Circuito con 10 LED con batería de 9V

Si tiene problemas para entender lo que significan términos "actual", "serie" y "paralelo", o si tiene problemas para entender estos diagramas, recomiendo probar la excelente series de ingeniería eléctrica . Y no, no me pagan por decir eso. Es totalmente gratuito.

Bueno, la primera pregunta es, ¿realmente necesitas 10?

En realidad hice algo similar a esto para hacer un pequeño circuito de linterna recientemente, usando una batería de 9 voltios y una matriz de nueve LED de 3 voltios y 30 mA que se conectan así:

Loquehayquerecordar,aquí,esqueconectarcosasenseriesignificaquecurrentatravésdeellaseslomismo,peroelvoltajecae.Conectarcosasenparalelosignificalocontrario:voltajeeslomismo,perolacorrientecae.

Entonces,enelcircuito1,vemosquetenemos3tirasde3LED,parauntotaldenueve.Cadatiraestáconectadaenparalelo,porloqueelvoltajeencadatiraeselmismoqueeldelabatería(9voltios).LacorrienteeseltripledeloquetendríamosparaunasolatiradeLED,peroaúnespequeñayestádentrodeloquelabateríapuedesuministrar(~90mA).

quefuncionanmejora3,2voltiosprobablementefuncionena3voltios,porloqueestecircuitodeberíaalcanzarunbrillomáximosinpérdidasdeenergíaenlasresistencias.

Editar:Esnotablequeestediseñopuedatenerfallasencascadasobreunaseriedecosasposibles.SialgúnLEDfallaelcircuitoabierto,unacadenafallaráylacorrienteentrelasotras2cadenasaumentará.Alainversa,sifallaelcircuitocerrado,pondrámásvoltajeentrelosotrosdosenlacadenadeLED,loquetambiénpodríacausarunfalloencascada.Todaestainformaciónesútil,peropareceundiseñodelproductototalmenteaceptablesiemprequeconsidereloquesignificaquelosLEDfalle.SucircuitodebeestarpreparadoparalaposibilidaddequetodoelgrupodeLEDseconviertaenunpuntomuerto,ynodeberíaincendiarsenada(fusibles,¿alguien?).

Además,sisuprioridadeslalongevidadylaconfiabilidad,esmejorqueutiliceelesquemadeTransistor,teniendoencuentaqueperderáunporcentajebastantesignificativodelaenergíadelabatería.Omejoraún,useunmóduloconvertidordedinero.PeromeparecequetodasestasopcionesestánfueradelalcancedelobjetivodeOP,quefuedecididamentenohacerundiseñodeproductofinalparaunaempresaquenecesitaestarenlalistadeUL.

Sinecesitas10,estediseñonofunciona,porsupuesto.Unaopcióneshaceralgocomoesto:

Queunapersonayasugirió.Estofuncionaría,peroengeneral,cuantomenosvoltajetengaquecaeratravésdeunaresistencia,mejor.Yorecomendaríaalgomáscomoesto:

Como puede ver, estamos cayendo 6 voltios a través de los LED, y solo nos quedan 3 extra para caer a través de la resistencia. Sabemos que cada LED toma 30 mA, por lo que el total para cada cadena de LED es también 30 mA (0.03 amperios), ya que las series de componentes tienen los mismos amperios. Cada cadena está conectada en paralelo, y tenemos 5 cadenas, por lo que el total esperado para la matriz de LED es .15 mA. Podemos calcular el valor de la resistencia a usar, con la ley de ohm, así:

Voltaje (V) = Corriente (I) * Resistencia (R)

V = IR

V / I = R

3 v / 0.15 amps = 20 ohms

Edit: hice un poco más de cálculo, y la resistencia de este diagrama, que te sugerí que utilices para disipar .45 vatios (0.15 * 3 = .45). Por lo tanto, te sugiero que uses al menos una resistencia de 1 vatio. También hay formas de usar múltiples resistencias más pequeñas como una más grande, para distribuir el calor.

Edición 2: como señaló Transistor en su respuesta, también puede dividir la resistencia en múltiples resistencias para cada una. La eficiencia de esto es exactamente la misma (aproximadamente la mitad de un vatio disipado por las resistencias en total), pero en realidad se considera una práctica algo mejor dividir su calor a través de su circuito, en lugar de simplemente usar una resistencia más grande. Principalmente, trato de obtener una cantidad mínima de componentes en mis diseños, pero es mejor que optes por el diseño de Transistor si quieres una mayor longevidad.

Anexo: como lo señaló una persona, el circuito del transistor también es más confiable si las características eléctricas de los LED varían enormemente: si una cadena extrae más corriente, las otras se verán afectadas con mi circuito de resistencia única. Por lo tanto, si va a utilizar un circuito mediado por resistencias, es probable que el suyo sea objetivamente el mejor (en términos de confiabilidad).

^{simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab}

Figura 1. 10 LED blancos en una batería de 9 V.

Para garantizar la corriente máxima en un rango razonable de voltajes de la batería (9.5 V a 8 V), solo puede tener dos LED en serie en una fuente de 9 V. Estos caerán alrededor de 3.4 V cada uno y 6.8 V en total. Una resistencia en serie reducirá los 2,2 V restantes para completar el voltaje de la batería de 9 V.

Podemos calcular la resistencia en serie requerida de \ $ R = \ frac {V} {I} = \ frac {2.2} {0.02} = 110 \ \ Omega \ $. 100 o 120 Ω son los valores estándar más cercanos y 120 extend alargarán un poco la vida de la batería. Para reducir la corriente a 10 mA por cadena de LED, simplemente sustitúyalo en la fórmula anterior.

El consumo de corriente total será de 100 mA, por lo que una batería de tipo PP3 no durará mucho.

Conectar los LED en paralelo sin equilibrar las resistencias suele ser una mala idea. El que tenga la menor caída de tensión \ $ V_f \ $, transmitirá más corriente que los demás y brillará más que el resto.

Figura2.ElLite-On LTST-C170TBKT -Vf-variación , por ejemplo, es bastante amplio. Fuente: LEDnique.com .

Puede haber una variación sorprendente entre los LED. El artículo vinculado anterior explica algo de esto y el método de "agrupación" de los fabricantes mediante el cual los LED de intensidad $ / V \ $ o similar se clasifican en contenedores separados y se pueden comprar en lotes combinados.

Ya que no debe conectar más de dos a la vez en serie a la batería, eso significa que su eficiencia es de solo un 66%. Para esta aplicación, realmente debería usar uno de los muchos módulos o dispositivos de controladores actuales con LED de modo conmutado que están disponibles.

De esta forma, puede conectar los 10 LED en serie y aprovechar al máximo la batería.

Necesita un controlador de LED que funcionará a, por ejemplo, 6-12 VCC y generará su corriente requerida (15-18mA) a más de 30V, digamos 35V.

BTW: Si su batería de 9V es la batería típica de su radio de transistor, no espere que dure mucho.