LED-Akzentlicht, das beim Entfernen von der Stromquelle langsam gedimmt wird

Wir haben alle mit verschiedenen Transformatoren und Netzteilen gespielt, deren LED-Anzeige gedimmt ist, bevor sie vollständig ausgeht, wenn das Netzteil vom Stromnetz getrennt wird.

Ich arbeite daran, ein Akzentlicht zu entwerfen, das eine durchscheinende Kristalllichtquelle (wahrscheinlich aus Harz oder Glas, wenn ich einen billigen Lieferanten finde) enthält, die LEDs und bestimmte Elektronik enthält, sowie eine Basis, die elektrischen Strom liefert. Für Gamer könnte es wie ein Welkynd Stone aussehen. Meine Frage ist, wie man die LEDs am einfachsten langsam dimmt (z. B. über 2-10 Sekunden), wenn der Kristall von der Basis entfernt wird. Ähnlich wie der nicht angeschlossene Transformator, jedoch mit einem absichtlichen und kontrollierten Dimmen.

Ich habe gerade ein paar LEDs gekauft und plane, in den nächsten ein oder zwei Monaten ein Testsystem zu bauen. Diese LEDs befinden sich in einem 5-Meter-Streifen, der in 3 parallel laufende LED-Serien unterteilt ist und eine Nennspannung von 12 V aufweist. Ich kenne die Amperezahl der LEDs nicht, aber ich schätze im Bereich von 20 mA (was ich gelesen habe, ist durchschnittlich für helles Weiß). Ich werde wahrscheinlich 4 Serien mit insgesamt 12 LEDs im Testaufbau verwenden. LED-Streifenverbindung

Wenn ich den Transformator aus Wechselstrom in die Basis eingebaut habe, könnte ich eine Reihe von Kondensatoren parallel zu einem Widerstand verwenden, um Strom zu speichern und ihn langsam in die LEDs zu entladen. Aber ich bin ein Autodidakt, also weiß ich ehrlich gesagt nicht, ob das tatsächlich funktionieren würde. Ich kenne auch nicht die Anzahl und Nennwerte der Kondensatoren und Widerstände, die ich benötigen würde.

Wenn ich den Transformator in den Kristall eingebaut hätte, würden der Transformator und der Gleichrichter eine kleine Menge Strom behalten, aber ich denke nicht, dass es fast ausreichen würde, um den gewünschten Effekt zu erzielen, also müsste etwas anderes sein hinzugefügt, damit es einige Sekunden dauert.

Eine Nicad-Batterie mit Steuerelektronik ist buchstäblich mein letzter Ausweg, um diesen Effekt zu erzielen, und ich werde die Idee wahrscheinlich aufgeben, bevor ich meine eigene Leiterplatte programmiere.

Das ist meine Hauptfrage. Wenn jemand darüber nachdenken möchte, wie der Kristall mit der Basis verbunden werden kann, bin ich offen für Vorschläge. Mein ursprünglicher Plan war es, einfach eine direkte Kupfer-Kupfer-Verbindung mit der Basis herzustellen. Aber ich habe kürzlich über ein EM-Ladesystem nachgedacht (ähnlich einer Powermat oder diesen kabellosen wiederaufladbaren Taschenlampen, die mein Vater hat). Das Problem mit dem drahtlosen Netzwerk besteht darin, die LEDs gleichmäßig mit Strom zu versorgen, obwohl dies sicherer ist. Ich habe auch schon einiges über den Aufbau des Netzteils gelernt, indem ich diese SE-Site durchgesehen habe, aber wenn jemand auch Vorschläge dazu hat, bin ich ganz Ohr. Für den Testaufbau werde ich es wahrscheinlich an ein Computer-Netzteil oder ein Laptop-Netzteil anschließen, wenn ich bei Goodwill oder im örtlichen Elektronikfachgeschäft ein 12-V-Netzteil finde.

Wenn ich das Testmodell zum Laufen bringe, plane ich, möglicherweise ein Dutzend davon für die Akzentbeleuchtung in meinem Haus zu bauen.

Die Frage weckte mein Interesse genug, um ein Experiment durchzuführen. Ich habe die Parameter der Frage in einem wesentlichen Aspekt geändert: Anstelle eines LED-Streifens mit mehreren in Reihe geschalteten LEDs habe ich 3 blaue LEDs (jeweils V _f = ~ 2,8 Volt) parallel angeschlossen , mit einem einzigen 100-Ohm-Widerstand, um den Strom auf alle zu begrenzen 3, zu einem 0,047 Farad, 5,5 Volt Münztyp "Motherboard Supercap".

Ich weiß, dass das Teilen eines Widerstands eine wirklich schlechte Praxis ist. Verwenden Sie also einfach separate Widerstände für Ihr eigenes Experiment.

Die Superkappe wurde aus einem Paar AA-Alkalizellen (~ 3,12 Volt über dem Kondensator nach 3 Minuten) geladen, dann wurden die Drähte zur Batterie herausgezogen.

^{simulieren Sie diese Schaltung - Schema erstellt mit CircuitLab}

Obwohl der Dimmeffekt ein erwartetes Ergebnis war, waren die Ergebnisse verblüffend: Die LEDs blieben nach dem Trennen der Batterie über eine Minute lang mit abnehmender Intensität beleuchtet . Hier ist das Video, das ich von dem Experiment gemacht habe.

Der Grund, warum die LEDs so viel länger als erwartet leuchten, ist, dass eine typische LED weiterhin bis weit unter 5% ihres Nennstroms leuchtet. Bei den von mir verwendeten LEDs waren sie nach etwa 1 Minute gut sichtbar , wenn dunkel, mit nur 1 mA zwischen allen drei.

Nach vielleicht 15 Minuten wurden die LEDs endgültig dunkel.

Schlussfolgerungen :

• Eine viel kleinere Kapazität als der hier verwendete 0,047 Farad-Superkondensator wäre für den vorgesehenen Zweck bevorzugt.
• Wenn ein 12-Volt-20-mA-LED-Streifen anstelle von parallelen LEDs verwendet werden muss, funktioniert ein Satz von 3 dieser Münz-Superkappen in Reihe: Die resultierende Kapazität von etwa 0,0157 Farad liefert eine Dimmdauer, die näher am OP-Ziel von liegt 2 bis 10 Sekunden anstelle der unerträglich langen 1-minütigen Dimmung im Video.
• Der Grund, warum einige zuvor veröffentlichte Kapazitätsberechnungen, einschließlich meines eigenen 0,5-Farad-Kommentars, weit von der Marke entfernt waren, liegt darin, dass der reduzierende Stromfluss aufgrund der Entladung, dh der angestrebte sehr dimmende Effekt, nicht berücksichtigt wurde.
• Für alle Kommentare, die sich zu dem "inakzeptabel hohen" ESR dieser Motherboard-Supercaps ergeben könnten, ist klar, dass die Theorie durch praktische Experimente gestützt werden muss, wie dies für diese Antwort getan wurde.

Der von mir verwendete Superkondensator wird bei eBay für weniger als 2 USD pro Paar , einschließlich internationalem Versand, verkauft:

Nicht ganz die zehn oder hundert Dollar, die ich und andere zuvor erwähnt hatten.

Addeddum dank Diskussion mit @DavidKessener :

• Wenn mehrere Superkappen in Reihe geschaltet und auf eine höhere Spannung für den String als die Nennspannung des einzelnen Kondensators geladen werden, sind Vorspannungswiderstände erforderlich, um die Lebensdauer der Kondensatoren zu verlängern. Ohne diese laden sich die Kondensatoren ungleichmäßig auf und sterben schließlich schneller ab.
• Basierend auf dieser Maxwell-Appnote und einem Leckstrom pro Kondensator von 10 uA ( der tatsächliche Leckstrom dieser speziellen Kappen ist viel niedriger, also noch sicherer ) erhalten wir einen Wert von 55 kOhm für den Durchgang von Vorspannungswiderständen. Fügen Sie 10 x 10 = 100 uAalso 3 neue hinzu 56k-Widerstände wie unten, zur Verwendung einer 12-Volt-Versorgung und eines 12-Volt-LED-Streifens

^{simulieren Sie diese Schaltung}

Der TL494 wird normalerweise in Netzteilen als Steuermechanismus für einen Buck- oder Boost-Switcher verwendet, kann jedoch auch problemlos für die PWM-Steuerung einer LED verwendet werden, da jeder seiner Ausgangstransistoren 200 mA aufnehmen kann.

Sehen Sie sich den TI-Anwendungsbericht SLVA001E "Entwerfen von Schaltspannungsreglern mit dem TL494 (Rev. E)" an, um zu erfahren, wie Sie ihn in den Single-Ended-Modus versetzen und den DTC zur Steuerung des PWM-Ausgangs verwenden können. Eine RC-Schaltung am DTC-Pin sollte ausreichen, um das Tastverhältnis beim Entfernen des Geräts schrittweise zu verringern.

BEARBEITEN:

Hier ist eine nicht optimierte Schaltung, die verwendet werden kann. Beachten Sie, dass das Gerät eine eigene Stromversorgung benötigt, damit es funktioniert.

^{simulieren Sie diese Schaltung - Schema erstellt mit CircuitLab}

S1 kann entweder ein Hebel-Mikroschalter oder eine Art Kontaktpaar sein, das mit leitendem Material überbrückt ist. Wenn S1 geschlossen ist, wird der Fehlercode auf 0 V gehalten, was ein maximales PWM-Tastverhältnis und damit eine LED-Helligkeit ermöglicht. Wenn S1 deaktiviert ist, lädt sich C1 langsam über den Spannungsteiler R1 / R2 auf, erhöht langsam die DTC-Spannung und reduziert dadurch das PWM-Tastverhältnis auf 5%.