本文是一個DIY小夜燈的簡易文檔,由于筆者水平有限,無法保證沒有錯誤和疏漏,為了避免碰瓷,做出如下聲明。

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微小功率的LED用的最多的就是阻容降壓,然后限流點亮串聯的LED。由于簡單的阻容降壓先天低效,只好串聯LED提升工作電壓來盡可能的提高效率,但由于LED的分散性,質量不好的先壞,串聯起來的壽命遠遠低于單個LED的平均壽命。元器件簡單降低成本,壽命還不會太長,兩點都符合廠家經營之道,因此,這種先天缺陷的設計就成了市場主流。

下圖是某個品牌3W LED燈泡的電路,該電路負載部分是一個560歐電阻和5個LED串聯,供電部分是阻容降壓后橋式整流,電解電容濾波后得到大約18V的直流電, 220V側通過大約57毫安的工作電流。算下來功率220 * 57 / 1000 = 12.54VA,燈泡標稱3W,好到計量插座測得只有1W,功率因數只有可憐的0.08,這種垃圾貨卻符合某大國一級能耗標準[習慣就好,磚家們訂立的腦殘標準多了去了]。

市面上幾乎所有的小功率LED燈泡全是按照這種阻容降壓整流再點亮LED的原理制作的,當然,全是綠色節能的“典范”,符合某國一級能耗標準。市面上大部分小功率5V充電頭的功率因數接近0.5,遠超普通的小功率LED節能燈,用來DIY小功率LED燈再好不過,借著一堆認證的優勢,輕松把那些品牌小功率LED燈全部踩在腳下。

下面以做一個小夜燈為例,論述一下利用起來手頭閑置的5V充電頭。

小夜燈固然賣的(尤其網上)很多,而且便宜,高價的當然也有,適合高品位時間不富裕的人士。DIY一個低耗電光線柔和的小夜燈難度很小,卻能解決漆黑夜晚上廁所看不清路[開燈太刺眼]的煩惱考慮到多數年青人手頭充電頭一堆,太多了根本用不上,扔了不僅可惜還危害環境 [外面的塑料或者樹脂殼子很難自然降解,里面還有各種電阻、電容、電感、IC等元器件。電阻和電感上的漆皮、電容的電解液等都嚴重危害環境,IC封裝的樹脂也很難自然降解],留著沒什么用還占地方。于是打算就用5V充電頭供電長明(商業上一般小夜燈的方案是220V阻容降壓點亮LED,耗電大效率低,高檔一點的還有紅外、聲音等感應功能,耗電更大效率更低,因為感應電路需要始終通電,這部分功率遠超LED光源自身),光源來自一個5毫米白光LED(拆自壞玩具車車燈),串一個大約1KΩ 1/8W電阻防止電流過大燒毀LED [請注意拆件下來的電阻阻值,尤其色環電阻比較常見,在沒有表而且電阻上沒有標注阻值的情況下,可以考慮人工算出色環電阻阻值,網上查查各種色環代表什么意思]。因為草帽頭白光LED導通電壓3V左右,工作電流一般不超過20毫安,5V電壓供電時,限流電阻最好不要低于100歐姆,電阻過小容易燒壞LED

考慮到長期通電,設計上需要盡可能降低損耗,測試過幾個閑置的5V電源的損耗作為候選。這些電源每個上面都有一堆幾乎相同的認證標識,但實測結果嘛就是另外一回事了... 值得一提的是這里計算損耗用伏安VA,而非業界流行的瓦W。其實小功率開關電源即使滿負荷,功率因數也極少超過0.5,空載更是慘不忍住,很多國貨不足0.1(甚至低到0.01),不用瓦W計算怎么去遮丑低效的電路呢?商人都懂質量好未必收益好,無底線的虛假廣告+軟文宣傳是賺錢的法寶,其實何止LED光源,這是時代的商業文化,起碼這片土上如此。

適配器實拍[旁邊是一個5毫米草帽LED焊了一個1K歐電阻和USB口連線]


 

5V適配器損耗實測,容易看出基本分兩檔,有些電源可真不敢恭維,功率低[沒準還虛標]損耗還大。

理論上能耗等級越高越好,個別廠家亂標的當然也有,這里就不說是誰家了,沒有標注等級的一般低于III級。

候選電源

220V側電流(mA)

能耗等級

備注

蘋果手機充電頭5V 1.0A

0.173

V

帶載LED

微軟手機充電頭5V 900mA

0.254

V

帶載LED

Mophie 無線充電源5V 3.0A

0.234

VI

帶載LED

老飛利浦手機充電頭5V 650mA

0.356

無標注

帶載LED

TPLink路由器電源5V 600mA

1.221

無標注

空載

水星路由器電源5V 600mA

1.220

無標注

空載

雜牌臺燈電源 海爾5V 550mA

0.977

無標注

嘯叫













最終選用了淘汰的微軟手機充電頭
5V供電[實際大于3V就行],實測總輸入功率0.056VA,即使功率因數1.0[實際遠遠達不到],算下來1年消耗不足0.5度電。LED發光亮度跟月光接近,對我而言剛剛好。如果覺得光線還不夠柔和,LED可以用保鮮膜包一下(或半透明熱縮管封一下等措施)5V電源負載率很低,LED耗電占總功率的15%左右,電源自身損耗占了大約85%。如果覺得光線太暗,可以適當減小電阻增加電流從而增加亮度,例如1K歐姆電阻改為680或470330220歐姆等。

原理就這么簡單,如下圖。


夜間實拍


容易看出,以上方案需要的部件不多[供電頭,線,電阻,LED],操作簡單[接上就行,如不亮換下LED方向再接上就亮],廢物利用[用不上的充電頭和線、廢玩具車車燈和電阻],成本低廉[元器件不花錢],耗電極低[上面的是0.056VA],光線柔和[月光相當],更重要的是安全高效[手機充電頭各種國際認證可有一堆,業界那些廉價低效的小功率LED燈電路能過什么級別的認證],供電和發光部件可以USB插接分離,燈壞了換燈,電源壞了換電源,LED也可選喜歡的顏色,電源當然也可以非5V,常見的9V12V等均可,甚至可以用古董鐵芯電源,就算交流輸出也行,無非并聯2LED極性相反都亮(封裝在一起的雙向LED也有出售)。

如果用較大功率的燈盤替換簡單的
 LED+限流電阻方案,長明燈搖身一變就成為照明燈,用更大功率的充電頭供電以及更大功率的燈盤,照明燈功率也會更大。如果用成串的彩色LED代替上述普通白光LED+限流電阻,加個時序通斷電路就能起到裝飾作用。

如果用兩節1.5V的5號電池供電能讓上述發光器件(一個白光LED和一個1K電阻)連續亮一個月不止,即使一枚3V的紐扣電池也能連續亮一個星期以上,如果用電池夾或者熱縮管固定好再加個開關,就成為一個簡易的手電筒。