150 Farad电容器将点亮LED多长时间

我有一个手电筒发出的明亮的白色LED。Aproximatley用150法拉2.5伏电容器点亮多长时间。我需要电阻吗？如果有多少Ω？此处的电容器是maxwell 150法拉2.7伏升压电容器。

直接回答问题

假设您只是打算用一个串联电阻将电容器连接到LED上，那么直接回答这个问题根本没有时间。这是因为白色LED的照明电压超过2.7V。检查其数据表。这些东西通常需要3 V以上的电压。

有两种选择。最简单的方法是使用正向压降较低的LED。假设您使用红色LED尝试此操作，该LED在20 mA时的压降为1.8V。这意味着在充满电时，电阻两端将有2.7V-1.8V = 900 mV。如果要在充满电时获得最大亮度（即20 mA），则需要一个900mV / 20mA = 45Ω电阻。我们选择47Ω的常见标称值。

现在我们有了电容和电阻，我们可以计算时间常数，即150F x47Ω= 7050 s = 118分钟= 2小时。充满电时，LED几乎处于全亮度，然后缓慢衰减。没有突然消失的固定限制，因此我们必须选择一些东西。假设5 mA足够暗，以至于在您的应用中不再有用。电阻两端的电压为47Ωx 5mA = 240mV。使用具有恒定电压的LED的第一近似值，这意味着电容器电压为2V。

现在的问题是，在2小时的时间常数下从2.7 V衰减到2.0 V需要多长时间。那就是.3时间常数，即2100秒，即35分钟。由于LED也具有一些有效的串联电阻，因此实际值会更长一些，因此会增加时间常数。

更好的方法

上面的内容试图回答您的问题，但对手电筒没有用。对于手电筒，您要尽可能长时间保持接近全亮度。这可以通过开关电源来完成，该开关电源将瓦数输入转换为瓦数，加上一些损耗，但电压和电流的组合不同。因此，我们查看可用和所需的总能量，而不必担心特定的伏特和安培过多。

电容器中的能量为：

当C在法拉中，V在伏中时，则E在焦耳中。

开关电源将需要一些最低电压才能使用。假设它可以在低至1 V的电压下运行。这表示电路中无法提取的电容中剩余了一些能量：

因此，可用于开关电源的总功率为547 J-75 J = 470J。由于电压低，开关电源中的损耗将非常高。假设最后只有1/2的可用能量传递到LED。剩下的236 J可以点亮LED。

现在，我们需要查看LED需要多少功率。让我们回到原始的白色LED并选择一些数字。假设它需要3.5 V at 20 mA才能良好地发光。即3.5V * 20 mA = 70 mW。（236 J）/（70 mW）= 3370秒，即56分钟。最后，光会很快消失，但是直到那时您都将拥有相当稳定的亮度。

是! 您需要一个电阻。如果不使用电阻，则电容将在LED上瞬间放电。电阻器的电阻将确定LED保持点亮的时间。

您必须查看LED规格以确定驱动它需要多少电流。一旦知道了就可以使用V = IR计算所需的电阻器的电阻。求解R = V / I

一旦知道电阻，就可以找出电流，并使用电流可以使用C = It / V计算其持续时间。当您求解t时，您会得到t = CV / I，它将在几秒钟内出现。

希望有帮助！

替代方法：我假设一个标准的红色/绿色/黄色LED在20mA时需要2V电压：40mw。电容器存储1/2 CV ^ 2焦耳的能量：300J。这意味着300 / 0.04 = 7500秒或大约2个小时。但是，实际上，您不会将所有能量都消耗掉，因为电压将很快下降到低于可输出光的水平。我估计大约要等半个小时才能“昏暗”，甚至还有15分钟的微弱发光。

编辑：顺便说一下，您的电容器几乎肯定是150mF，这将为您提供1/1000的电容，或几秒钟。

（为方便点亮白色LED，请尝试使用3节NiMH AA电池，这几乎可以为您提供正确的电压）