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AC 110v LED 小夜燈 第二彈 ─ 幫光控小夜燈平反

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發表於 2013-9-12 02:28:50 | 顯示全部樓層 |閱讀模式
本帖最後由 robotai 於 2013-9-12 02:30 AM 編輯

這是繼上一篇 AC 110v驅動的耐開關LED燈 的延伸,前文在這,
http://bbs.pigoo.com/thread-46640-1-1.html

上一篇是分析穩壓電容的重要性及選用的值,接下來要分析的是光控小夜燈的電路。
原始的參考電路來自,便宜的「超省電 3個 LED 自動小夜燈 套件」,
http://bbs.pigoo.com/thread-36975-1-1.html

先把原始電路轉畫出來如下。
AC_LED_CDS_1.jpg

看過之前討論,一開始大家的疑問主要有兩個,
1. Q1的E,C極直接串地,會不會有短路問題?
2. 白天時,CDS電阻低,Q1直接導通,電流都流到Q1去,LED雖然不亮,但這樣那有省電?

一開始我也是覺得白天時那有省電?但在發完前一篇後,有一天突然想到一個重要的原因。
這兩個問題其實都是歸因到同一個,來看一下這兩個電路,
AC_LED_CDS_2.jpg AC_LED_CDS_3.jpg

電路一的跟電路二都是使用阻容限流,所以電路一跟電路二都會約流過平均12mA的電流,但是兩個電路的AB點間的電壓有何不同呢?
沒錯,由於相同電流的關係,所以,
電路一的AB間平均電壓為1x12mA=0.012V
電路二的AB間平均電壓為100x12mA=1.2V
這就是那兩個問題的答案,
1. Q1的E,C極直接串地,不會短路而流過大量電流,因為C1的限流能力,永遠只會有平均12mA的電流流過。
2. 在容阻限流電路中,只有阻性的負載才會耗能,所以在Q1導通時,電流雖然還是流過12mA,但AC點間的電壓不是LED點亮時的約10v,而是Q1當時的導通電壓約1~2v而已,所以這時的功率是小於2x12=24mW的,所以確實是會比較省電的。
P.S. 請不要直接實驗上圖這兩個電路喔,上電時的突波時,瞬間電流可不是只有12mA喔。

電路分析:

接下來分析一下這個電路的動作。原電路只使用CDS接在B極,如果S9015以放大率100倍來算,
AC_LED_CDS_1_1.JPG

1. 白天時,CDS電阻可能約2K以下,AC間的電壓為Vac,所以
Ib=(Vac-0.7)/2k,
因為所有電流都由Q1流過,所以Ic=12mA,
Ib放大100倍後為Ic,所以Ib=12/100=0.12mA,
所以Vac=Ibx2k+0.7=0.24+0.7=0.94v,
所以白天時消耗功率約0.94x0.012=0.011W,算是很省電的。

2. 晚上時,CDS電阻如果高到200k,這時LED亮,如果3個LED總壓降算10v的話,
Ib=(10-0.7)/200k=0.0465mA,
Ic=0.0465x100=4.65mA,
所以會有約5mA的電流流到Q1去,浪費5/12=40%的電在Q1上,效率不太好。
實際使用時由於LED會發光,可能使CDS的電阻沒辦法那麼低,故效率會更不好。

電路修改:

由於原電路在LED點亮時,Q1會有不必要的電流的消耗,只要加上一個分流電阻Rb,這樣雖然會使白天時多耗一些些電,但晚上時可以使Q1上的Ib電流為0,效率大幅提昇。
建議修改電路如下,
AC_LED_CDS_Mod.jpg

1. 簡單修改的話,只需要增加Rb電阻3.3k在BE極間。
2. 要穩流跟耐開關的話,再加上220uF/16v電容及12v的Zener。
3. 效率要更高的話,移除原限流電阻,改接50歐姆,1/16W的保護電阻(或100mA的保險絲應該會更好)。

完全修改電路如下,
AC_LED_CDS_Mod_1.jpg

1. 白天時,CDS電阻2k,
Ic=12mA,
Ib=12/100=0.12mA,
Is=Ir+Ib=0.7/3.3k+0.12=0.33mA
Vac=Isx2k+0.7=1.36v
所以白天耗電約1.36x0.012=0.016W,會比原來高一些些。

2. 晚上時,CDS電阻即使小到50k,
Ir=0.7/3.3k=0.21mA
Is=(10-0.7)/50k=0.186mA
Ir>Is,所以所有的電流都會經由Rb直接流到CDS去,所以Ib=0,所有12mA的電流都會流到LED上,完全不浪費。

實作:

這是好幾年前就做的6 LED小夜燈,連續24小時不間斷用了好幾年(即便之前有加Zener,但開關時的突波還是很容易把LED擊穿,所以在開開關關燒壞掉好幾次LED後,最後決定就再也不關它了,然後就一直沒壞過),前一陣子加大了穩壓電容,終於可以放心開關了。現在再改成光控的,由於使用6個LED,要再Q1的E極上再串個二極體使CDS=50k時能完全導通。
AC_LED_CDS_Test.jpg

實測結果
LED不亮時,Q1上的電壓約2v(因為多加了一個二極體),所以總耗電是2x0.012=0.024W
LED亮時,總電壓是19v,所以總耗電是19x0.012=0.23W,Q1完全不浪費電。

謝謝收看,希望大家DIY愉快。

評分

17

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發表於 2013-9-12 11:12:05 | 顯示全部樓層
電路分析很優!!
發表於 2013-9-12 15:42:10 | 顯示全部樓層
你不可以這樣子玩啦 ...
這樣我們會混不下去了啦 ...
發表於 2013-9-12 15:56:26 | 顯示全部樓層
scottwang 發表於 2013-9-12 03:42 PM static/image/common/back.gif
你不可以這樣子玩啦 ...
這樣我們會混不下去了啦 ...

其實這種程度的解說,跟大仔專業性的維修工作,比較不搭嘎吧??

您在使用的深很多???   :sam06

但是對電路原理有興趣的是一個很好的概念教學!!
發表於 2013-9-12 17:45:01 | 顯示全部樓層
eson0724 發表於 2013-9-12 03:56 PM static/image/common/back.gif
其實這種程度的解說,跟大仔專業性的維修工作,比較不搭嘎吧??

您在使用的深很多???   

>其實這種程度的解說,跟大仔專業性的維修工作,比較不搭嘎吧??

怪怪,那來的維修啊?
我是在賣高壓Power啦,你可別害我咧,那天又有人要我修 ... n_087|

>您在使用的深很多???   

應該說我在賣的產品較高階啦.

>但是對電路原理有興趣的是一個很好的概念教學!!

沒錯啊.
 樓主| 發表於 2013-9-12 20:39:43 | 顯示全部樓層
scottwang 發表於 2013-9-12 03:42 PM static/image/common/back.gif
你不可以這樣子玩啦 ...
這樣我們會混不下去了啦 ...

n_081| 我被版大關切了...n_121| ..................:sam07

版上各位大大才是高手啦!什麼疑難雜症都難不倒,在這可是學到好多東西。我也只算得出這種小電路而已,在各位版大跟高手們前真是獻醜了。對版大們的景仰那可是如淘淘江水,絡繹不絕才是啦...(怎麼覺得這句話好像最近才在那篇文上剛看過...:sam05 )
發表於 2013-9-12 21:32:57 | 顯示全部樓層
所以我可以依樣畫葫蘆搞省電小夜燈?
發表於 2013-9-12 21:47:53 | 顯示全部樓層
robotai 發表於 2013-9-12 08:39 PM static/image/common/back.gif
我被版大關切了... ..................

版上各位大大才是高手啦!什麼疑難雜症 ...

最近老大閒閒,不知是否烏骨雞學姐叮太緊了,都沒有去把MM,只在痞酷到處巡邏,你可能會被列入觀察名單,你再繼續多發幾篇沒有關係,然後 ... 嘿嘿 .

Wish大 ... 有空寫篇"把妹要訣"吧, ... 等您啊 ... n_128|
 樓主| 發表於 2013-9-12 22:03:33 | 顯示全部樓層
a471 發表於 2013-9-12 09:32 PM static/image/common/back.gif
所以我可以依樣畫葫蘆搞省電小夜燈?

對啊,
3 LED我有實驗過。
6 LED我自己正在使用,不過Q1的E極上要再串個二極體,亮度才會上來。
 樓主| 發表於 2013-9-12 22:06:56 | 顯示全部樓層
本帖最後由 robotai 於 2013-9-12 10:08 PM 編輯
scottwang 發表於 2013-9-12 09:47 PM static/image/common/back.gif
最近老大閒閒,不知是否烏骨雞學姐叮太緊了,都沒有去把MM,只在痞酷到處巡邏,你可能會被列入觀察名單,你再 ...


好可怕啊n_121|...我不要被抓"交替":sam54 ...不對,七月不是才剛過...:sam50
發表於 2013-9-12 22:18:18 | 顯示全部樓層
http://bbs.pigoo.com/thread-15108-1-1.html
robotai大 可以參考一下使用SCR 控制
白天off待機1ma以下
晚上on 20ma以下

評分

1

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發表於 2013-9-12 22:56:53 | 顯示全部樓層
哈哈,看來好像不是只有Wish大會把你列入觀察名單而已 ... :sam31
 樓主| 發表於 2013-9-13 01:21:46 | 顯示全部樓層
本帖最後由 robotai 於 2013-9-13 09:27 PM 編輯
twm 發表於 2013-9-12 10:18 PM static/image/common/back.gif
http://bbs.pigoo.com/thread-15108-1-1.html
robotai大 可以參考一下使用SCR 控制
白天off待機1ma以下


嗯嗯,感謝twm大提供資訊 n_148|

用SCR這方式看來是可以在白天時提高PFC,省錢又環保愛地球。
不過有個疑問?感覺好像在AC輸入的每半波最高點時,流經SCR的電流是不是就會減少到0,所以SCR就會突然變Off,然後再間斷的On,Off?所以是不是會一直有突波?還是我有想錯?
...
哦,不好意思,我想我應該了解了,中間的電路會一直提供足夠的觸發電壓,所以在晚上時SCR可以一直保持導通。
那如果改用MOSFET,應該可以讓關斷的電流更小吧,有空再來實驗看看。如果成功,再來發第三彈好了...:sam08

感謝twm大。
發表於 2013-9-15 15:38:55 | 顯示全部樓層
有一個人肚子餓了,買了一個饅頭來吃,吃完覺得還會餓,又再買了一個,吃完又覺得不過癮,又再買了一個,吃完還是覺得餓,又再買了一個,等第4個饅頭吃了一半就再也吃不下了,他心裡想著若是早知道就買這個饅頭來吃就好了,不必吃前面那3個了.

講了一個不像笑話的笑話,知道我在講什麼嗎?
 樓主| 發表於 2013-9-15 17:09:07 | 顯示全部樓層
scottwang 發表於 2013-9-15 03:38 PM static/image/common/back.gif
有一個人肚子餓了,買了一個饅頭來吃,吃完覺得還會餓,又再買了一個,吃完又覺得不過癮,又再買了一個,吃完還是 ...

呵呵呵!了解了,謝謝Scott大。
發表於 2013-9-15 17:26:28 | 顯示全部樓層
robotai 發表於 2013-9-15 05:09 PM static/image/common/back.gif
呵呵呵!了解了,謝謝Scott大。

哎呦,難道你有讀心術 ... 別嚇人嘿 ... :sam15 :sam10
該不會是兩個人雞同鴨講吧 ... :sam05
 樓主| 發表於 2013-9-15 18:22:25 | 顯示全部樓層
scottwang 發表於 2013-9-15 05:26 PM static/image/common/back.gif
哎呦,難道你有讀心術 ... 別嚇人嘿 ...  
該不會是兩個人雞同鴨講吧 ...  ...

呵呵,有可能哦... n_076|
一樣的東西,即使好吃,每次吃也可能可以吃出新的滋味,可是東西吃多了也是一定會膩的啦!n_123|
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