada por baterías AA

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Solo quiero verificar mi suposición sobre el consumo de energía de seis luces LED de 12 V en conexión paralela. Así que lo alimenté con 8 baterías AA (energizador E91) en serie.

La corriente directa ideal del LED es de 80 mA para una buena iluminación.

$$ 6 \ times 80mA = 480mA $$

Se basa en la hoja de datos (capacidad de miliamperios por hora).

¿Es correcto si asumo que puede encender los 6 LED en paralelo para \ $ \ dfrac {1500} {480} = 3.125 hrs \ $?

Pregunta adicional: ¿Hay alguna manera de mantener el brillo del LED en un nivel óptimo (no afectado por las baterías agotadas)?

    
pregunta user49148

6 respuestas

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Desea obtener una corriente constante a 12 V para hacer funcionar los LED de las baterías de 1,5 V.

Necesitará un convertidor elevador, como han sugerido otros, para aumentar 1.5V a 12V. Las conversiones de energía no son ideales, y todos los dispositivos que cambian el voltaje consumen / desperdician parte del voltaje de entrada haciendo su trabajo. El gráfico de corriente constante en la hoja de datos no tiene sentido, ya que un convertidor elevador extrae una cantidad variable de corriente a una frecuencia y / o ciclo de trabajo variables.

En los LED, lo que solicita es:

Constant voltage(E) * constant current(I) = constant power (P)

Independientemente del método de conversión, necesitará la misma entrada potencia de la batería que desea que emitan los LED. Los convertidores Boost son muy eficientes, pero tienen pérdidas asociadas.

Pbattery = PboostLoss + Pled

y

P = I * E

Entonces, para que un convertidor de refuerzo extraiga una P constante de la batería, a medida que E disminuye, debo aumentar, descargando la batería aún más rápido, haciendo que su voltaje disminuya más rápido, etc., etc. Esa es la razón por la que hay no es una respuesta fácil ni definitiva sobre cuánto durarán para su aplicación. LTSpice es útil para integrar este tipo de cosas en el tiempo, pero no estoy seguro de poder modelar la descarga de una batería AA correctamente.

Solo puedo pensar en dos "absolutos" para esta pregunta:

  1. En circuitos idénticos, el doble de baterías en paralelo funcionará durante el doble. Las baterías descargan una potencia constante, juntas.

  2. El doble de baterías en serie requerirá un impulso menos intenso y / o frecuente para alcanzar los 12 V, lo que reduce las pérdidas por conmutación. Las baterías descargan una potencia constante, juntas.

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Un convertidor boost: enlace

Comparación: enlace

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respondido por el Jon
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Si son LED de 12 voltios, ¿por qué los alimenta a 9V nominales (6x 1.5 voltios baterías)? Suponiendo que este es un error tipográfico o que puede explicarse de otro modo, consulte la página 2 de la hoja de datos de la batería: le informa cómo puede esperar que la batería se comporte cuando le quita energía constantemente.

Creo que obtendrá menos de 1 hora de la batería con una descarga de ~ 500 mA con una caída del voltaje del terminal de 1.5 voltios a 1.2 voltios (gráfico superior derecho).

Si desea mantener el brillo más constante, considere usar un regulador de refuerzo.

    
respondido por el Andy aka
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¿Es correcto si asumo que puede alimentar los 6 LED en paralelo para 1500480 = 3.125hrs

No exactamente.

Primero, según las imágenes y las especificaciones proporcionadas, cada una de estas bombillas LED tiene 8 circuitos paralelos de 3 LED y 1 resistencia. Para 1W @ 12V, eso significa 80 mA, o 10mA cada uno. Suponiendo una tensión directa de 3.3V, eso significa una resistencia de (12V - (3.3Vf * 3)) / 0.01A = 210 Ohmios. Con una resistencia constante, pero un voltaje decreciente, la corriente a través de la bombilla también disminuirá, haciendo que la vida útil resultante de la batería sea una curva.

Tal como lo tiene, 8 210 ohmios de resistencia en paralelo significa una carga de 31,25 ohmios por bombilla, y 8 bombillas en paralelo es de aproximadamente 3,2 ohmios. PERO, dado que se trata de 3 LED con una resistencia, hay un límite en cuanto al bajo nivel de voltaje que puede alcanzar y sigue iluminando los LED. En la práctica, cualquier cosa por debajo de 10V será demasiado baja para la iluminación. Eso significa que 2V, dividido por 8 baterías, es una caída de 0.25V. Usaremos 0.3V ya que las hojas de datos proporcionan un punto de drenaje de 1.2V.

Ha notado en la hoja de datos página 1 que un drenaje constante de 500 mA para poner la capacidad esperada de la batería a 1500 mAh. Eso es lo suficientemente cerca de su carga para ser preciso para sus necesidades. Pero la hoja de datos también proporciona algunos gráficos de la vida real.

El primer gráfico a la derecha muestra el rendimiento de corriente constante a tres voltajes de drenaje. Una carga de 500 mA drena las baterías a 1.2 V en poco menos de 1 hora. Drena a 0.8V en poco más de 2 horas.

Pero el otro gráfico, en la parte superior derecha de la Prueba estándar de la industria, muestra un consumo de luz de 3,3 ohmios, que proporciona un gráfico más preciso. Como se indicó anteriormente, el consumo de corriente cambia a medida que la batería se agota. Una batería con una carga de 3,3 ohmios drena a 1,2 V en 2 horas, a 0,8 V en 7 horas.

Por lo tanto, en la práctica, para iluminar hasta un drenaje de 0,3 V en cada batería, obtendrá aproximadamente 2 horas de luz sólida.

  

¿Hay alguna manera de que pueda mantener el brillo del LED en un nivel óptimo (no afectado por las baterías agotadas)

Como la configuración de la resistencia de balasto fluctúa en función del voltaje de entrada y las baterías directas fluctúan en dicho voltaje, debe aumentar el voltaje. Un regulador de conmutación de aumento o mejora puede hacer esto. Teniendo en cuenta la eficiencia del 80 ~ 90%, puede obtener una hora o más de iluminación sólida antes de que las baterías se agoten por completo con fines prácticos (0,8 V están muertos para las baterías alcalinas de 1,5 V). Puede ir aún más usando una versión extrema del regulador de conmutación incremental, que es un circuito de ladrones de Joule.

    
respondido por el Passerby
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El tiempo que tarda en descargarse las baterías es mAh (capacidad de una batería) /480mA. Su respuesta es correcta. Si desea mantener sus LED con un brillo constante, puede intentar usar un ladrón de julios.

    
respondido por el Daniel Tork
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Los LED que mencionó no necesitan una corriente constante, ya que están diseñados para funcionar en 12v y contienen las resistencias necesarias. Puede usar un regulador Step-up simple como Doktor mencionado en un comentario anterior. Estaría bien con los reguladores basados en XL6009 de ebay ya que su especificación parece ser adecuada. Compruebe youtube, hay un video de alguien que está construyendo una luz led de 50W desde un regulador XL6009. Estos reguladores económicos alimentarán a los LED con un brillo constante siempre y cuando las baterías tengan suficiente jugo, independientemente de la caída de voltaje.

Verifique y ajuste el voltaje de salida a 12 V antes de conectar los LED, solo para estar seguro, ya que estos módulos aumentan el voltaje de salida mucho más de lo que pueden manejar los LED.

    
respondido por el Vinod
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Necesitas una corriente constante para los LEDs. La mejor manera de maximizar la vida útil de la batería es usar un convertidor DC-DC que suministre una corriente constante. La solución más barata: un controlador LED de eBay

    
respondido por el user32885

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