Wie misst man die Lebensdauer/Kapazität von Alkalibatterien in der Praxis LED-Schaltung?

Ich habe ein LED-Licht, das drei 1,5-V-ALKALINE-Batterien in Reihe verwendet. Die Kapazität des Akkus ist jedoch nicht kennzeichnend. Wenn ich ein Multimeter mit diesen drei Batterien in Reihe schalte und die LED einschalte, beträgt der Strom 76 mA. Ich habe auch die Spannung zwischen den LEDs gemessen und sie beträgt 2,77 V.

Wenn ich annehme, dass die Kapazität der Batterien 2200 mAh beträgt (ich habe es auf WIKI gefunden, es hieß für Alkalibatterien, beträgt die Kapazität unter 50 mA konstanter Entnahme 1800 ~ 2600 mAh).

Meine Frage ist, was ist die Lebensdauer dieser LED-Leuchte? Kann ich das aus 2200mAh/76mA=28,94h berechnen? Oder wird es auch von der LED-Betriebsspannung beeinflusst? Der andere Teil in der LED-Schaltung ist nur ein PIR-Sensor, ich denke, er wird nicht viel Strom ziehen.

Sie haben die Spannung zwischen den LEDs oder über jeder LED gemessen?
@S.Ramjit 6 parallel geschaltete LEDs, ich habe die Spannung über ihnen gemessen.

Antworten (2)

Die Spannung einer AA-Alkalibatterie beginnt bei 1,5 und fällt auf 0,8 V ab. Dies macht Alkali zu einer schlechten Wahl für die Stromversorgung einer LED. Sie möchten eine flachere Entladungskurve. Li-Ion ist eine viel bessere Wahl. Sie könnten diese LEDs problemlos mit einer einzigen 18650-Batterie versorgen.

Die Lebensdauer wird durch die Entladungsrate bestimmt. Bei 25 mA erwarten Sie 3000 mAh. Bei 100 mA erwarten Sie 2500 mAh. Siehe Spezifikationen des ENERGIZER E91. Der Mittelpunkt wäre 2750 mAh.

Drei AA-Alkalibatterien in Reihe haben eine Entladekurve von 4,5 V bis 2,6 V. Ein besserer Wert wäre 11 Ω, was Ihnen 75 mA am 3,6-V-Mittelpunkt zwischen neuen 4,5 V und einer Entladung auf 2,77 V geben würde.

Jede dieser LEDs muss/sollte einen Strombegrenzungswiderstand haben. Sie haben 76 mA gemessen, was nur für die Batteriespannung zu diesem Zeitpunkt gültig ist. Die Spannung nimmt kontinuierlich ab, ebenso wie der Strom.

Zunächst müssen Sie den Strom angeben, der für die gewünschte Helligkeit benötigt wird. Verwenden Sie einen Online-Rechner, um den Wert des optimalen Widerstands zu ermitteln. Ich mag den Widerstandsrechner der Hobby Hour LED-Serie

Bei 75 mA verbraucht jede LED 12,5 mA.

Ein 3,6 V 18650 Li-Ion entlädt sich auf 3,2 V, eine viel flachere Kurve. Bei 4,5 V würde eine LED mit einem Vf von 2,77 einen 140-Ω-Widerstand für 12,5 mA verwenden. Für 12,5 mA bei mindestens 2,77 V wäre der optimale Widerstand 10 Ω. Der zu verwendende Widerstand würde mit der Mittelpunktspannung von 3,6 V berechnet, was 66 Ω entspricht. Aber der Helligkeitsbereich würde sich bemerkbar machen. Dadurch erhalten Sie durchschnittlich 45 mW pro LED oder 270 mW für alle 6 LEDs. Bei einer Batteriekapazität von ≈2750 mAh würde sich eine Lebensdauer von 36,66 Stunden bei einem durchschnittlichen Wirkungsgrad von 76 % ergeben.

Wenn Sie eine sehr konstante Helligkeit benötigen, ist ein Konstantstromregler erforderlich. so etwas wie ein On-Semi NSI45060JD würde gut funktionieren. Für eine höhere Effizienz kann ein schaltender Abwärtsregler besser geeignet sein. Ein TI TPS63030DSKR ist sehr einfach, mit geringer Teilezahl, klein und kostengünstig. Es würde sehr gut funktionieren, da der Wirkungsgrad zwischen 90 % bei 4,5 V und 80 % bei 2,4 V variieren würde. Es ist speziell für 2-3 Alkalibatterien der AA-Serie oder einen einzelnen NiMH- oder Li-Ion-Akku ausgelegt.

Ein Schaltregler würde etwa 10 % mehr Batterielebensdauer oder etwa 40 Stunden bringen.

Das OP fragt nicht nach der Auswahl der Batterie oder der Auswahl der Begrenzungswiderstände. Auch nichts über die Konsistenz der LED-Helligkeit. Das OP fragt, ob die Schätzung von 2200/76 richtig ist oder nicht. Ich sage, es ist richtig, und jeder Versuch einer "besseren" Schätzung wäre ein Übermaß an Genauigkeit für eine gegebene Information und daher Zeitverschwendung.
@AliChen keine Zeitverschwendung. Das OP muss verstehen, dass die 76-mA-Messung zu diesem Zeitpunkt nur bei der Batteriespannung gültig war. Es schien auch, dass das OP die Batterien ohne jegliche Regulierung direkt an die LEDs anschloss. Auch das wäre ein falsches Design und die Berechnungen der Batterielebensdauer wären unbeständig. Ich bleibe bei meinen Zahlen von 36 bis 40 Stunden und sage, dass Ihre Berechnung auf fehlerhaften Daten basiert und Sie deshalb um etwa 35% daneben liegen. LED-Design ist für mich ein Fulltime-Job.
Ich glaube du hast die Frage falsch verstanden. Das OP verbindet nichts, das OP hat ein bestimmtes handelsübliches Gerät, das bereits drei Batterien und einen PIR-Sensor VERWENDET. Und daher sehr wahrscheinlich einige Schalter. Und vielleicht ein Konstantstromtreiber. Und vielleicht vom Typ DC-DC. Und vielleicht verwendet er "Hochleistungs"-Batterien in Junk-Qualität von einem No-Name-Lieferanten. Alle Ihre bedingten Überlegungen sind falsch, unbegründet und basieren auf vielen Annahmen, die wahr sein können oder nicht.

Es spielt keine Rolle, wie hoch die Spannung an LEDs ist, 2,77 V sind für moderne LEDs ungefähr richtig. Allerdings sollten drei Alkalibatterien unter dieser bescheidenen Last mindestens 3,3 V bis 4,5 V liefern, also muss es einen anderen Schaltkreis (oder nur einen Widerstand) in Reihe mit diesem Bündel von LEDs geben. Aber egal, wichtig sind nur 76 mA. Ihre Schätzung ist richtig, eine Batterie von Elementen mit einer Kapazität von 2200 mAh (ich denke, das sind Elemente der Größe AA) hält etwa 28 Stunden bei einer Laderate von 76 mA.

EDIT: Sie können die Arbeitszeit als 2200/76 schätzen. Es wird eine gute grobe Schätzung sein. Sie können es nicht viel verbessern, indem Sie den LED-Spannungsabfall über die allmählich entleerende Batterie berücksichtigen, da das genaue Ergebnis vom Typ des LED-Treibers (einfacher Widerstand oder DC-DC-Wandler), der tatsächlichen Batteriekapazität unter dem angegebenen Laststrom (und dem Hersteller) abhängt. und Gesamttemperatur von Batterie und LEDs. Jede "bessere" Schätzung wird also höchstens zweifelhaft sein. Wenn Sie messen wollen, dann messen Sie einfach mit einer Stoppuhr.

Würde die Spannung nicht mit der Zeit abfallen? Wenn also die Spannung unter Entladung abfällt, gibt es einen Punkt, an dem die Durchlassspannung der LEDs nicht erreicht wird und die Batterien immer noch eine Spannung haben (da sie nicht vollständig entladen wurden). Müsste OP also nicht die Mindestkapazität kennen, die eine bestimmte Spannung ergibt, und dann entscheiden, wie viel Kapazität tatsächlich verfügbar ist?
@S.Ramjit, genauere Schätzungen kannst du nicht machen, da du/wir die Treiberschaltung nicht kennen. Es könnte ein Abwärtswandler sein, und wenn die Batteriespannung abfällt, steigt der Strom. Und Sie kennen weder die tatsächliche Kapazität Ihrer Batterien noch die Betriebstemperatur. Die einfache Schätzung ist also das Beste, was Sie tun können.
Ich versuche nicht, herablassend zu sein, und ich bin mir nicht sicher, ob dies die Frage von OP "entführt", aber wie wird der Strom ansteigen, wenn die Spannung abfällt? Alles andere, was Sie gesagt haben, verstehe ich jedoch.
@S.Ramjit, wenn die Taschenlampe (oder was auch immer) einen guten Konstantstrom-LED-Treiber (DC-DC-Umschalter) verwendet, liefert der Treiber konstante Leistung an die LEDs. Wenn die Batteriespannung abfällt, erhöht der LED-Treiber seinen Eingangsstrom, um die Ausgangsleistung konstant zu halten. Energiesparen am Arbeitsplatz.
Was Sie sagen, wäre wahr, wenn eine Alkalibatterie über ihre Lebensdauer 1,5 V halten würde. Ein Alkali hat eine Entladungsunterbrechung von 0,8 V. Deshalb benötigen LEDs 3 AA-Zellen. Selbst der Wirkungsgrad eines sehr guten Schaltreglers variiert um 10 % über die volle Entladekurve.
@ Missverstanden, was wäre in meiner Antwort oder meinen Kommentaren nicht wahr? Ich habe es nicht verstanden.
Beide. Dies ist höchstwahrscheinlich eine Widerstandsanwendung, und ein Regler würde keine viel bessere Batterielebensdauer erzielen, bestenfalls 10%. Bei 75 mA hat ein AA-Alkali mehr als 2200 mAh.
Wie misst man die Lebensdauer/Kapazität von Alkalibatterien in der Praxis LED-Schaltung?
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