Tengo una matriz de LED 4x4 multiplexada, lo que significa que puedo controlar LED individuales con solo 8 líneas en lugar de 16. Estoy interesado en encontrar el consumo de energía de la red. El LED tiene una caída de tensión directa de 1.8 V y estoy usando una resistencia de 330 ohmios con cada LED. La fuente de alimentación es de 5 voltios. Aprecio cualquier ayuda!
Dado que cada LED está bajando 1.8V, entonces habrá aproximadamente 3.2V caídos en cada resistencia de 330 ohmios - > 5V - 1.8V = 3.2V.
La corriente a través de la resistencia es la misma que la corriente a través del LED en serie. Esto se calcula como la tensión de la resistencia dividida por la resistencia - > 3.2V / 330 ohms = 9.7mA. Esta es la corriente a través de cada cadena de LED que consta de una resistencia en serie y un LED.
Hay 16 LED, pero con este estilo de multiplexación matricial, un máximo de 4 debería estar encendido al mismo tiempo. Eso significa que su consumo de corriente máximo se debe encontrar multiplicando la corriente a través de una cadena de LED por el número total de cadenas - > 4 * 9.7mA = 38.8mA.
La potencia (vatios) es simplemente el voltaje multiplicado por la corriente:
La eficiencia es muy baja porque se cae mucho voltaje a través de las resistencias en serie. Dado que solo necesita un LED en cada punto de la matriz, la mejor manera de aumentar la eficiencia sería utilizar una fuente de alimentación de menor voltaje. Por ejemplo, si el suministro fuera de 3.3V en lugar de 5V, solo se caerían 1.5V a través de cada resistencia. Para mantener el mismo 10 mA a través de cada LED, el tamaño de la resistencia cambiaría de 330 ohmios a 150 ohmios (1.5V / 10mA). Con la caída de menos voltaje en cada resistencia con la misma cantidad de corriente que fluye, se pierde menos energía en las resistencias. Los nuevos números se verían así:
Al conducir los LED de esta manera, desea que la tensión de alimentación total esté lo más cerca posible del voltaje total de la cadena de LED (un LED o algunos LED en serie) con un poco más de caída en una resistencia de serie para establecer la corriente. Si pudiera usar un suministro de 2.0V, las resistencias de 20 ohmios caerían 0.2V para los mismos 10 mA. ¡Esto reduciría el consumo total de energía a 80 mW y aumentaría la eficiencia al 90%!
Por supuesto, es probable que tenga que usar un regulador de voltaje para lograr este nivel de suministro de voltaje irregular que disminuirá la eficiencia (eficiencia de matriz * eficiencia del regulador). Realmente necesitaría usar un regulador de conmutación que podría tener una eficiencia de regulación superior al 90%. Si utiliza un regulador lineal, al final tendrá la misma baja eficiencia porque está quemando la tensión adicional como calor, similar a la resistencia de serie en su diseño original.
Si está utilizando múltiples LED en cada punto de la matriz, coloque la mayor cantidad posible en serie (en su caso, 2 es todo lo que puede hacer con una fuente de 5 V y un LED de 1,8 V) en lugar de hacerlo en paralelo para ahorrar en la corriente desperdiciada .
No hizo esta pregunta en la pregunta, pero tenga en cuenta que al multiplexar los LED de esta manera, cada uno estará solo en 1/4 del tiempo porque está utilizando una matriz Nx4. Por lo tanto, los LED solo parecerán ser aproximadamente 1/4 tan brillantes como lo serían cuando se manejen continuamente con la misma resistencia en serie (de nuevo, no exactamente debido a la salida de luz no lineal a la relación actual).
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