ไฟ LED ตามงบประมาณ (แบตเตอรี่)! - ฉันจะลดกระแสไฟฟ้าผ่าน LED โดยไม่ใช้แบตเตอรี่ได้อย่างไร

แก้ไข:นี่เป็นรุ่นที่สั้นมากรุ่นแรงจูงใจที่คดเคี้ยวอาจวิทยในคำถามของผู้ปกครองในการเพิ่มประสิทธิภาพการใช้งานแบตเตอรี่ทั่วไป

ฉันจะลดกระแสไฟฟ้าให้เป็น LED โดยไม่ต้องเปลืองแบตเตอรี่ได้อย่างไร

ฉันคิดว่าการใช้ตัวต้านทานเพื่อลดกระแสจะใช้งานแบตเตอรี่นานขึ้น มันเป็นเรื่องจริงเหรอ? มันใช้แบตเตอรี่ได้อย่างไรถ้ากระแสไฟฟ้ามีขนาดเล็ก? มันเป็นการกระจายพลังงานหรือไม่

ฉันคิดว่าการใช้ไดโอด (และตัวต้านทานที่เล็กกว่า) จะยังคงใช้แบตเตอรี่อยู่ (LadyAda กล่าวว่า "อุปกรณ์เชิงเส้นใด ๆ เพื่อลดแรงดันไฟฟ้าใช้พลังงานเท่ากัน") มันเป็นเรื่องจริงเหรอ? เป็นจำนวนเท่าเดิมหรือไม่

ฉันสามารถลดแรงดันไฟฟ้า "ฟรี" นั่นคือโดยไม่เปลืองพลังงานมากเกินไปหรือไม่? ตัวควบคุม IC สามารถทำสิ่งที่ตัวต้านทานหรือไดโอดไม่สามารถทำได้?

ใช้ LED ที่มีกระแสไฟต่ำ ตัวอย่างเช่นอันนี้กิน 2mA

ใช้ Pulse Width Modulation (PWM) เพื่อขับเคลื่อน LED ในช่วงระยะเวลาที่ไม่ได้ใช้พลังงาน ความสว่าง 50% อาจยอมรับได้

ฉันคิดว่าการใช้ตัวต้านทานเพื่อลดกระแสจะใช้งานแบตเตอรี่นานขึ้น มันเป็นเรื่องจริงเหรอ?

คำสั่งแรกนั้นยากที่จะตอบว่าใช่ / ไม่ใช่ ในทางเทคนิคแล้วมันใช้พลังงานบางส่วนในตัวมันเอง แต่เมื่อความต้านทานเพิ่มขึ้นพลังงานจะลดลง (กระแสก็ลดลงเช่นกันซึ่งเป็นสิ่งสำคัญในแบตเตอรี่)

มันใช้แบตเตอรี่ได้อย่างไรถ้ากระแสไฟฟ้ามีขนาดเล็ก?

นี่เป็นคำสั่งที่ยุ่งมาก "เล็ก" นั่นหมายถึงบางสิ่งที่แตกต่างสำหรับทุกคน หากคุณหมายถึงขนาดเล็กเช่นเดียวกับเล็กน้อยก็สามารถเพิกเฉยได้ แต่ฉันสงสัยว่านี่เป็นความจริงเมื่อมีการนับวงจร uA กฎที่ดีอาจเป็นเพราะค่าเฉลี่ยปัจจุบันน้อยกว่า 1/10 ของระบบปัจจุบันโดยรวมของคุณ (ฉันเป็นทุ่งนา 1/10 เพียงพอสำหรับ 1 / อินฟินิตี้)

มันเป็นการกระจายพลังงานหรือไม่

ใช่ในคำตอบที่สั้นที่สุด แบตเตอรี่มีแรงดันไฟฟ้าที่เกี่ยวข้องซึ่งปกติแล้วคุณจะรู้ล่วงหน้า อุปกรณ์ส่วนใหญ่มีกระแสไฟฟ้าที่แตกต่างกันไปตามแรงดันไฟฟ้าที่แตกต่างกัน แต่เนื่องจากคุณรู้ว่าแรงดันไฟฟ้าคุณสามารถบอกได้ว่าแรงดึงในปัจจุบัน เนื่องจากความจุของแบตเตอรี่วัดเป็น AH หรือ mAH ดังนั้นคุณจึงตั้งค่า ใช้ความสามารถใน AH และหารด้วยจำนวนอุปกรณ์ที่คุณใช้ดึง A และอายุการใช้งานของคุณเป็นชั่วโมง จำนวนใหญ่พอหรือไม่ คุณถูกตั้งค่า จะตายก่อน 3 สัปดาห์? ตอนนี้คุณต้องหาวิธีในการลดการจับกระแสเฉลี่ยของคุณหรือรับแบตเตอรี่ที่ใหญ่กว่า

ฉันคิดว่าการใช้ไดโอด (และตัวต้านทานที่เล็กกว่า) จะยังคงใช้แบตเตอรี่อยู่ (LadyAda กล่าวว่า "อุปกรณ์เชิงเส้นใด ๆ เพื่อลดแรงดันไฟฟ้าใช้พลังงานเท่ากัน") มันเป็นเรื่องจริงเหรอ? เป็นจำนวนเท่าเดิมหรือไม่

ตามที่ระบุไว้ก่อนที่คุณจะมีงบประมาณปัจจุบันอย่างมีประสิทธิภาพ ถ้าการดึงเฉลี่ยปัจจุบันของคุณเพิ่มขึ้นแสดงว่าคุณสูญเสียอายุการใช้งานแบตเตอรี่

ฉันสามารถลดแรงดันไฟฟ้า "ฟรี" นั่นคือโดยไม่เปลืองพลังงานมากเกินไปหรือไม่? ตัวควบคุม IC สามารถทำสิ่งที่ตัวต้านทานหรือไดโอดไม่สามารถทำได้?

ใช่ถ้าคุณใช้อุปกรณ์เช่นไดรเวอร์ LED ก็สามารถทำเคล็ดลับ ส่วนใหญ่เหล่านี้คือสวิตซ์โหมด สิ่งเหล่านี้เป็นแนวคิดขั้นสูงสำหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์อย่าเอาชนะตัวเองพยายามทำความเข้าใจ แค่เข้าใจว่ามันโกง มันจะมีประสิทธิภาพในช่วง 80 หรือ 90% คุณสามารถคำนวณการใช้พลังงานของอุปกรณ์ของคุณจากนั้นคำนึงถึงประสิทธิภาพเพื่อให้ได้พลังงานที่แท้จริง สิ่งนี้สามารถหารด้วยแรงดันไฟฟ้าและควรสัมพันธ์กับการดึงกระแสเฉลี่ยของคุณ

คำแนะนำของฉัน

มีวิธีที่ง่ายกว่า ขณะที่ Joby กำลังพูดถึง PWM แต่ฉันจะไม่แนะนำให้ใช้ 10% PWM หรือแม้แต่ 1% ให้กระพริบไฟ LED ของคุณเป็นระยะเวลาสั้น ๆ เพื่อแจ้งให้คุณทราบเหตุการณ์สำคัญ

หากคุณต้องการตรวจสอบว่าอุปกรณ์ของคุณกำลังหลับอยู่ให้กะพริบทุก ๆ 1 วินาที หากคุณกำลังส่งสัญญาณเมื่อเชื่อมต่อ rs232 ให้กระพริบทุกครั้งที่คุณส่ง "แพ็คเก็ต" สิ่งนี้จะให้เวลา "เป็น" เป็นมิลลิวินาทีทุกสองสามวินาที หากคุณคิดว่านี่เป็น PWM พื้นฐานแสดงว่าคุณได้รับน้อยกว่า. 1% หากคุณกำลังดึง 20mA เพื่อกะพริบ (ค่อนข้างสว่าง) จากนั้นคุณกำลังดึงค่าเฉลี่ย 20uA ไปที่ไดโอด 2mA และคุณกำลังทำกระแส 2uA โดยเฉลี่ย ถ้าคุณกระพริบทุกนาทีคุณจะได้หาร 60 ด้วย: 1 / 30uA

นี่คือแอปแฟนซีจาก Microchip เกี่ยวกับการขับขี่ LED ประสิทธิภาพสูง http://ww1.microchip.com/downloads/en/AppNotes/91060b.pdf

ส่วนสำคัญคือพวกเขาใช้ตัวเหนี่ยวนำเพื่อขับ LED โดยไม่มีตัวต้านทาน จำกัด ในปัจจุบัน ตัวเหนี่ยวนำจะขับเคลื่อน LED ด้วยแรงดันที่เหมาะสมโดยอัตโนมัติ ฉันไม่รู้ว่ามันใช้งานได้จริง แต่อาจคุ้มค่ากับการตรวจสอบ

ตัวต้านทานจะสิ้นเปลืองพลังงานตามที่คุณสังเกต อุปกรณ์อะนาล็อกอื่น ๆ เช่นทรานซิสเตอร์ในวงจรควบคุม IC ชนิดใด ๆ ไดโอดหรืออะไรก็ตามถ้ามันถ่ายทอดกระแสจากแหล่งแรงดันไฟฟ้าไปยัง LED จะเสียพลังงาน มีแรงดันตกคร่อมจากแรงดันไฟฟ้าไปจนถึงแรงดันไฟฟ้าตกไปข้างหน้าข้าม LED ด้วยกระแสไฟ LED ใดก็ตามที่ไหลผ่าน ทวีคูณเพื่อหาพลังงานที่สูญเปล่าเหมือนความร้อน ไม่มีตัวควบคุม IC แฟนซีสามารถหลบหนีฟิสิกส์พื้นฐานนี้ได้

มีองค์ประกอบทางไฟฟ้าเพียงสองอย่างเท่านั้นที่ไม่เปลืองพลังงานนั่นคืออากาศและลวดเปล่า อากาศที่ว่างเปล่ากล่าวคือการไม่เชื่อมต่อใด ๆ เช่นสวิตช์เปิดหรือปิดทรานซิสเตอร์มีกระแสไฟฟ้าเป็นศูนย์ สายไฟหรือตัวนำใด ๆ เช่นทรานซิสเตอร์ที่เปิดใช้งาน (ไม่สนใจแรงดันไฟฟ้าอิ่มตัวขนาดเล็ก) จะมีแรงดันตกที่ศูนย์ วงจรพลังงานต่ำจะต้องหลีกเลี่ยงตัวต้านทานและใช้ทรานซิสเตอร์เป็นสวิตช์เปิดหรือปิดเสมอ

สำหรับ LED ต้องการกระแสไฟฟ้าจำนวนหนึ่งคุณสามารถขับทรานซิสเตอร์ด้วยคลื่นสี่เหลี่ยม พลังงานน้อยมากจะสูญเปล่าในทรานซิสเตอร์ไม่ว่า "เปิด" หรือ "ปิด" การชาร์จจะถูกถ่ายโอนไปยัง LED อย่างมีประสิทธิภาพ แน่นอนว่าคุณไม่ต้องการให้กระแสไหลมากเกินไปในช่วง "เปิด" และปิ้ง LED หรือทำให้อายุเพิ่มขึ้นทำให้แรงดันไฟฟ้าที่ตัวโหลดทำได้อย่างราบรื่นด้วยตัวเก็บประจุ (นี่เป็นตัวเลือกขึ้นอยู่กับคะแนนสูงสุดปัจจุบันของ LED ความถี่ของการสลับ ฯลฯ ) ความสว่างของไฟ LED สามารถเปลี่ยนแปลงได้โดยการเปลี่ยนวัฏจักรหน้าที่ของคลื่นรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้าแม้ว่าคุณจะต้องการหยุดยั้งการใช้คลื่น 100% ก็ตาม การจ่ายแรงดันไฟฟ้าเต็มรูปแบบจะถูกส่งไปยัง LED

นี่เป็นแหล่งจ่ายไฟแบบสวิตช์โหมดพื้นฐานซึ่งเป็นเทคโนโลยีสำคัญในช่วงไม่กี่ทศวรรษที่จะถึงนี้

หากคุณเพิ่มความต้านทานของตัวต้านทาน จำกัด ปัจจุบันของคุณฉันจะคิดว่าแบตเตอรี่ของคุณจะขยาย ด้วยแหล่งจ่ายแรงดัน (เช่นแบตเตอรี่) โดยใช้ตัวต้านทานขนาดใหญ่หมายความว่ากระแสไฟฟ้าน้อยกว่าจะไหลผ่านตัวต้านทานและไดโอด ข้อเสียเพียงอย่างเดียวคือคุณมีไดโอดหรี่ อย่างไรก็ตามเนื่องจากกระแสไฟฟ้าตลอดทั้งวงจรได้ลดอายุการใช้งานแบตเตอรี่ของคุณในหน่วย mAh จะเพิ่มขึ้น

สิ่งที่คุณต้องการคือวงจรควบคุมปัจจุบัน สิ่งเหล่านี้มักพบได้ในไฟฉาย LED ที่ดีกว่า ( ตัวอย่าง ) และอุปกรณ์เช่นMAX6969สามารถช่วยคุณควบคุมไฟ LED หลายตัวจากไมโครคอนโทรลเลอร์ ชิปตัวนั้นจะไม่ช่วยให้คุณประหยัดพลังงานเว้นแต่ว่าคุณจะรวมเข้ากับแรงดันไฟฟ้าที่ต่ำกว่า การเพิ่มตัวต้านทานแบบอนุกรมจะดึงกระแสไฟฟ้าน้อยลงและทำให้อายุการใช้งานแบตเตอรี่ของคุณยาวนานขึ้น แต่แสงจะลดลงเช่นกัน ด้วยวัสดุสิ้นเปลืองกระแสคงที่คุณสามารถกำจัดพลังงานที่แปลงเป็นความร้อนในตัวต้านทานอนุกรม

ลองใช้หลอดไฟ LED ที่มีสเต็ปดาวน์หม้อแปลงแทน .. ใช้ด้านที่มีคอยส์มากขึ้นในซีรีส์เท่านั้นด้วยหลอดไฟ LED .. มันให้ความต้านทานโดยการหมุนหลายรอบในขดลวดหม้อแปลงก่อนที่จะถึงหลอดไฟ LED ... ตัวต้านทาน .. ความสิ้นเปลืองจะน้อยลง