|
|
本帖最后由 comicfansh 于 2026-3-22 16:06 编辑
基于电容/电阻降压原理制作的符合安规及节能要求的LED指示灯
之前我发过帖子如何改造插座的指示灯（拆解公牛和正泰排插，分析LED和氖泡指示灯频繁自爆的原因 - 拆机乐园 数码之家 (mydigit.cn)）。
论坛“qrut”也发表过制作LED指示灯驱动电路的教程（给家里电源插线板做几个驱动大幅降低指示灯功耗 - 创意DIY 数码之家 (mydigit.cn)）。
我再来抛砖引玉一下，制作超级节能省钱的，符合安规的，寿命可用十年的LED指示灯。
想要更节能就得抛弃电阻降压，改用阻容降压。指示灯也要选择高亮LED，而不是普亮LED或者氖泡。
阻容降压的工作原理是利用电容在市电220V 50Hz频率下产生的容抗来限制最大工作电流。虽然有流过电容的电流，但在电容器上并不产生功耗，因为如果电容是一个理想电容，则流过电容的电流为虚部电流，它所作的功为无功功率。电容器上再串联一个阻性元件（例如LED），则阻性元件两端所得到的电压和它所产生的功耗完全取决于这个阻性元件的特性，也就是说只要选择合适的降压电容以得到合适的电流，LED两端的电压就是LED伏安特性图中该电流对应的电压，例如10UA 2.5V，功率0.000025W，非常省电。而电阻降压的绝大部分电能都浪费在电阻发热上。
火线输入串联10欧姆 1瓦保险电阻，然后串联220PF安规Y电容，两个极性相对的1N4004二极管串联在一起，将首尾并联在Y电容的两脚上，Y电容输出脚与零线分别接入整流桥MB10的交流输入引脚，整流桥直流输出引脚串联蓝色高亮LED，10UF电解电容与LED并联。
电路图如下
实物图
FR保险电阻，根据整流桥的峰值电流参数（一般为25~30A）可选取10~100欧，因为电容上电时相当于短路，保险电阻可限制上电时的峰值电流，保护整流桥及后级元件不被冲击烧毁，短路保护过流保护等都靠这颗保险电阻。Cin降压电容应选择安规Y电容，安规Y电容失效时不会短路而其他电容则可能会短路，保障后级不会因为降压电容失效而放烟花。而使用CBB电容的阻容降压电源都是缩水操作，安全没保障。电容值应根据LED的工作电流而选择，而LED的工作电流又取决于光效及使用环境的光照强度。这里用了一颗十年前的蓝色高亮LED，2.5V 10微安即可达到白天室内识别亮度，如果在暗室使用，电流还能再减小。根据电容—电流计算公式：C(PF)=14.5I(UA)，10微安电流应使用145PF，相近规格的电容是220PF(15UA)或100PF(7UA)，取稍大的220PF电容以提高LED亮度。降压电容应并联放电电阻，避免断电后电容放电而电到人，放电电阻的阻值应根据电容放电公式计算：V(t) = V₀ * e^(-t / RC)，这里可以在线计算电容充放电时间计算器 - 全能计算器 (pingflash.com)。
根据经验，放电电阻应为电容容抗的100倍以上。我直接不算容抗用电流来算更简单，计算220V时流过电阻的电流，应小于降压电容提供的电流15微安的百分之一，即0.15微安，得电阻值1467M。淘宝搜索高阻值电阻，竟然要1块钱一颗0805 1000M电阻，买不起，拜拜，再了个见。为了省钱，寻找常见的高阻态元件来代替高阻值电阻。这里用两颗1N4004二极管，根据威世的规格书，1N400X系列的最大反向电流是5微安，看起来太大了。但是，根据反向电压百分比与反向电流关系图找到当25℃ 55%（220/400=55%）电压比例时，反向电流约为0.1微安，刚好符合要求。
正反串联两颗二极管，使其在交流电正负周期都保持高阻态。整流桥应选择耐压400V以上的，现在整流桥比4颗整流二极管还便宜，还更容易焊接。整流后的脉动直流电通过电容滤波使其更加平稳，减小LED频闪。滤波电容的计算公式为：C(UF)=0.5I(UA)/fΔV，f是输入交流电的频率50Hz，ΔV是预期的输出电压的纹波电压。一般要求电源的纹波电压不大于输出电压的10%，即10%*2.5=0.25V，计算得电容值为0.6UF。一般来说，电容越大，纹波电压越小。可以用电解电容，也可以用贴片瓷片电容0.68UF以上，耐压6.3V以上都可以，想要更安全的可以选择耐压400V以上的，但要兼顾容量和体积。刚好有颗拆机件10UF 50V电解电容，顺便测试把电容值加大10倍后，频闪会不会消失。
利用各种拆机件组装好PCBA，夹好电源线，上电点火，没炸！按下开关约1秒后LED逐渐亮起，连续开合开关5次，都没有出现爆炸，断电后检查各个元件也没有明显发热，证明电路应该正常工作。
这个电路与有频闪的佛山照明LED球泡的相似，但此改进版指示灯用手机1/4000S快门也拍不到频闪。证明加大输出滤波电容确实能减少频闪。
更简单的电阻降压电路，使用五年前的无极性双向高亮LED，10微安电流时亮度更高，所以应串联20M电阻。
电热毯的高挡位时开关直通，指示灯高亮，低挡位是串联1N4007二极管半波整流，电流只有一半，指示灯微亮，所以指示灯串联的电阻只需要接一颗10M 1/4W电阻即可。
低挡位10微安时亮度
高挡位20微安时亮度
手机1/4000S快门拍摄高低挡位都有明显频闪，但人眼感觉看不出来。
成本计算：
原指示灯电路为普亮LED串联150K电阻，电流1.4mA，功率约0.3W，一年耗电量2.628度。按照广东居民用电价格0.6元/度来计算，一年电费1.5768元。
电容降压驱动电路（每100个元件单价）的成本为保险电阻0.04元，安规Y电容0.07，1N4004二极管*2共0.04，整流桥0.03，10UF电解电容0.03（改用1UF贴片电容为0.01），高亮LED0.02，PCB0.02，元件总成本共0.25元。功率极小，功率表测都测不出来，只能按理论值估算，一年耗电量约0.0005度，电费0.0003元。真是超级省电超级省钱，就是做起来比较麻烦，如果使用双面板和贴片元件，PCBA的体积还能缩小50%以上，约花生大小。
电阻降压驱动电路，无极性双向高亮LED0.06，10M电阻0.02，元件总成本0.08元，一年耗电量0.042度，电费0.025元。简单易做还省钱。
原装的普亮LED串联150K电阻电路简直是电老虎电费小偷，而且无良厂家将电阻和LED都超极限使用，耐压均不足，散热也差，很容易坏掉（例如这帖子修插排LED指示灯（图文） - 拆机乐园 数码之家 (mydigit.cn)）。
如果更换成超级节能的电容降压LED驱动电路，只需要使用58日就可以回本。如果更换成电阻降压无极性双向LED电路，回本时间更短只需要19日。我后悔我太懒了，改得太晚了，白花花的银子被小小的LED指示灯偷走了。
看到这里还有人守着原装的电老虎普亮LED+电阻，悄无声息地偷电费而无动于衷吗？
注意：以上各个公式各个经验只是为了简单易用，详细推导过程请自行学习。
|
本帖子中包含更多资源
您需要 登录 才可以下载或查看，没有账号？立即注册
x
打赏
-
查看全部打赏
|
IP归属地
雷达卡
发表于 
提帖卡
置顶卡
锁帖卡
解锁卡
显目卡
千斤顶
发表于 
