电容降压原理与LED微光灯

电容降压原理与ＬＥＤ微光灯:lx.nj
一、阻容降压原理:
电容降压的工作原理并不复杂。

他的工作原理是利用电容在一定的交流信号频率下产生的容抗来限制最大工作电流。

例如,在50Hz的工频条件下,一个1uF的电容所产生的容抗约为3180欧姆。

当220V的交流电压加在电容器的两端,则流过电容的最大电流约为70mA。

虽然流过电容的电流有70mA,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。

根据这个特点,我们如果在一个1uF的电容器上再串联一个阻性元件,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。

例如,我们将一个110V/8W的灯泡与一个1uF的电容串联,在接到220V/50Hz的交流电压上,灯泡被点亮,发出正常的亮度而不会被烧毁。

因为110V/8W的灯泡所需的电流为8W/110V=72mA,它与1uF电容所产生的限流特性相吻合。

同理,我们也可以将5W/65V的灯泡与1uF电容串联接到220V/50Hz的交流电上,灯泡同样会被点亮,而不会被烧毁。

因为5W/65V的灯泡的工作电流也约为70mA。

因此,电容降压实际上是利用容抗限流。

而电容器实际上起到一个限制电流和动态分配电容器和负载两端电压的角色。

电容降压式简易电源的基本电路如图1，C1为降压电容器，D2为半波整流二极管，D1在市电的负半周时给C1提供放电回路，D3是稳压二极管，R1为关断电源后C1的电荷泄放电阻。

在实际应用时常常采用的是图2的所示的电路。

当需要向负载提供较大的电流时，可采用图3所示的桥式整流电路。

二、器件选择:
1.电路设计时，应先测定负载电流的准确值，然后参考示例来选择降压电容器的容量。

因为通过降压电容C1向负载提供的电流Io，实际上是流过C1的充放电电流Ic。

C1容量越大，容抗Xc越小，则流经C1的充、放电电流越大。

当负载电流Io小于C1的充放电电流时，多余的电流就会流过稳压管，若稳压管的最大允许电流Idmax小于Ic-Io时易造成稳压管烧毁。

2.为保证C1可靠工作，其耐压选择应大于两倍的电源电压。

3.泄放电阻R1的选择必须保证在要求的时间内泄放掉C1上的电荷。

三、设计举例：
图2中，已知C1为0.33μF，交流输入为220V/50Hz，求电路能供给负载的最大电流。

C1在电路中的容抗Xc为：
Xc=1 /（2 πf C）= 1/（2*3.14*50*0.33*10-6）= 9.65K
流过电容器C1的充电电流（Ic）为：
Ic = U / Xc = 220 / 9.65 = 22mA。

通常降压电容C1的容量C与负载电流Io的关系可近似认为：C=14.5I，其中C的容量单位是μF，Io的单位是A。

电容降压式电源是一种非隔离电源，在应用上要特别注意隔离，防止触电。

四、电容降压在微光灯中的应用：
在院落与走廊、楼梯、客厅～～等场所，夜晚需要有灯光照明。

如果采用市面上流行的电子节能灯，通常最便宜的价格为五￥，最小耗电量为五瓦。

以每晚点亮十小时计算，每个月约耗电一度半，一年下来约耗电１８度。

在ＺＪ地区每度电费六角，一年下来，每盏灯约耗电费十元八角。

以曾经租住过的民房来看，四层楼的楼梯和门厅至少需要五盏小夜灯；这样一来，每年此项的电费开销就达五十四元。

如果算上这五盏灯通常大概可以使用一年的零售价，连同电费，每年此项就得开销近百元。

实际上在走廊与楼梯等场合，夜晚并不需要那么强的光线，只要有近似月光那末点光亮即可。

如果是采用ＬＥＤ微光灯，五盏灯的零售价大约才十元。

由于ＬＥＤ微光灯的耗电极小，所以通常不设开关；在原始安置费用中，采用ＬＥＤ微光灯，就几乎相当于不用买灯泡。

这五盏灯一年的电费通常不到一度，折合费用才几角￥。

而且ＬＥＤ微光灯的寿命比人的寿命还长，几乎不用考虑以后更换灯泡的问题。

这样一来，在某些场合采用ＬＥＤ微光灯，就只是目前安装节能灯费用的五分之一。

五、ＬＥＤ微光灯的具体配置与做法：
根据俺前年在ＺＪ那边几个月的实验与实际应用，最简易的做法是：每盏ＬＥＤ微光灯采用两只高效白光ＬＥＤ发光二极管，正负极相互呈并连对接状态，然后串连一只0.01uf／400V 的小电容，为防止瞬间电流过大，通常再串连一只５Ｋ的小电阻。

（这只５Ｋ小电阻的耗电相当于那两只ＬＥＤ发光二极管，但要讲保险就用５Ｋ。

）
〔下面是电路图与样品；四只零件通常约耗资一元。

〕
目前这种微光灯还未见有成品上市，通常都是自制。

最简单的办法是：取一只报废的灯泡，小心砸去玻璃部分；将上述的发光电路（一共四只零件，体积小于一毫升。

）装在一只小玻璃瓶里（装医药针剂的那种）。

将接线焊在灯头上，然后将小玻璃瓶用热溶胶粘在灯头上。

这是对已有灯座的照明线路上的应用，如果是在装修前就打算这样做，可以连灯座都不用；因为每节省一只灯座的２￥钱，几乎就够一只微光灯连续点亮一百年的。

六、ＬＥＤ微光灯的电路数据：
以目前技术指标的高亮白光ＬＥＤ发光二极管的状态，最佳的照明效果为三毫安电流；但做为微光灯，从一毫安电流起就可以有夜间照明效果。

根据测试，当采用0.01uf电容时，白光ＬＥＤ的电压降约三伏，5Ｋ电阻在0.6毫安电流的时候，电压降为３伏。

这样一来，一
共是６伏电压降＊0.6毫安的电流＝3.6mw的电力消耗，连续一年的理论用电量大约为0.0315度；按0.6元一度来算，大约折合人民币2分。

这种微光灯的好处不单是节电，更重要的是房客不用在黑暗中摸索开关，晚上可以直接看到某些场所的状态和地面，感觉极大的方便；至于家庭安全与利于电视微光摄像头监控方面，那就更是不用多说。

关于微光灯，本版早年就做过努力；当时用的是废旧荧光灯管，比这ＬＥＤ节电，发光面积大很多，但体积也大很多，安装时没这种ＬＥＤ灯方便；具体做法在版内发过专帖，也是利用电容提供微量电力的特殊做法。

七、ＬＥＤ微光灯的继续升级：
如果讲究继续提高发光效率，可以采用稍微复杂点的电路，即可提高一倍的发光效率，方法是：将电容降压后的线路改成桥式全波整流，两只发光ＬＥＤ呈首尾相接的串连状态，或者是只用一只白光ＬＥＤ。

此举需要增加四只小整流管，约耗资四角，但可以将每只ＬＥＤ发光管里的电流提高一倍。

如果有心情，可以加大电流与发光ＬＥＤ的数量，将这种电路做成小台灯，配上声控电路，做到平时微光状态，有声响就大亮一分钟，也很实用。

本版一向提倡节电节能，如今社会又提倡低碳生态，这种节电的微光灯虽然节电不多，但成千上万的累计起来，就是一笔很大的电力；至少，对于ＬＺ那边那种每家四层楼的住宅，每年可节约近百￥的电费开支。

按这样来计算，通常每个百户人家的村落，每年可因此节电一千八百度；因此节约下的一千多￥电费与灯管费用，够村里的阅览室每天免费放电视节目给村民们看，或是给老人、学生们订阅十几份报刊杂志的。