Berechnung der Entladezeit von 12-V-LED-Leuchten, die mit AA-Batterien betrieben werden

Wenn es sich um 12-Volt-LEDs handelt, warum versorgen Sie sie dann mit 9 V nominal (6 x 1,5-Volt-Batterien)? Angenommen, dies ist ein Tippfehler oder kann anderweitig erklärt werden, sehen Sie sich Seite 2 des Datenblatts Ihrer Batterie an - dort erfahren Sie, wie Sie die Leistung der Batterie erwarten können, wenn Sie ihr eine konstante Leistung entnehmen.

Ich denke, Sie werden etwas weniger als 1 Stunde von der Batterie bei einer Entladung von ~ 500 mA erhalten, wenn die Klemmenspannung von 1,5 Volt auf 1,2 Volt abfällt (Grafik oben rechts).

Wenn Sie die Helligkeit konstanter halten möchten, sollten Sie die Verwendung eines Boost-Reglers in Betracht ziehen.

Sie möchten einen konstanten Strom von 12 V erhalten, um die LEDs mit 1,5-V-Batterien zu betreiben.

Sie benötigen einen Aufwärtswandler, wie andere vorgeschlagen haben, um die 1,5 V auf 12 V anzuheben. Leistungsumwandlungen sind nicht ideal, und alle spannungsändernden Geräte verbrauchen/verschwenden einen Teil der Eingangsspannung bei ihrer Arbeit. Das Konstantstromdiagramm im Datenblatt ist bedeutungslos, da ein Aufwärtswandler eine variable Strommenge bei einer variablen Frequenz und / oder einem variablen Tastverhältnis zieht.

Bei den LEDs fragen Sie nach:

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

Unabhängig von der Umwandlungsmethode benötigen Sie die gleiche Eingangsleistung von der Batterie, die die LEDs ausgeben sollen. Aufwärtswandler sind sehr effizient, haben jedoch damit verbundene Verluste.

Pbattery = PboostLoss + Pled

Und

P = I * E

Damit ein Aufwärtswandler ein konstantes P aus der Batterie ziehen kann, muss ich bei abnehmendem E zunehmen, wodurch die Batterie noch schneller entladen wird, wodurch ihre Spannung schneller abfällt usw. usw. Das ist der Grund, warum es nicht einfach ist oder endgültige Antwort, wie lange sie für Ihre Anwendung reichen. LTSpice ist hilfreich, um solche Dinge in die Zeit zu integrieren, aber ich bin mir nicht sicher, ob Sie die Entladung einer AA-Batterie richtig modellieren können.

Für diese Frage fallen mir nur zwei "Absolute" ein:

1. In identischen Schaltungen laufen doppelt so viele parallel geschaltete Batterien doppelt so lange. Batterien entladen gemeinsam konstante Leistung.

2. Doppelt so viele Batterien in Reihe müssen weniger intensiv und/oder häufiger aufgeladen werden, um 12 V zu erreichen, wodurch Schaltverluste reduziert werden. Batterien entladen gemeinsam konstante Leistung.

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Ein Aufwärtswandler: https://www.pololu.com/product/799

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

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Ist es richtig, wenn ich annehme, dass es die 6 LEDs parallel für 1500480 = 3,125 Stunden mit Strom versorgen kann?

Nicht genau.

Erstens, basierend auf den Bildern und den bereitgestellten Spezifikationen, haben diese LED-Lampen jeweils 8 Parallelschaltungen von 3 LEDs und 1 Widerstand. Für 1 W bei 12 V bedeutet das 80 mA oder jeweils 10 mA. Unter der Annahme einer Durchlassspannung von 3,3 V bedeutet dies einen Widerstand von (12 V - (3,3 Vf * 3)) / 0,01 A = 210 Ohm. Bei einem konstanten Widerstand, aber abnehmender Spannung, nimmt auch der Strom durch die Glühbirne ab, wodurch die resultierende erwartete Lebensdauer der Batterie eine Kurve wird.

So bedeuten 8 210-Ohm-Widerstände parallel eine 31,25-Ohm-Last pro Glühbirne, und 8 Glühbirnen parallel sind ungefähr 3,2 Ohm. ABER da es sich um 3 LEDs mit einem Widerstand handelt, gibt es eine Grenze dafür, wie niedrig die Spannung sein kann und die LEDs trotzdem leuchten. In der Praxis ist alles unter 10 V zu niedrig für die Beleuchtung. Das bedeutet, dass 2 V, geteilt durch 8 Batterien, ein Abfall von 0,25 V sind. Wir werden 0,3 V verwenden, da die Datenblätter einen 1,2-V-Drain-Punkt angeben.

Sie haben auf Seite 1 des Datenblatts bemerkt, dass ein konstanter Stromverbrauch von 500 mA die erwartete Kapazität des Akkus auf 1500 mAh bringt. Das ist nah genug an Ihrer Last, um genau auf Ihre Bedürfnisse einzugehen. Aber das Datenblatt enthält auch einige Grafiken aus dem wirklichen Leben.

Das erste Diagramm rechts zeigt die Konstantstromleistung bei drei Drain-Spannungen. Eine 500-mA-Last entlädt die Batterien in knapp 1 Stunde auf 1,2 V. Entleert sich in etwas mehr als 2 Stunden auf 0,8 V.

Aber das andere Diagramm oben rechts des Industriestandardtests zeigt eine Lichtaufnahme von 3,3 Ohm, was ein genaueres Diagramm liefert. Wie oben erwähnt, ändert sich die Stromaufnahme, wenn sich die Batterie entlädt. Eine Batterie mit einer 3,3-Ohm-Last entlädt sich in 2 Stunden auf 1,2 V und in 7 Stunden auf 0,8 V.

In der Praxis erhalten Sie also bei einer Beleuchtung bis zu einer Entladung von 0,3 V an jeder Batterie etwa 2 Stunden durchgehendes Licht.

Gibt es eine Möglichkeit, die LED-Helligkeit auf optimalem Niveau zu halten (nicht von den erschöpfenden Batterien betroffen)

Da ein Vorschaltwiderstand je nach Eingangsspannung schwankt und Direktbatterien diese Spannung schwanken, müssen Sie die Spannung erhöhen. Ein Step-up- oder Boost-Schaltregler kann dies tun. Unter Berücksichtigung des Wirkungsgrads von 80 bis 90 % können Sie ungefähr eine Stunde länger solide Beleuchtung erhalten, bevor die Batterien aus praktischen Gründen vollständig entladen sind (0,8 V sind für 1,5-V-Alkalibatterien tot). Sie können noch mehr erreichen, indem Sie eine extreme Version des Aufwärtsschaltreglers verwenden, und das ist eine Joule-Thief-Schaltung.

Die Zeit, die zum Entladen der Batterien benötigt wird, beträgt mAh (Kapazität einer Batterie)/480 mA. Ihre Antwort ist richtig. Wenn Sie Ihre LEDs auf konstanter Helligkeit halten möchten, können Sie versuchen, einen Joule-Dieb zu verwenden.

Die von Ihnen erwähnten LEDs benötigen keinen Konstantstrom, da sie für den Betrieb mit 12 V ausgelegt sind und die erforderlichen Widerstände enthalten. Sie können einen einfachen Step-up-Regler wie Doktor verwenden, der zuvor in einem Kommentar erwähnt wurde. Ich wäre mit den auf XL6009 basierenden Reglern von ebay einverstanden, da ihre Spezifikation ausreichend zu sein scheint. Überprüfen Sie YouTube, es gibt ein Video von jemandem, der ein 50-W-LED-Licht aus einem XL6009-Regler baut. Diese billigen Regler versorgen die LEDs mit konstanter Helligkeit, solange die Batterien genug Saft in sich haben, unabhängig von der abfallenden Spannung.

Überprüfen und stellen Sie die Ausgangsspannung auf 12 V ein, bevor Sie die LEDs anschließen, nur um sicherzugehen, da diese Aufwärtsmodule viel mehr Spannung ausgeben können, als die LEDs verarbeiten können.

Sie benötigen Konstantstrom für die LEDs. Der beste Weg, die Batterielebensdauer zu maximieren, ist die Verwendung eines DC-DC-Wandlers, der einen konstanten Strom liefert. Günstigste Lösung - ein LED-Treiber von eBay