Akcentujące światło LED, które powoli ściemnia się po odłączeniu od źródła zasilania

Wszyscy graliśmy z różnymi transformatorami i zasilaczami, które mają wskaźnik LED, który przyciemnia się, zanim całkowicie zgaśnie, gdy zasilacz jest odłączony.

Pracuję nad zaprojektowaniem akcentującego światła, które wymagałoby półprzezroczystego kryształowego źródła światła (prawdopodobnie wykonanego z żywicy lub szkła, jeśli znajdę taniego dostawcę) zawierającego diody LED i pewną elektronikę oraz podstawę, która dostarczałaby prąd elektryczny. Dla graczy może to wyglądać trochę jak kamień Welkynd. Moje pytanie brzmi: jaki jest najprostszy sposób, aby diody LED powoli ściemniały (powiedzmy ponad 2-10 sekund), gdy kryształ jest usuwany z podstawy? Podobne do odłączonego transformatora, ale z celowym i kontrolowanym ściemnianiem.

Właśnie kupiłem kilka diod LED i planuję zbudować system testowy w ciągu najbliższego miesiąca lub dwóch. Te diody LED są w 5-metrowym pasku podzielonym na 3 serie diod LED równolegle i znamionowych na 12v. Nie znam wartości wzmacniacza diod LED, ale zgaduję w zakresie 20ma (to, co przeczytałem, jest średnie dla jasnej bieli). Prawdopodobnie użyję 4 serii w sumie 12 diod LED w wersji testowej. Link do paska LED

Jeśli mam transformator z prądu przemiennego wbudowany w podstawę, zgadywałam, że mogłabym użyć kilku kondensatorów równolegle z rezystorem do przechowywania energii elektrycznej i powolnego rozładowywania jej do diod LED. Ale jestem entuzjastą samouków, więc szczerze mówiąc, nie wiem, czy to rzeczywiście zadziała. Nie znam też liczby i parametrów kondensatorów i rezystorów, których potrzebowałbym.

Jeśli mam transformator wbudowany w kryształ, transformator i prostownik zatrzymałyby niewielką ilość energii elektrycznej, ale nie sądzę, że wystarczyłoby, aby zapewnić efekt, którego szukam, więc coś innego musiałoby być dodane, aby przetrwało kilka sekund.

Bateria nikadowa z elektroniką sterującą jest dosłownie moją ostatnią szansą na osiągnięcie tego efektu i prawdopodobnie zrezygnuję z tego pomysłu, zanim zacznę programować własną płytkę drukowaną.

To moje główne pytanie. Jeśli ktoś chce się zastanowić, jak podłączyć kryształ do bazy, jestem otwarty na sugestie. Mój pierwotny plan polegał po prostu na bezpośrednim połączeniu miedzi z miedzią z bazą. Ale ostatnio rozważałem system ładowania EM (podobny do powermat lub tych bezprzewodowych latarek wielokrotnego ładowania, które ma mój tata). Troska o sieć bezprzewodową zapewnia stałe zasilanie diod LED, choć jest to bezpieczniejsze. Nauczyłem się już sporo o konstruowaniu zasilacza, czytając tę ​​stronę SE, ale jeśli ktoś ma jakieś sugestie na ten temat, jestem cały w uszach. Do kompilacji testowej prawdopodobnie podłączę go do zasilacza komputerowego lub zasilacza laptopa, jeśli znajdę 12v w Goodwill lub w lokalnym sklepie z częściami elektronicznymi.

Jeśli uda mi się uruchomić model testowy, planuję zbudować prawdopodobnie kilkanaście takich do oświetlenia akcentującego wokół mojego domu.

Pytanie wzbudziło moje zainteresowanie na tyle, aby rozpocząć eksperyment. Zmieniłem parametry pytania w jednym kluczowym aspekcie: Zamiast paska LED z wieloma diodami LED połączonymi szeregowo, podłączyłem równolegle 3 niebieskie diody LED (V _f = ~ 2,8 V) z jednym rezystorem 100 Ohm, aby ograniczyć prąd do wszystkich 3, do 0,047 Farad, 5,5 V typu „supercap płyty głównej”.

Wiem, dzielenie rezystora to naprawdę zła praktyka, więc po prostu używaj osobnych rezystorów do własnego eksperymentu.

Superkond ładowano z pary ogniw alkalicznych AA (~ 3,12 V na kondensatorze po 3 minutach), a następnie wyciągnięto przewody do akumulatora.

^{symulacja tego obwodu - Schemat utworzony przy użyciu CircuitLab}

Podczas gdy efekt ściemniania był oczekiwanym rezultatem, wyniki były zaskakujące: diody LED świeciły z coraz mniejszą intensywnością przez ponad minutę po odłączeniu akumulatora. Oto wideo, które zrobiłem z eksperymentu.

Powodem, dla którego diody LED świecą się znacznie dłużej, niż się spodziewano, jest to, że typowa dioda LED jest nadal podświetlana do poziomu znacznie poniżej 5% prądu znamionowego - w przypadku diod LED, które zastosowałem, około 1 minuty były dość widoczne , jeśli przyciemniony, z zaledwie 1 mA podzielonym między wszystkie trzy.

Diody LED w końcu przygasły do ​​zera po około 15 minutach.

Wnioski :

• Znacznie mniejsza pojemność niż zastosowany tutaj superkondensator Farada 0,047 byłby preferowany do zamierzonego celu.
• Jeśli trzeba użyć paska LED 12 V 20 mA zamiast diod LED równolegle, wówczas zestaw 3 takich superkapsów monetarnych w szeregu działałby: Uzyskana pojemność około 0,0157 Farad zapewni czas ściemniania bliższy docelowemu celowi OP wynoszącemu 2 do 10 sekund, zamiast nieznośnie długiego 1-minutowego przyciemnienia obserwowanego na filmie.
• Powodem, dla którego niektóre wcześniej opublikowane obliczenia pojemności, w tym mój komentarz 0,5 Farada, były dalekie od znaku, jest to, że nie uwzględniono zmniejszania przepływu prądu z powodu rozładowania, tj. Poszukiwanego efektu ściemnienia.
• W przypadku jakichkolwiek komentarzy, które mogą pojawić się na temat „niedopuszczalnie wysokiej” ESR tych superkapsów płyty głównej, jasne jest, że teorię należy poprzeć praktycznymi eksperymentami, tak jak w przypadku tej odpowiedzi.

Używany przeze mnie superkondensator jest sprzedawany w serwisie eBay za mniej niż 2 USD za parę , w tym za wysyłkę międzynarodową:

Niezupełnie dziesiątki czy setki dolarów, o których ja i inni wspominaliśmy wcześniej.

Dodano dokument dzięki dyskusji z @DavidKessener :

• W przypadku stosowania wielu superkondensacji szeregowo i ładowania do łańcucha wyższego napięcia niż napięcie znamionowe poszczególnych kondensatorów, rezystory polaryzujące są wymagane, aby przedłużyć żywotność kondensatorów. Bez nich kondensatory będą ładować się nierównomiernie i ostatecznie umrą szybciej.
• W oparciu o ten opis Maxwella i pobierając prąd upływowy na kondensator 10 uA ( rzeczywisty prąd upływowy tych poszczególnych nasadek jest znacznie niższy, więc jeszcze bezpieczniejszy ), otrzymujemy wartość 55 kOhm dla przejścia oporników oporowych 10 x 10 = 100 uA, więc dodaj 3 nowe Rezystory 56k jak poniżej, do zasilania napięciem 12 woltów i paska LED 12 woltów

^{zasymuluj ten obwód}

TL494 jest zwykle stosowany w zasilaczach jak mechanizm sterujący dla złotówki lub doładowania przełącznika, ale mogą być łatwo wykorzystane do sterowania PWM diody LED, a także od każdego z jej tranzystorów wyjściowych może tonąć 200mA.

Spójrz na raport aplikacyjny TI SLVA001E, „Projektowanie regulatorów napięcia przełączającego za pomocą TL494 (Rev. E)”, aby zobaczyć, jak wprowadzić go w tryb single-ended i użyć DTC do sterowania wyjściem PWM; obwód RC na pinie DTC powinien wystarczyć do stopniowego skrócenia cyklu pracy po usunięciu urządzenia.

EDYTOWAĆ:

Oto niezoptymalizowany obwód, który można zastosować. Zauważ, że urządzenie będzie potrzebowało własnego zasilacza, aby mogło działać.

^{symulacja tego obwodu - Schemat utworzony przy użyciu CircuitLab}

S1 może być mikroprzełącznikiem dźwigniowym lub rodzajem pary styków połączonych materiałem przewodzącym. Gdy S1 jest zamknięty, kod DTC jest utrzymywany na poziomie 0 V, co pozwala na maksymalny cykl pracy PWM, a zatem jasność diody LED. Gdy S1 jest odłączone, C1 powoli ładuje się przez dzielnik napięcia R1 / R2, powoli zwiększając napięcie DTC, a tym samym zmniejszając cykl pracy PWM do 5%.