Расчет времени разряда 12-вольтового светодиодного фонаря, питающегося от батареек типа АА

Если это светодиоды на 12 вольт, то почему вы питаете их номинальным напряжением 9 В (6 батарей по 1,5 вольта)? Предполагая, что это опечатка или это может быть объяснено иначе, посмотрите на страницу 2 технического паспорта вашей батареи - там указано, как вы можете ожидать, что батарея будет работать при постоянном питании от нее.

Я думаю, вы получите чуть менее 1 часа от батареи при разряде ~ 500 мА с падением напряжения на клеммах с 1,5 вольт до 1,2 вольт (верхний правый график).

Если вы хотите, чтобы яркость оставалась более постоянной, рассмотрите возможность использования регулятора наддува.

Вы хотите получить постоянный ток 12 В для питания светодиодов от батарей 1,5 В.

Вам понадобится повышающий преобразователь, как предлагали другие, чтобы поднять 1,5 В до 12 В. Преобразование энергии не идеально, и все устройства, изменяющие напряжение, потребляют/тратят впустую часть входного напряжения, выполняя свою работу. Диаграмма постоянного тока в техническом описании не имеет смысла, поскольку повышающий преобразователь потребляет переменную величину тока при переменной частоте и / или рабочем цикле.

Что касается светодиодов, то, что вы просите, это:

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

Независимо от метода преобразования, вам потребуется такая же входная мощность от батареи, какую вы хотите получить от светодиодов. Повышающие преобразователи очень эффективны, но имеют связанные с этим потери.

Pbattery = PboostLoss + Pled

и

P = I * E

Итак, чтобы повышающий преобразователь вытягивал из батареи постоянное значение P, по мере уменьшения E я должен увеличиваться, разряжая батарею еще быстрее, заставляя ее напряжение падать быстрее и т. д. и т. д. Вот почему не так просто или окончательный ответ о том, как долго они будут длиться для вашего приложения. LTSpice полезен для временной интеграции подобных вещей, но я не уверен, что вы можете правильно смоделировать разряд батареи AA.

Есть только два «абсолюта», которые я могу придумать для этого вопроса:

1. В идентичных цепях вдвое больше батарей, подключенных параллельно, будет работать в два раза дольше. Батареи разряжают постоянную мощность вместе.

2. Вдвое большее количество батарей, соединенных последовательно, потребует менее интенсивного и/или частого повышения напряжения для достижения 12 В, что снижает потери при переключении. Батареи разряжают постоянную мощность вместе.

======

Повышающий преобразователь: https://www.pololu.com/product/799

Сравнение: https://www.pololu.com/search/compare/132

Когда вы будете искать похожие безделушки, сначала проверьте SparkFun, Adafruit и Pololu!

Это правильно, если я предполагаю, что он может питать 6 светодиодов параллельно в течение 1500480 = 3,125 часа?

Не совсем.

Во-первых, судя по фотографиям и предоставленным спецификациям, эти светодиодные лампы имеют 8 параллельных цепей из 3 светодиодов и 1 резистор. Для 1 Вт при 12 В это означает 80 мА или 10 мА каждый. Предполагая прямое напряжение 3,3 В, это означает, что резистор (12 В - (3,3 Вf * 3)) / 0,01 А = 210 Ом. При постоянном резисторе, но уменьшающемся напряжении, ток через лампочку также будет уменьшаться, что делает ожидаемый срок службы батареи кривой.

Таким образом, 8 резисторов по 210 Ом, включенных параллельно, означают нагрузку 31,25 Ом на лампу, а 8 ламп, соединенных параллельно, составляют около 3,2 Ом. НО, поскольку это 3 светодиода с резистором, существует предел того, насколько низким может быть напряжение, при котором светодиоды продолжают светиться. На практике все, что ниже 10 В, будет слишком низким для освещения. Это означает, что 2 В, разделенные на 8 батарей, составляют падение 0,25 В. Мы будем использовать 0,3 В, так как в даташите указана точка стока 1,2 В.

Вы заметили на странице 1 таблицы данных, что постоянный ток 500 мА соответствует ожидаемой емкости аккумулятора 1500 мАч. Это достаточно близко к вашей нагрузке, чтобы быть точным для ваших нужд. Но таблица данных также содержит некоторые графики из реальной жизни.

На первом графике справа показаны характеристики при постоянном токе при трех значениях напряжения стока. Нагрузка 500 мА разряжает батареи до 1,2 В менее чем за 1 час. Разряжается до 0,8 В чуть более чем за 2 часа.

Но на другом графике, в правом верхнем углу стандартного отраслевого теста, показано потребление света 3,3 Ом, что обеспечивает более точный график. Как указано выше, потребление тока изменяется по мере разрядки батареи. Аккумулятор с нагрузкой 3,3 Ом разряжается до 1,2 В за 2 часа, до 0,8 В за 7 часов.

Таким образом, на практике при разрядке до 0,3 В на каждой батарее вы получите около 2 часов непрерывного света.

Есть ли способ поддерживать яркость светодиодов на оптимальном уровне (не зависит от разряженных батарей)

Поскольку настройка балластного резистора колеблется в зависимости от входного напряжения, а прямые батареи колеблются в зависимости от указанного напряжения, вам необходимо увеличить напряжение. Это может сделать повышающий импульсный регулятор . Имея в виду эффективность 80~90%, вы можете получить час или около того непрерывного освещения, прежде чем батареи будут полностью разряжены для практических целей (0,8 В для щелочных батарей 1,5 В). Вы можете пойти еще дальше, используя экстремальную версию повышающего импульсного регулятора, и это схема Joule Thief.

Время, необходимое для разрядки батарей, составляет мАч (емкость одной батареи)/480 мА. Ваш ответ правильный. Если вы хотите поддерживать постоянную яркость светодиодов, попробуйте использовать похититель джоулей.

Упомянутые вами светодиоды не нуждаются в постоянном токе, поскольку они предназначены для работы от 12 В и содержат необходимые резисторы. Вы можете использовать простой повышающий регулятор, такой как Doktor, упомянутый в комментарии ранее. Меня бы устроили регуляторы на базе XL6009 с ebay, так как их характеристики кажутся адекватными. Посмотрите на YouTube, есть видео о том, как кто-то собирает светодиодную лампу мощностью 50 Вт из регулятора XL6009. Эти дешевые регуляторы будут питать светодиоды с постоянной яркостью, пока в батареях остается достаточно заряда, независимо от падения напряжения.

Перед подключением светодиодов проверьте и отрегулируйте выходное напряжение до 12 В, просто на всякий случай, поскольку эти повышающие модули могут выдавать гораздо большее выходное напряжение, чем могут выдержать светодиоды.

Вам нужен постоянный ток для светодиодов. Лучший способ увеличить срок службы батареи — использовать преобразователь постоянного тока, который обеспечивает постоянный ток. Самое дешевое решение — светодиодный драйвер с eBay.