150ファラッドコンデンサがLEDを点灯する時間

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懐中電灯から明るい白色のLEDがあります。Aproximatley 150ファラッドの2.5ボルトのコンデンサで点灯する時間。抵抗器は必要ですか？そして、もしそうなら何Ω？コンデンサは、ここではマックスウェル150ファラッド2.7ボルトのブーストキャップです。

led capacitor supercapacitor

— スカイラー
ソース

LEDのデータシートをご提供いただいた場合、回答を修正し、必要な抵抗と時間の実際の数値をお知らせします。

— スポンジボブ

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それはかなり巨大なコンデンサですか？また、白色LEDは順方向電圧が3〜4Vになる傾向があるため、おそらくまったく点灯しません。

— pjc50

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投票権はどうですか？子供に休憩を与えます。これは彼の知識レベルにとって妥当な質問です。彼は学ぶべきことがたくさんありますが、それはまさに彼がやろうとしていることです。

— オリンラスロップ

@OlinLathrop-はい、悲しいことにここでStackExchangeの下票と閉票はかなりランダムに「授与」されます。非常に厳しいコミュニティ。

— ウルトラリスク

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質問への直接の答え

直列抵抗を使用してコンデンサをLEDに接続するだけの場合、あなたの質問に対する直接的な答えはまったくありません。これは、白色LEDが点灯するのに2.7 V以上かかるためです。データシートを確認してください。これらは通常3 Vを少し超える電圧を必要とします。

2つのオプションがあります。最も単純なのは、前方降下の少ないLEDを使用することです。20 mAで1.8 V降下する赤色LEDでこれを試してみましょう。つまり、フル充電時には、抵抗器の両端で2.7V-1.8V = 900 mVになります。フル充電時の最大輝度（20 mA）が必要な場合、900mV / 20mA = 45Ωの抵抗が必要です。47Ωの一般的な公称値を選択しましょう。

容量と抵抗が得られたので、時定数を計算できます。150Fx47Ω= 7050 s = 118分= 2時間です。完全に充電されると、LEDはほぼ完全な輝度になり、ゆっくりと減衰します。突然外に出る固定の制限はないため、何かを選択する必要があります。5 mAが十分に薄暗いため、アプリケーションで有効に点灯しなくなったとしましょう。抵抗両端の電圧は、47Ωx 5mA = 240mVになります。一定の電圧がかかっているLEDの最初の近似を使用すると、コンデンサの電圧は2 Vになります。

問題は、2時間の時定数で2.7 Vから2.0 Vに減衰するのにどのくらいの時間がかかるかです。つまり、時定数は.3、つまり2100秒、つまり35分です。実際の値は、LEDにいくつかの有効な直列抵抗があり、したがって時定数が増加するため、少し長くなります。

より良い方法

上記はあなたの質問に答えようとしますが、懐中電灯には役立ちません。懐中電灯の場合は、できるだけ長く、明るさを最高輝度に近づけておく必要があります。これは、スイッチング電源を使用して行うことができます。これは、ワットをワットに出力し、いくらかの損失を加えますが、電圧と電流の異なる組み合わせです。したがって、私たちは利用可能な必要な総エネルギーを見て、特定のボルトとアンペアをあまり心配しません。

コンデンサのエネルギーは次のとおりです。

E = \frac{C \times V^{2}}{2}

$E = \frac{C \times V^2}{2}$

Cがファラッド、Vがボルト、Eがジュールです。

\frac{150 F * (2.7 V)^{2}}{2} = 547 J

$\frac{150F * (2.7V)^2}{2} = 547 J$

スイッチング電源には、動作するための最小電圧が必要です。1 Vまで動作できるとしましょう。これは、回路が抽出できないキャップに残っているエネルギーを表します。

\frac{150 F * (1.0 V)^{2}}{2} = 75 J

$\frac{150F * (1.0V)^2}{2} = 75 J$

したがって、スイッチング電源で使用可能な合計は547 J-75 J = 470 Jです。低電圧のため、スイッチング電源の損失は非常に大きくなります。最終的に利用可能なエネルギーの半分だけがLEDに供給されるとしましょう。これにより、236 JのLEDが点灯します。

次に、LEDに必要な電力を確認する必要があります。元の白色LEDに戻って、いくつかの数字を選びましょう。きれいに光らせるには、20 mAで3.5 Vが必要だとしましょう。3.5V * 20 mA = 70 mWです。（236 J）/（70 mW）= 3370秒、または56分。それが終わると、光はすぐに消えてしまいますが、それまではかなり安定した明るさになります。

— オリン・ラスロップ
ソース

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はい！抵抗器が必要です。抵抗を使用しない場合、キャップはLEDを介して瞬時に放電します。抵抗器の抵抗により、LEDが点灯し続ける時間が決まります。

LEDの仕様を見て、LEDを駆動するのに必要な電流量を判断する必要があります。V = IRを使用して必要な抵抗の抵抗値を計算できることがわかったら。R = V / Iを解く

抵抗がわかれば、電流を調べることができ、電流を使用して、C = It / Vを使用して電流が持続する時間を計算できます。tを解くと、t = CV / Iが得られ、数秒で出力されます。

お役に立てば幸いです！

— スポンジボブ
ソース

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I

$I$

それは本当です。コンデンサの電圧はVi * e ^（-t / RC）に等しくなります。Viは初期電圧です。

— スポンジボブ

計算が間違っています。ダイオードは、キャップ電圧がLEDの順方向電圧まで低下するとオフになります。したがって、ダイオード電圧が2.49の場合、ほぼ瞬時にオフになり、2.1の場合、さらに時間がかかります。

— のSzymonBęczkowski

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代替アプローチ：20ma：40mwで2Vを消費する標準の赤/緑/黄色のLEDを想定します。コンデンサは、1/2 CV ^ 2ジュールのエネルギーを保存します：300J。つまり、300 / 0.04 = 7500秒または約2時間です。ただし、実際には、電圧が光を出力するレベルよりもかなり急速に低下するため、すべてのエネルギーを取り出すことはできません。私は、「薄暗い」まで約30分、そしておそらくさらに15分間のかすかな光を推定します。

編集：ところで、あなたのコンデンサはほぼ確実に150mFであり、それはあなたにその1/1000、または数秒を与えます。

（白色LEDを簡単に照らすには、3つのNiMH単三電池を試してください。これにより、ほぼ正確な電圧が得られます）

— pjc50
ソース

OPが指定する「明るい白色LED」

— Anindoゴーシュ

360F .... yesファラッドウルトラキャップは存在しますが、2.7Vのみです。したがって、ほとんどの白色LEDには2つのシリーズが必要です...後でリンクを探します

— スプーン

www.easby.com/nesscap/medium_snap.php ...これらはflashlighf / torchサイズについてです

— スプーン

私は1つ4無料ここに着いたcdiweb.com/ProductDetail/...

— スカイラー