Bezpośrednia odpowiedź na pytanie
Bezpośrednia odpowiedź na twoje pytanie, zakładając, że zamierzasz po prostu podłączyć kondensator do diody LED za pomocą rezystora szeregowego, wcale nie ma czasu . Jest tak, ponieważ biała dioda LED potrzebuje więcej niż 2,7 V. Sprawdź arkusz danych. Te rzeczy zwykle wymagają nieco ponad 3 V.
Istnieją dwie opcje. Najprostszym jest użycie diody LED o niższym spadku. Powiedzmy, że próbujesz tego z czerwoną diodą LED, która ma spadek 1,8 V przy 20 mA. Oznacza to, że przy pełnym naładowaniu rezystor będzie miał napięcie 2,7–1,8 V = 900 mV. Jeśli chcesz maksymalnej jasności przy pełnym naładowaniu, która, jak mówimy, wynosi 20 mA, potrzebujesz rezystora 900mV / 20mA = 45 Ω. Wybierzmy wspólną wartość nominalną 47 Ω.
Teraz, gdy mamy pojemność i rezystancję, możemy obliczyć stałą czasową, która wynosi 150F x 47Ω = 7050 s = 118 minut = 2 godziny. Przy pełnym naładowaniu dioda LED będzie miała prawie pełną jasność, która następnie będzie powoli zanikać. Nie ma ustalonego limitu, przy którym nagle się wyłączy, więc musimy coś wybrać. Załóżmy, że 5 mA jest wystarczająco słabe, aby można było uznać, że nie jest już użytecznie oświetlone w aplikacji. Napięcie na oporniku wyniesie 47 Ω x 5 mA = 240 mV. Stosując pierwsze przybliżenie diody LED o stałym napięciu na niej, oznacza to, że napięcie kondensatora wynosi 2 V.
Pytanie brzmi teraz, jak długo trwa rozpad z 2,7 V do 2,0 V przy stałej czasowej 2 godziny. To jest .3 stałych czasowych lub 2100 sekund lub 35 minut. Rzeczywista wartość będzie nieco dłuższa, ponieważ dioda LED ma również pewną efektywną rezystancję szeregową, a zatem zwiększa stałą czasową.
Lepszy sposób
Powyższe próbuje odpowiedzieć na twoje pytanie, ale nie jest przydatne w przypadku latarki. W przypadku latarki chcesz utrzymywać światło w pobliżu pełnej jasności tak długo, jak to możliwe. Można tego dokonać za pomocą zasilacza impulsowego, który przenosi Waty na Waty plus pewne straty, ale przy różnych kombinacjach napięcia i prądu. Dlatego patrzymy na całkowitą dostępną i wymaganą energię i nie martwimy się zbytnio o konkretne wolty i wzmacniacze.
Energia w kondensatorze wynosi:
mi= C× V.2)2)
Kiedy C jest w Faradach, V w woltach, wtedy E jest w dżulach.
150 F.∗ ( 2,7 V)2)2)= 547 J
Zasilacz impulsowy będzie wymagał pewnego minimalnego napięcia do pracy. Powiedzmy, że może działać do 1 V. Oznacza to część energii pozostałej w czapce, której obwód nie jest w stanie wydobyć:
150 F.∗ ( 1,0 V)2)2)= 75 J
Całkowita dostępna suppy mocy przełączającej wynosi zatem 547 J - 75 J = 470 J. Z powodu niskich napięć straty w zasilaniu impulsowym będą dość wysokie. Powiedzmy, że ostatecznie tylko 1/2 dostępnej energii jest dostarczana do diody LED. To daje nam 236 J na zapalenie diody LED.
Teraz musimy zobaczyć, ile mocy potrzebuje dioda LED. Wróćmy do twojej oryginalnej białej diody LED i wybierz kilka liczb. Powiedzmy, że potrzebuje 3,5 V przy 20 mA, aby ładnie świecić. To 3,5 V * 20 mA = 70 mW. (236 J) / (70 mW) = 3370 sekund lub 56 minut. Na koniec światło zgasłoby raczej szybko, ale do tego czasu będziesz miał dość stałą jasność.