LED節(jié)能指示燈電路測試分析

　　前些天在討論LED指示燈時，有人提到用電容限流，我認為這是個減少損耗的好辦法，只是單個指示燈本身功率很小，節(jié)省總量有限。

　　一般用于插線板或某些電器上的指示燈，多半是用1/4w 220k電阻直接串聯(lián)一個紅色LED燈珠，這樣一個指示燈，耗電約0.2w，算是很小了，不過如果是長年亮著，一年也要耗電約1.75度，如果把全國所有的這種LED指示燈都算起來，還是比較可觀的。這種電路，真正耗電的大頭都在電阻上，而燈珠的耗電微乎其微，如果改用電容降壓限流，就可以大大較少損耗。不過，電容限流有一個缺點，那就是在通電瞬間，如果交流電不是正好在電壓為0的狀態(tài)，就會有很大的沖擊電流，所以，還得串聯(lián)一個適當?shù)碾娮鑱矸乐辜与娝查g的大電流沖擊。另外，多次看到這種LED指示燈損壞，分析原因是LED只串一個電阻就接上去，在交流電的負半周會有高反向電壓將LED擊穿，而LED屬于二極管的一種，一次擊穿（也就是達到反向擊穿電壓，但電流很?。┎粫p壞，二次擊穿（電流較大，內(nèi)部發(fā)熱嚴重，導致半導體晶格損壞）會損壞，為了避免反向電壓損壞LED，應該加一個二極管來進行保護。

　　經(jīng)過分析，大致確定節(jié)能指示燈電路如下

　　為了進行測試，準備了耐壓1kv的高耐壓瓷片電容0.01μ、4700p各一個（不過這些電容是便宜貨，實測電容容量大約只有標稱的一半），1/4w 10k、20k電阻各一個，3mm紅色LED燈珠兩個，整流二極管1N4007一個，帶插頭的線一根，接線座一個

　先按電路將0.01μ電容、20k電阻、二極管和LED焊一起，插到接線座上測試燈亮，與插線板上的指示燈（220k電阻串1N4007和3mm紅色LED）對比，亮度略小，不過做指示燈足夠了改用4700p電容，亮度還要小一些。

　　下一步就是沖擊測試，把插頭連續(xù)插拔不小于100次，串了20k電阻后，理論上最極端狀態(tài)下（交流電的負峰值拔掉，電容反向充電到最大，正峰值插上去，使電阻和LED承受雙倍峰值電壓）脈沖電流31mA，不應該有問題。測試通過。

　　然后是測試LED燈珠的耐大脈沖電流測試，也就是去掉20k電阻，如果LED能承受，那么電路的損耗會更小。連續(xù)插拔100次，發(fā)現(xiàn)亮度越來越小，最后只在插上去瞬間閃一下。把燈珠取下來，用萬用表測量，發(fā)現(xiàn)已經(jīng)嚴重漏電，LED報廢了。測試看來，是大電流的沖擊造成LED內(nèi)部局部損壞漏電，而不是一次性徹底損壞。

　　LED的耐沖擊電流是多少呢，網(wǎng)上查了一下，3毫米的紅色LED最大脈沖電流是75mA。如果使用10k電阻，即使電壓上升到250v，極端狀態(tài)下最大峰值電流也就70mA，使用10k電阻應該足夠。

　　換了另一個LED燈珠，電阻換成10k，連續(xù)插拔了100多次，亮度看不出變化，拆下LED用萬用表測量，幾乎測不到漏電，跟測試前完全一樣。也就是說，串10k電阻完全滿足要求。

　　0.01μ的電容在50Hz時，容抗Rc=1/（2πfC）=1/（6.28*50*0.01*10^-6）=318.5k，有這么大的容抗，10k或20k電阻對電流影響很小，忽略不計，于是交流電流為220/318.5k≈0.69mA，這是按正弦波交流電計算的有效電流，LED和二極管平分這個電流，LED電壓約1.8v，二極管電壓約0.7v，平均電壓約1.3v，消耗功率1.3v*0.69mA≈0.9mw，電阻上的功率為（0.69mA）^2*10kΩ≈4.8mw，一共耗電5.7mw，也就是0.0057w，只有原指示燈電路的1/35，不間斷使用大約20年才耗電1度，而亮度比串聯(lián)220k電阻差得不明顯，亮度足夠了，我這電容實際容量小近一半，亮度也沒小多少。如果電容容量小一半，則電流下降一半，電阻上消耗的功率下降到原來的1/4，約1.2mw，LED和二極管耗電下降一半，約0.45mw，總耗電約1.65mw，69年才耗電1度。

　　從材料成本來說，我這網(wǎng)購的電容20只0.8元，每只0.04元，二極管的網(wǎng)上報價也差不多0.04元一個，大批量購買會更便宜，材料成本增加不到0.1元，不但每年（不間斷使用情況下）節(jié)約用電約1.7度，而且LED有二極管保護，不用再擔心損壞。