Cómo evitar que los LEDs se atenúen en un circuito pequeño

Question

He conectado un circuito sencillo (abajo) diseñado con la aplicación/sitio web "Every Circuit". Es un pequeño circuito de LEDs que se utiliza dentro de un accesorio de vestuario. Cuando se pulsa el interruptor principal, los 3 LEDs se encienden. Luego, cuando se presiona un gatillo de "empuje momentáneo", el otro LED verde (superior) se enciende. Todo funciona bien, pero cuando se presiona el gatillo, las 3 luces en serie parecen atenuarse ligeramente.

El "dim" se puede ver en este vídeo en Instagram (espero que lo puedas ver) https://www.instagram.com/p/Bqh2x6YDASG/

El oscurecimiento no me molesta demasiado, y puede que lo deje ya que añade un poco de carácter al modelo, pero me preguntaba si alguien sabe cómo arreglarlo para que los LEDs no se oscurezcan en absoluto.

Mis conocimientos de electrónica son extremadamente básicos. He oído hablar de usar un regulador de voltaje, pero no pensé que sería necesario ya que el circuito parecía funcionar bien cuando lo construí en "EveryCircuit.com".

Se agradece cualquier ayuda.

Answer 1

El LED se atenúa cuando cierras el interruptor porque estás tomando más corriente de la batería. La simulación que estás utilizando supone una batería ideal con 9V constantes. En realidad, el voltaje de la batería dependerá de la carga (consumo de corriente) y el voltaje caerá a medida que el circuito consuma más energía.

Tu esquema muestra que estás conduciendo los LEDs a una corriente alta. Encontrarás que muchos LED's son igual de brillantes con corrientes más pequeñas, como alrededor de 10mA. Yo recomendaría cablear los 3 LED's siempre encendidos en paralelo cada uno con su propia resistencia y utilizar valores de resistencia lo más grandes posibles (lo suficientemente pequeños para que los LED's sean lo suficientemente brillantes para ti pero lo más grandes posibles). Esto reducirá el consumo de corriente y resultará en una menor atenuación cuando actives el 4º LED con el interruptor.

simular este circuito - Esquema creado con CircuitLab

Los LEDs azules suelen necesitar más corriente para parecer brillantes. Los rojos suelen brillar con menos corriente.

Answer 2

Intenta modificar tu circuito para que se vea así

simular este circuito - Esquema creado con CircuitLab

Ahora vea lo que sucede cuando cierra el interruptor. Jeff Wahaus describió el efecto, pero esto te lo mostrará. Las baterías no son simples fuentes de voltaje - tienen lo que se llama impedancia de salida. Y, si lo piensas, esto tiene sentido. Si la impedancia de salida fuera cero, podrías obtener una corriente infinita cuando cortocircuitas las salidas de las baterías.

Answer 3

Me preguntaba si alguien sabe cómo solucionarlo para que los LEDs no no se atenúen en absoluto.

Una pila de 9V mejor lo haría. El uso de un LED más eficiente también sería de gran ayuda.

El tipo de pilas supone una gran diferencia. Tres pilas tipo moneda de 3V tendrían poca capacidad. Pero son de litio y tienen una curva de descarga plana, por lo que los LEDs siguen siendo más brillantes durante la vida útil de la batería.

Curva de descarga de tensión de una batería de litio.

Una pila de litio de 9V sería mucho mejor que una alcalina de 9V.

Con una resistencia de 100 Ω en los 3 LEDs, estás consumiendo sólo unos 5ma cuando la batería está fresca. Parece que los LEDs tienen una baja intensidad luminosa (mcd) y la batería es débil.

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Cuando se alimentan LEDs con una batería, es una buena idea utilizar LEDs de alta intensidad (más brillantes) y alta eficacia (más luz por vatio). Un buen LED cuesta unos 25 céntimos. Ese coste se recupera rápidamente con el ahorro de batería.

Para empezar, los LED que está utilizando no son muy brillantes. Si utiliza LEDs más brillantes, es posible que sus ojos no perciban ninguna diferencia.

Los mejores LEDs redondos de 5mm azules y verdes son actualmente los Cree C503B-BAN-CX y C503B-GAS-CB

Los LED del vídeo eran muy tenues, quizá tenían una intensidad luminosa de cien mcd. Los LEDs Cree tienen hasta 90500 mcd (verde) y 23500 mcd (azul). Ambos LEDs emiten aproximadamente el mismo número de fotones (µmols/s), es la sensibilidad percibida de tus ojos la que cambia la intensidad luminosa.

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Su simulación no está utilizando la tensión directa correcta. Los LEDs azules y verdes tienen una tensión directa de alrededor de 3V. Los rojos, naranjas y amarillos tienen unos 2V. Esto hace una gran diferencia cuando el voltaje de avance total para la cadena de 3 LEDs en serie es mayor que la batería de 9V. Especialmente cuando, con el uso, la batería se descarga hasta su tensión de corte (muerta).

He oído hablar de usar un regulador de voltaje, pero no pensé que sería ser necesario ya que el circuito parecía funcionar bien cuando lo construí en "EveryCircuit.com".

En realidad, para un circuito LED alimentado por batería, la opción típica es un controlador de corriente constante (CC). Aunque si se trata de encender un solo LED blanco, azul o verde, un regulador de voltaje de 3,3 V también funcionaría bien, ya que la diferencia entre la tensión de alimentación y la tensión de avance del LED no es tan grande, ya que la eficiencia es muy buena.

Hay muchos reguladores de corriente fabricados especialmente para pilas alcalinas, de litio, NiMH y LI-ion.

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Si bajas la corriente del LED azul Cree a 4 mA y la del verde a 1 mA, los LEDs seguirán emitiendo más de 200 mcd. Al reducir la corriente, la tensión de avance cae por debajo de los 3V. Entonces utilizas una tensión de alimentación de 3V-3,3V y el LED V _f de 2,9V para calcular los valores de las resistencias.

El problema de los controladores de CC de refuerzo alimentados por batería a baja corriente y bajo voltaje, es que la eficiencia no es grande. Para su proyecto sería más eficiente utilizar un convertidor de voltaje boost. Aumentar el voltaje de la batería a poco más de la tensión directa del LED.

Utilizando los LEDs Cree puedes hacer funcionar los LEDs verdes a 1 mA y los azules a 4 mA. Utilizando un convertidor de tensión de conmutación eficiente de baja corriente y baja tensión como el TI TPS61261 y ajustando la tensión de salida justo por encima de la tensión directa de los LEDs, tendrás un diseño muy eficiente.

Con un regulador de 3,3V, utilizas una resistencia de 400 Ω para los LEDs verdes y otra de 100 Ω para los azules. Si ajustas la tensión a 3V y luego utilizas una de 25 Ω para los azules y una de 100 Ω para los verdes, consigues una eficiencia aún mayor (≈10%).

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Resultado final

Utilizando un LED de alta intensidad puedes reducir el consumo de corriente de la batería para que el voltaje no caiga cuando enciendas un LED adicional.

Si utilizas una batería con suficiente capacidad, el voltaje no caerá cuando enciendas un LED adicional.