编辑:这是一个非常简短的版本,曲折的动机版本可能包含在关于一般电池寿命优化的父问题中。
如何在不浪费电池的情况下降低 LED 的电流?
我认为使用电阻器降低电流会耗尽电池寿命。这是真的?如果电流保持很小,它如何耗尽电池?是功耗吗?
我认为使用二极管(和较小的电阻器)仍然会耗尽电池(LadyAda 说过“任何降低电压的线性设备都使用相同的功率”)。这是真的?金额是一样的吗?
我可以“免费”降低电压,即不浪费太多电力吗?稳压器 IC 如何完成电阻或二极管无法完成的工作?
编辑:这是一个非常简短的版本,曲折的动机版本可能包含在关于一般电池寿命优化的父问题中。
如何在不浪费电池的情况下降低 LED 的电流?
我认为使用电阻器降低电流会耗尽电池寿命。这是真的?如果电流保持很小,它如何耗尽电池?是功耗吗?
我认为使用二极管(和较小的电阻器)仍然会耗尽电池(LadyAda 说过“任何降低电压的线性设备都使用相同的功率”)。这是真的?金额是一样的吗?
我可以“免费”降低电压,即不浪费太多电力吗?稳压器 IC 如何完成电阻或二极管无法完成的工作?
使用低电流 LED。例如,这个消耗2mA。
使用脉冲宽度调制 (PWM) 来驱动 LED。在关闭期间,它不消耗电力。50% 的亮度可能是可以接受的。
我认为使用电阻器降低电流会耗尽电池寿命。这是真的?
第一个陈述很难给出是/否的答案。从技术上讲,它本身会消耗一些电量,但随着电阻的增加,功率会下降(电流也会减少,这对电池来说很重要)。
如果电流保持很小,它如何耗尽电池?
这是一个非常非常混乱的说法。“小”,这对每个人来说意味着不同的东西。如果你的意思是小,如可以忽略不计,那么它可以忽略不计,但我怀疑这对于计算 uA 的电路是否属实。为了让它可以忽略不计,一个好的规则可以是它的平均电流小于整个系统电流的 1/10(我是场,1/10 就足够了 1/infinity)。
是功耗吗?
是的,在最短的答案中。电池有一个与之相关的电压,您通常事先就知道。大多数设备的电流会随着电压的变化而变化,但是由于您知道电压,因此您可以知道其电流消耗。由于电池的容量以 AH 或 mAH 为单位测量,因此您已设置好。以 AH 为单位取容量,除以您的设备拉动多少 A,您的生命周期以小时为单位。数量够大吗?你已经准备好了。会提前3周死吗?现在您必须找到一种方法来降低平均电流消耗,或者获得更大的电池。
我认为使用二极管(和较小的电阻器)仍然会耗尽电池(LadyAda 说过“任何降低电压的线性设备都使用相同的功率”)。这是真的?金额是一样的吗?
如前所述,您实际上拥有当前预算。如果您的平均电流消耗增加,那么您就失去了电池寿命。
我可以“免费”降低电压,即不浪费太多电力吗?稳压器 IC 如何完成电阻或二极管无法完成的工作?
是的,如果您使用 LED 驱动器之类的设备,那么它可以解决问题。其中大部分是开关模式电源。这些是电子学中相对先进的概念,不要试图理解它。只是明白它作弊。它的效率将在 80% 或 90% 范围内。您可以计算设备的功耗,然后考虑效率以获得实际功耗。然后可以将其除以电压,并且应该与您的平均电流消耗相关。
有一个更简单的方法。正如乔比所说,PWM。但我不建议使用 10% 的 PWM,甚至 1%。相反,让您的 LED 短时间闪烁,让您知道重要事件。
如果您想检查您的设备是否处于睡眠状态,请每唤醒 1 秒闪烁一次。如果您在连接 rs232 时进行传输,则每次发送“数据包”时闪烁。这可以让您每隔几秒“开启”几毫秒。如果您认为这是一个基本的 PWM,那么您得到的比例不到 0.1%。如果你拉 20mA 来闪烁(非常亮),那么你拉平均 20uA。去一个 2mA 的二极管,你正在做 2uA 的平均电流。如果你每分钟眨眼,你就可以除以 60:1/30uA。
这是 Microchip 关于高效 LED 驱动的精彩应用说明。 http://ww1.microchip.com/downloads/en/AppNotes/91060b.pdf
要点是他们使用电感器来驱动 LED,而没有限流电阻器。电感器以适当的电压自动驱动 LED。我不知道它有多实用,但它可能值得研究。
如您所见,电阻器会浪费功率。任何其他模拟设备,如稳压器电路中的晶体管、任何类型的 IC、二极管或其他任何东西,如果它将电流从电压源传输到 LED,都会浪费电力。无论 LED 电流流过什么,它都有一个电压降,从电源电压到 LED 上的正向电压降。乘以找到作为热量浪费的功率。任何花哨的稳压器 IC 都无法逃脱这一基本物理原理。
只有两个不浪费电力的电气元件:空空气和电线。空的空气,即任何非连接,如打开的开关或关闭的晶体管,电流为零。电线或任何导体,如导通的晶体管(忽略小的饱和电压)的电压降为零。低功率电路必须避免使用电阻器,并使用晶体管作为开关,始终打开或关闭。
对于需要特定电流量的 LED,您可以用矩形波驱动晶体管。晶体管中浪费的功率很少,无论是“开”还是“关”。电荷有效地转移到 LED。当然,您不希望在“开启”阶段让过多的电流流过,并烘烤 LED 或使其老化,因此请使用电容器平滑负载电压。(这是可选的,取决于 LED 的最大额定电流、开关频率等)LED 亮度可以通过改变矩形波的占空比来改变,尽管您希望阻止使用 100% 的导通波 - 然后为 LED 提供全电压电源。
这是一种基本的开关模式电源,是近几十年来的一项重要技术。