Cálculo del tiempo de descarga de una luz LED de 12 V alimentada por pilas AA

Si son LED de 12 voltios, ¿por qué los alimenta a 9 V nominales (6 baterías de 1,5 voltios)? Suponiendo que se trata de un error tipográfico o se puede explicar de otra manera, consulte la página 2 de la hoja de datos de su batería; le indica cómo puede esperar que funcione la batería cuando recibe una potencia constante de ella.

Creo que obtendrá un poco menos de 1 hora de la batería con una descarga de ~ 500 mA con el voltaje del terminal cayendo de 1,5 voltios a 1,2 voltios (gráfico superior derecho).

Si desea mantener el brillo más constante, considere usar un regulador de impulso.

Desea obtener una corriente constante a 12 V para hacer funcionar los LED con baterías de 1,5 V.

Necesitará un convertidor elevador, como han sugerido otros, para elevar los 1.5V a 12V. Las conversiones de energía no son ideales, y todos los dispositivos que cambian el voltaje consumen/desperdician algo del voltaje de entrada al hacer su trabajo. El gráfico de corriente constante en la hoja de datos no tiene sentido ya que un convertidor elevador consume una cantidad variable de corriente a una frecuencia y/o ciclo de trabajo variables.

En los LED, lo que está pidiendo es:

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

Independientemente del método de conversión, necesitará la misma potencia de entrada de la batería que desea que emitan los LED. Los convertidores elevadores son muy eficientes, pero tienen pérdidas asociadas.

Pbattery = PboostLoss + Pled

y

P = I * E

Entonces, para que un convertidor elevador extraiga una P constante de la batería, a medida que E disminuye, I debe aumentar, descargando la batería aún más rápido, causando que su voltaje caiga más rápido, etc., etc. Esa es la razón por la que no es fácil o respuesta definitiva en cuanto a cuánto tiempo durarán para su aplicación. LTSpice es útil para integrar cosas como esta en el tiempo, pero no estoy seguro de si puede modelar la descarga de una batería AA correctamente.

Solo hay dos "absolutos" en los que puedo pensar para esta pregunta:

1. En circuitos idénticos, el doble de baterías en paralelo funcionarán durante el doble de tiempo. Las baterías descargan potencia constante, juntas.

2. El doble de baterías en serie requerirá un impulso menos intenso y/o frecuente para alcanzar los 12 V, lo que reduce las pérdidas por conmutación. Las baterías descargan potencia constante, juntas.

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Un convertidor boost: https://www.pololu.com/product/799

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

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¿Es correcto si asumo que puede alimentar los 6 LED en paralelo durante 1500480 = 3,125 horas?

No exactamente.

Primero, según las imágenes y las especificaciones proporcionadas, estas bombillas LED tienen cada una 8 circuitos paralelos de 3 LED y 1 resistencia. Para 1W @ 12V, eso significa 80 mA o 10 mA cada uno. Suponiendo un voltaje directo de 3,3 V, eso significa una resistencia de (12 V - (3,3 Vf * 3)) / 0,01 A = 210 ohmios. Con una resistencia constante, pero un voltaje decreciente, la corriente a través de la bombilla también disminuirá, lo que hará que la vida útil esperada resultante de la batería sea una curva.

Tal como es, 8 resistencias de 210 ohmios en paralelo significan una carga de 31,25 ohmios por bombilla, y 8 bombillas en paralelo son aproximadamente 3,2 ohmios. PERO como se trata de 3 LED con una resistencia, existe un límite de cuán bajo puede ser el voltaje y aún encender los LED. En la práctica, cualquier valor por debajo de 10 V será demasiado bajo para la iluminación. Eso significa que 2V, dividido por 8 baterías, es una caída de 0,25V. Usaremos 0,3 V ya que las hojas de datos proporcionan un punto de drenaje de 1,2 V.

Ha notado en la hoja de datos de la página 1 que hay un drenaje constante de 500 mA para poner la capacidad esperada de la batería en 1500 mAh. Eso está lo suficientemente cerca de su carga para ser preciso para sus necesidades. Pero la hoja de datos también proporciona algunos gráficos de la vida real.

El primer gráfico a la derecha muestra el rendimiento de corriente constante para tres voltajes de drenaje. Una carga de 500 mA agota las baterías a 1,2 V en poco menos de 1 hora. Drena a 0,8 V en poco más de 2 horas.

Pero el otro gráfico, en la esquina superior derecha de la prueba estándar de la industria, muestra un consumo de luz de 3,3 ohmios, lo que proporciona un gráfico más preciso. Como se indicó anteriormente, el consumo de corriente cambia a medida que se agota la batería. Una batería con una carga de 3,3 ohmios se descarga a 1,2 V en 2 horas, a 0,8 V en 7 horas.

Entonces, en la práctica, para una iluminación con un consumo de 0,3 V en cada batería, obtendrá aproximadamente 2 horas de luz continua.

¿Hay alguna manera de mantener el brillo del LED en un nivel óptimo (no afectado por el agotamiento de las baterías)?

Como la configuración de una resistencia de balasto fluctúa según el voltaje de entrada, y las baterías directas fluctúan dicho voltaje, debe aumentar el voltaje. Un regulador de conmutación elevador o elevador puede hacer esto. Teniendo en cuenta la eficiencia del 80~90%, puede obtener una hora más o más de iluminación sólida antes de que las baterías se agoten por completo para fines prácticos (0,8 V es muerto para las baterías alcalinas de 1,5 V). Puede ir aún más usando una versión extrema del regulador de conmutación elevador, y ese es un circuito Joule Thief.

El tiempo que tardan las baterías en descargarse es mAh (capacidad de una batería)/480 mA. Su respuesta es correcta. Si desea mantener sus LED con un brillo constante, puede intentar usar un ladrón de julios.

Los LED que mencionó no necesitan corriente constante, ya que están diseñados para funcionar con 12v y contienen las resistencias necesarias. Puede usar un regulador Step-up simple como Doktor mencionado en un comentario anterior. Estaría bien con los reguladores basados ​​en XL6009 de eBay ya que su especificación parece ser adecuada. Consulte youtube, hay un video de alguien que construye una luz LED de 50W con un regulador XL6009. Estos reguladores baratos alimentarán los LED con un brillo constante siempre que a las baterías les quede suficiente energía, independientemente de la caída de voltaje.

Verifique y ajuste el voltaje de salida a 12 V antes de conectar los LED, solo para estar seguro, ya que estos módulos elevadores pueden generar mucho más voltaje del que pueden manejar los LED.

Necesita corriente constante para los LED. La mejor manera de maximizar la vida útil de la batería es usar un convertidor CC-CC que suministre una corriente constante. La solución más barata: un controlador LED de eBay