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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。
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470或330或220欧姆等。
原理就这么简单,如下图。