Энергосберегающая схема драйвера светодиодов

Версия TL;DR:

Используйте две щелочные батарейки AA, резистор 2,7 кОм и светодиод последовательно, чтобы на светодиод поступало минимальный ток, достаточный для его освещения.

---

Подводя итоги обсуждения в чате по этому вопросу.

• Опытным путем определите, какой минимальный ток через ваш конкретный светодиод обеспечивает достаточно света, чтобы его можно было считать «непрерывным». Готово: 0,25 мА
• Точно измерьте прямое напряжение светодиода примерно в два раза больше тока. Готово: 1,86 Вольт при 0,5 мА
  • ^{Почему ток выше? Таким образом, условие «оставаться включенным» остается в силе, даже когда ток падает до половины начального значения из-за разрядки батареи.}
• Определите номинальное напряжение для вашего источника питания: Alkaline AA = ~1.5 x 2 = 3 Volts
• Просто добавьте последовательный резистор к светодиоду, чтобы на светодиод подавался ток ~ 0,5 мА. Расчет: R = (V _batt - V _led ) / I _led = (3 - 1.86) / 0.0005= 2,28 кОм
• Следующее более высокое значение E12 = 2,7 кОм дает 0,42 мА, что находится в пределах нашего желаемого диапазона тока, так что мы закончили.

Теперь вычисляем потребляемую мощность и долговечность решения.

• Потребляемая мощность цепи: P = V x I = 3 x 0.00042= 1,27 мВт
• Емкость батарей:
  • Предположим, Energizer E91 Alkaline AA .
  • Из диаграммы емкости в миллиампер-часах экстраполируя на скорость разряда менее 1 мА, но разряд только до 1,27 В дает примерно 3000 мАч. Это предположение таково, что напряжение не падает ниже 2,535 В для двух последовательно соединенных батарей, поэтому ток через светодиод не падает ниже 0,25 мА.
  • Сохраняя это как наихудшее число, 2 ячейки = 6000 мАч ( приблизительно !)
  • При 0,42 мА минимальная долговечность = 6000/0,42 = 14285,7 часов = ~ 595 дней, около 2 лет .
• Даже если мы значительно отбросим приведенные выше расчеты, это решение все равно даст около года автономной работы с хорошим буфером оценки.

---

_{Согласно экспериментам, проведенным и упомянутым в чате, при использовании резистора 2,4 кОм он потребляет 0,25 мА при 2,5 В, 0,42 мА при 3,0 В. Это доказывает, что приведенные выше расчеты являются консервативными, более длительная продолжительность не является немыслимой.}

Я не знаю, насколько эффективен похититель джоулей, поэтому я бы выбрал LTC3531 и операционный усилитель для управления выводом FB на устройстве. Назначение операционного усилителя состоит в том, чтобы контролировать ток светодиода и, следовательно, поддерживать постоянное напряжение питания светодиода на уровне 20 мА. Вот картинка, которая, надеюсь, демонстрирует эффективность:

Нижнее изображение — это регулируемая версия, и при нагрузке (скажем) 20 мА КПД составляет около 89%. Контакт обратной связи я бы управлял от маломощной схемы операционного усилителя, которая «отслеживает» ток через резистор небольшого номинала (скажем) 0,1 Ом, который включен последовательно со светодиодом. Хорошо, проблемы со стабильностью неясны, но я уверен, что это можно заставить работать. Самое низкое напряжение, до которого он будет работать, составляет 1,8 В, что ставит его в невыгодное положение из-за похитителя джоулей, но я считаю, что он будет более эффективным в течение большей части срока службы батареи, и это может быть выигрышным способом?

Может быть, я бы рассматривал это устройство как средство для получения последних капель из батареи: -

Я не думаю, что он превзойдет по эффективности LTC3531, пока ситуация не станет действительно жесткой, ниже 2 В, затем устройство LT1610 может взять на себя и выжать еще несколько джоулей из того, что осталось в батареях - оно будет работать до менее чем 2 В. 1В. При напряжении выше 1,8 В он будет в выключенном состоянии и не будет принимать никакого участия в процессе - LTC3531 будет делать свое дело, но когда он иссякнет, другой маломощный операционный усилитель переключит переключатель (!) и для простоты компонентов, он может использовать другой светодиод - разрешено ли это (?) - если нет, то операционный усилитель должен будет управлять полевым транзистором, который отключает LTC3531, и, надеюсь, его не нужно будет отсоединять от одного светодиода. Проблемы с прорезыванием зубов, которые можно решить с помощью другого полевого транзистора.