Lumière d'accentuation LED qui s'atténue lentement lorsqu'elle est retirée de la source d'alimentation

Nous avons tous joué avec différents transformateurs et alimentations qui ont un indicateur LED qui s'éteint avant de s'éteindre complètement lorsque l'alimentation est débranchée.

Je travaille sur la conception d'une lumière d'accentuation qui impliquerait une source de lumière en cristal translucide (probablement en résine ou en verre si je peux trouver un fournisseur bon marché) contenant des LED et certains appareils électroniques, et une base qui fournirait du courant électrique. Pour les joueurs, cela peut ressembler un peu à une pierre Welkynd. Ma question est la suivante: quelle est la manière la plus simple de ralentir lentement les LED (disons en 2 à 10 secondes) lorsque le cristal est retiré de la base? Similaire au transformateur débranché, mais avec une gradation intentionnelle et contrôlée.

Je viens d'acheter des LED et je prévois de construire un système de test au cours des deux prochains mois. Ces LED sont dans une bande de 5 mètres divisée en 3 séries de LED fonctionnant en parallèle et évaluées à 12v. Je ne connais pas l'intensité nominale des LED, mais je suppose que dans la gamme 20ma (ce que j'ai lu est moyen pour un blanc brillant). J'utiliserai probablement 4 séries totalisant 12 LED dans la version de test. Lien de bande LED

Si j'ai le transformateur de l'alimentation CA intégré dans la base, je devinais que je pouvais utiliser un certain nombre de condensateurs en parallèle avec une résistance pour stocker l'électricité et la décharger lentement dans les LED. Mais je suis un passionné autodidacte, donc je ne sais vraiment pas si cela fonctionnerait réellement. Je ne connais pas non plus le nombre et les capacités nominales des condensateurs et des résistances dont j'aurais besoin.

Si j'ai le transformateur intégré dans le cristal, le transformateur et le redresseur conserveraient une petite quantité d'électricité, mais je ne pense pas que ce serait presque suffisant pour fournir l'effet que je recherche, donc quelque chose d'autre devrait être ajouté pour le faire durer plusieurs secondes.

Une batterie nicad avec électronique de contrôle est littéralement mon dernier recours pour obtenir cet effet, et je vais probablement abandonner l'idée avant de programmer mon propre circuit imprimé.

Voilà ma principale question. Si quelqu'un veut réfléchir à la façon de connecter le cristal à la base, je suis ouvert aux suggestions. Mon plan initial était simplement d'avoir une connexion directe de cuivre à cuivre avec la base. Mais j'ai récemment envisagé un système de charge électromagnétique (semblable à un powermat ou à ces lampes de poche rechargeables sans fil que mon père a). Le problème avec le sans fil est de fournir une alimentation constante aux LED, bien qu'il soit plus sûr. J'ai également déjà beaucoup appris sur la construction de l'alimentation à partir de la lecture de ce site SE, mais si quelqu'un a des suggestions à ce sujet aussi, je suis à l'écoute. Pour la version de test, je le raccorderai probablement à une alimentation d'ordinateur ou à un ordinateur portable si je peux en trouver un 12v chez Goodwill ou dans le magasin de pièces électroniques local.

Si je fais fonctionner le modèle de test, je prévois d'en construire peut-être une douzaine pour l'éclairage d'accentuation dans ma maison.

La question a suffisamment suscité mon intérêt pour mettre en place une expérience. J'ai changé les paramètres de la question dans un aspect clé: au lieu d'une bande de LED avec plusieurs LED en série, j'ai branché 3 LED bleues (V _f = ~ 2,8 Volts chacune) en parallèle , avec une seule résistance de 100 Ohms pour limiter le courant à tous 3, à un 0,047 Farad, type de pièce de monnaie de 5,5 Volts "supercap de carte mère".

Je sais, partager une résistance est vraiment une mauvaise pratique, alors utilisez simplement des résistances séparées pour votre propre expérience.

Le supercap a été chargé à partir d'une paire de piles alcalines AA (~ 3,12 Volts à travers le condensateur après 3 minutes), puis les fils de la batterie ont été retirés.

^{simuler ce circuit - Schéma créé à l'aide de CircuitLab}

Alors que l'effet de gradation était un résultat attendu, les résultats étaient surprenants: les LED sont restées allumées à une intensité décroissante pendant plus d'une minute après avoir débranché la batterie. Voici la vidéo que j'ai prise de l'expérience.

La raison pour laquelle les LED sont restées allumées beaucoup plus longtemps que prévu est qu'une LED typique continue à être allumée à bien moins de 5% de son courant nominal - Dans le cas des LED que j'ai utilisées, à environ 1 minute, elles étaient bien visibles , s'il est faible, avec un simple 1 mA réparti entre les trois.

Les LED se sont finalement estompées au néant après peut-être 15 minutes.

Conclusions :

• Une capacité beaucoup plus petite que le supercondensateur Farad 0,047 utilisé ici serait préférée pour le but envisagé.
• Si l'on doit utiliser une bande de LED 12 Volt 20 mA, au lieu de LED en parallèle, alors un ensemble de 3 de ces supercaps de pièces en série fonctionnerait: la capacité résultante d'environ 0,0157 Farad fournira une durée de gradation plus proche de l'objectif de l'OP de 2 à 10 secondes, au lieu de la gradation insupportablement longue de 1 minute observée dans la vidéo.
• La raison pour laquelle certains calculs de capacité précédemment publiés, y compris mon propre commentaire de 0,5 Farad, étaient loin de la réalité, est que la réduction du flux de courant dû à la décharge, c'est-à-dire l'effet très gradateur recherché, n'était pas expliquée.
• Pour tous les commentaires qui pourraient survenir au sujet de l'ESR "inacceptablement élevé" de ces supercaps de carte mère, il est clair que la théorie doit être soutenue par une expérimentation pratique, comme c'est le cas pour cette réponse.

Le supercondensateur que j'ai utilisé est vendu moins de 2 $ la paire , y compris l'expédition internationale, sur eBay:

Pas tout à fait les dizaines ou les centaines de dollars que j'avais mentionnés, ainsi que d'autres.

Addeddum grâce à la discussion avec @DavidKessener :

• Si vous utilisez plusieurs supercondensateurs en série et chargés à une tension plus élevée pour la chaîne que la tension nominale du condensateur individuel, des résistances de polarisation sont nécessaires pour prolonger la durée de vie des condensateurs. Sans cela, les condensateurs se chargeront de manière inégale et finiront par mourir plus rapidement.
• Sur la base de cette note de Maxwell , et en prenant un courant de fuite par condensateur de 10 uA ( le courant de fuite réel de ces bouchons particuliers est beaucoup plus faible, donc encore plus sûr ), nous obtenons une valeur de 55 kOhm pour les résistances de polarisation à passer 10 x 10 = 100 uA, alors ajoutez 3 nouvelles Résistances 56k comme ci-dessous, pour utiliser une alimentation 12 Volt et une bande LED 12 Volt

^{simuler ce circuit}

Le TL494 est généralement utilisé dans les alimentations en tant que mécanisme de contrôle pour un commutateur buck ou boost, mais peut également être facilement utilisé pour le contrôle PWM d'une LED car chacun de ses transistors de sortie peut absorber 200mA.

Jetez un œil au rapport d'application TI SLVA001E, "Conception de régulateurs de tension de commutation avec le TL494 (Rev. E)", pour voir comment le mettre en mode asymétrique et utiliser le DTC pour contrôler la sortie PWM; un circuit RC sur la broche DTC devrait être suffisant pour réduire progressivement le rapport cyclique lors du retrait de l'appareil.

ÉDITER:

Voici un circuit non optimisé qui peut être utilisé. Notez que le luminaire aura besoin de sa propre alimentation pour fonctionner.

^{simuler ce circuit - Schéma créé à l'aide de CircuitLab}

S1 peut être un microrupteur à levier ou une sorte de paire de contacts pontés avec un matériau conducteur. Lorsque S1 est fermé, le DTC est maintenu à 0 V, ce qui permet un rapport cyclique PWM maximal et donc la luminosité des LED. Lorsque S1 est désengagé, C1 se charge lentement à travers le diviseur de tension R1 / R2, augmentant lentement la tension DTC et réduisant ainsi le cycle de service PWM à 5%.