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微小功率的LED用的最多的就是阻容降压,然后限流点亮串联的LED。由于简单的阻容降压先天低效,只好串联LED提升工作电压来尽可能的提高效率,但由于LED的分散性,质量不好的先坏,串联起来的寿命远远低于单个LED的平均寿命。元器件简单降低成本,寿命还不会太长,两点都符合厂家经营之道,因此,这种先天缺陷的设计就成了市场主流。

下图是某个品牌3W LED灯泡的电路,该电路负载部分是一个560欧电阻和5个LED串联,供电部分是阻容降压后桥式整流,电解电容滤波后得到大约18V的直流电, 220V侧通过大约57毫安的工作电流。算下来功率220 * 57 / 1000 = 12.54VA,灯泡标称3W,好到计量插座测得只有1W,功率因数只有可怜的0.08,这种垃圾货却符合某大国一级能耗标准[习惯就好,砖家们订立的脑残标准多了去了]。

市面上几乎所有的小功率LED灯泡全是按照这种阻容降压整流再点亮LED的原理制作的,当然,全是绿色节能的“典范”,符合某国一级能耗标准。市面上大部分小功率5V充电头的功率因数接近0.5,远超普通的小功率LED节能灯,用来DIY小功率LED灯再好不过,借着一堆认证的优势,轻松把那些品牌小功率LED灯全部踩在脚下。

下面以做一个小夜灯为例,论述一下利用起来手头闲置的5V充电头。

小夜灯固然卖的(尤其网上)很多,而且便宜,高价的当然也有,适合高品位时间不富裕的人士。DIY一个低耗电光线柔和的小夜灯难度很小,却能解决漆黑夜晚上厕所看不清路[开灯太刺眼]的烦恼考虑到多数年青人手头充电头一堆,太多了根本用不上,扔了不仅可惜还危害环境 [外面的塑料或者树脂壳子很难自然降解,里面还有各种电阻、电容、电感、IC等元器件。电阻和电感上的漆皮、电容的电解液等都严重危害环境,IC封装的树脂也很难自然降解],留着没什么用还占地方。于是打算就用5V充电头供电长明(商业上一般小夜灯的方案是220V阻容降压点亮LED,耗电大效率低,高档一点的还有红外、声音等感应功能,耗电更大效率更低,因为感应电路需要始终通电,这部分功率远超LED光源自身),光源来自一个5毫米白光LED(拆自坏玩具车车灯),串一个大约1KΩ 1/8W电阻防止电流过大烧毁LED [请注意拆件下来的电阻阻值,尤其色环电阻比较常见,在没有表而且电阻上没有标注阻值的情况下,可以考虑人工算出色环电阻阻值,网上查查各种色环代表什么意思]。因为草帽头白光LED导通电压3V左右,工作电流一般不超过20毫安,5V电压供电时,限流电阻最好不要低于100欧姆,电阻过小容易烧坏LED

考虑到长期通电,设计上需要尽可能降低损耗,测试过几个闲置的5V电源的损耗作为候选。这些电源每个上面都有一堆几乎相同的认证标识,但实测结果嘛就是另外一回事了... 值得一提的是这里计算损耗用伏安VA,而非业界流行的瓦W。其实小功率开关电源即使满负荷,功率因数也极少超过0.5,空载更是惨不忍住,很多国货不足0.1(甚至低到0.01),不用瓦W计算怎么去遮丑低效的电路呢?商人都懂质量好未必收益好,无底线的虚假广告+软文宣传是赚钱的法宝,其实何止LED光源,这是时代的商业文化,起码这片土上如此。

适配器实拍[旁边是一个5毫米草帽LED焊了一个1K欧电阻和USB口连线]


 

5V适配器损耗实测,容易看出基本分两档,有些电源可真不敢恭维,功率低[没准还虚标]损耗还大。

理论上能耗等级越高越好,个别厂家乱标的当然也有,这里就不说是谁家了,没有标注等级的一般低于III级。

候选电源

220V侧电流(mA)

能耗等级

备注

苹果手机充电头5V 1.0A

0.173

V

带载LED

微软手机充电头5V 900mA

0.254

V

带载LED

Mophie 无线充电源5V 3.0A

0.234

VI

带载LED

老飞利浦手机充电头5V 650mA

0.356

无标注

带载LED

TPLink路由器电源5V 600mA

1.221

无标注

空载

水星路由器电源5V 600mA

1.220

无标注

空载

杂牌台灯电源 海尔5V 550mA

0.977

无标注

啸叫













最终选用了淘汰的微软手机充电头
5V供电[实际大于3V就行],实测总输入功率0.056VA,即使功率因数1.0[实际远远达不到],算下来1年消耗不足0.5度电。LED发光亮度跟月光接近,对我而言刚刚好。如果觉得光线还不够柔和,LED可以用保鲜膜包一下(或半透明热缩管封一下等措施)5V电源负载率很低,LED耗电占总功率的15%左右,电源自身损耗占了大约85%。如果觉得光线太暗,可以适当减小电阻增加电流从而增加亮度,例如1K欧姆电阻改为680或470330220欧姆等。

原理就这么简单,如下图。


夜间实拍


容易看出,以上方案需要的部件不多[供电头,线,电阻,LED],操作简单[接上就行,如不亮换下LED方向再接上就亮],废物利用[用不上的充电头和线、废玩具车车灯和电阻],成本低廉[元器件不花钱],耗电极低[上面的是0.056VA],光线柔和[月光相当],更重要的是安全高效[手机充电头各种国际认证可有一堆,业界那些廉价低效的小功率LED灯电路能过什么级别的认证],供电和发光部件可以USB插接分离,灯坏了换灯,电源坏了换电源,LED也可选喜欢的颜色,电源当然也可以非5V,常见的9V12V等均可,甚至可以用古董铁芯电源,就算交流输出也行,无非并联2LED极性相反都亮(封装在一起的双向LED也有出售)。

如果用较大功率的灯盘替换简单的
 LED+限流电阻方案,长明灯摇身一变就成为照明灯,用更大功率的充电头供电以及更大功率的灯盘,照明灯功率也会更大。如果用成串的彩色LED代替上述普通白光LED+限流电阻,加个时序通断电路就能起到装饰作用。

如果用两节1.5V的5号电池供电能让上述发光器件(一个白光LED和一个1K电阻)连续亮一个月不止,即使一枚3V的纽扣电池也能连续亮一个星期以上,如果用电池夹或者热缩管固定好再加个开关,就成为一个简易的手电筒。