LED节能指示灯电路测试分析

2017-04-11 19:23:36来源: EEWORLD 关键字:电路  LED

    eeworld网晚间报道:前些天在讨论LED指示灯时,有人提到用电容限流,我认为这是个减少损耗的好办法,只是单个指示灯本身功率很小,节省总量有限。

  一般用于插线板或某些电器上的指示灯,多半是用1/4w 220k电阻直接串联一个红色LED灯珠,这样一个指示灯,耗电约0.2w,算是很小了,不过如果是长年亮着,一年也要耗电约1.75度,如果把全国所有的这种LED指示灯都算起来,还是比较可观的。这种电路,真正耗电的大头都在电阻上,而灯珠的耗电微乎其微,如果改用电容降压限流,就可以大大较少损耗。不过,电容限流有一个缺点,那就是在通电瞬间,如果交流电不是正好在电压为0的状态,就会有很大的冲击电流,所以,还得串联一个适当的电阻来防止加电瞬间的大电流冲击。另外,多次看到这种LED指示灯损坏,分析原因是LED只串一个电阻就接上去,在交流电的负半周会有高反向电压将LED击穿,而LED属于二极管的一种,一次击穿(也就是达到反向击穿电压,但电流很小)不会损坏,二次击穿(电流较大,内部发热严重,导致半导体晶格损坏)会损坏,为了避免反向电压损坏LED,应该加一个二极管来进行保护。

  为了进行测试,准备了耐压1kv的高耐压瓷片电容0.01μ、4700p各一个(不过这些电容是便宜货,实测电容容量大约只有标称的一半),1/4w 10k、20k电阻各一个,3mm红色LED灯珠两个,整流二极管1N4007一个,带插头的线一根,接线座一个

    先按电路将0.01μ电容、20k电阻、二极管和LED焊一起,插到接线座上测试灯亮,与插线板上的指示灯(220k电阻串1N4007和3mm红色LED)对比,亮度略小,不过做指示灯足够了改用4700p电容,亮度还要小一些。

  下一步就是冲击测试,把插头连续插拔不小于100次,串了20k电阻后,理论上最极端状态下(交流电的负峰值拔掉,电容反向充电到最大,正峰值插上去,使电阻和LED承受双倍峰值电压)脉冲电流31mA,不应该有问题。测试通过。

  然后是测试LED灯珠的耐大脉冲电流测试,也就是去掉20k电阻,如果LED能承受,那么电路的损耗会更小。连续插拔100次,发现亮度越来越小,最后只在插上去瞬间闪一下。把灯珠取下来,用万用表测量,发现已经严重漏电,LED报废了。测试看来,是大电流的冲击造成LED内部局部损坏漏电,而不是一次性彻底损坏。

  LED的耐冲击电流是多少呢,网上查了一下,3毫米的红色LED最大脉冲电流是75mA。如果使用10k电阻,即使电压上升到250v,极端状态下最大峰值电流也就70mA,使用10k电阻应该足够。

  换了另一个LED灯珠,电阻换成10k,连续插拔了100多次,亮度看不出变化,拆下LED用万用表测量,几乎测不到漏电,跟测试前完全一样。也就是说,串10k电阻完全满足要求。

    电路计算分析:

  0.01μ的电容在50Hz时,容抗Rc=1/(2πfC)=1/(6.28*50*0.01*10^-6)=318.5k,有这么大的容抗,10k或20k电阻对电流影响很小,忽略不计,于是交流电流为220/318.5k≈0.69mA,这是按正弦波交流电计算的有效电流,LED和二极管平分这个电流,LED电压约1.8v,二极管电压约0.7v,平均电压约1.3v,消耗功率1.3v*0.69mA≈0.9mw,电阻上的功率为(0.69mA)^2*10kΩ≈4.8mw,一共耗电5.7mw,也就是0.0057w,只有原指示灯电路的1/35,不间断使用大约20年才耗电1度,而亮度比串联220k电阻差得不明显,亮度足够了,我这电容实际容量小近一半,亮度也没小多少。如果电容容量小一半,则电流下降一半,电阻上消耗的功率下降到原来的1/4,约1.2mw,LED和二极管耗电下降一半,约0.45mw,总耗电约1.65mw,69年才耗电1度。

  从材料成本来说,我这网购的电容20只0.8元,每只0.04元,二极管的网上报价也差不多0.04元一个,大批量购买会更便宜,材料成本增加不到0.1元,不但每年(不间断使用情况下)节约用电约1.7度,而且LED有二极管保护,不用再担心损坏。

    以上是eeworld电子工程网LED小编对关于LED节能指示灯电路测试分析资料的详细介绍,希望通过小编的讲解,能够给大家带来新的认识,关注eeworld,电子工程,将会给您介绍更多关于LED的相关知识。

关键字:电路  LED

编辑:王磊 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/LED/article_2017041112124.html
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现任华润矽威科技(上海)有限公司市场部经理/高工,上海市传感技术学会理事、副秘书长。

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