在某电商平台看到在卖的 LED 灯泡,价格令人震惊,1 元包邮!
这邮费都不够吧!好奇做到这价格,究竟是什么用料,什么做工。于是买回来,就为了看看里面的电路。几天后到货了,包装比较简陋,快递单直接贴在灯泡小纸盒上。不过我挺喜欢这种环保的方式。
拆开包装,拿在手上的灯泡轻飘飘的,外表面看起来有点廉价,不过这个价格不能再要求什么了。
另一个角度的摆拍。
拆开灯罩,电路板露出来了。
把电路板抠出来,可以看到市电 220V 通过两根白线直接连接到电路板上。线没有区分颜色,因为对电路板来说,火线零线可以互换,原因后面会说到。
一开始我以为这么便宜的 LED 灯,应该用的是阻容降压的电源驱动方案,那么电路板的背面会藏着一个大大的 CBB 电容。下图就是某一款使用阻容降压电源驱动方案的 LED 灯,棕红色的是 CBB 电容,确实是大大的。
然而这款一元包邮的灯,电路板背面空空荡荡的,啥也没有。
整个驱动电路就是这么简洁!究竟是用什么方案做的呢,下面对这款 LED 灯的驱动电路进行分析。
电路说明
先放上电路板高清大图,PCB 走线都清晰可见:(单独打开照片可放大看细节)
对应的电路图:
实物与电路的对应关系:
原理分析
1、火线零线
这个 LED 日光灯泡接入家里的市电使用。市电通过两根线来传输,一根火线,一根零线。
市电即常称的 220V 电,波形公式为:u=311sin(wt),波形长这样:
可以看出,日常中常说的 220V,其实是有效值。
峰值要高得多,达到了 220 x √2 = 311V。(峰值=有效值的√2 倍)峰峰值要再翻倍,达到 311 x 2 = 622V!(峰峰值=峰值 x2)这么一说是不是感觉很吓人,要知道人体安全电压是不超过 36V。
2、整流桥
DB1 的型号是 MB10F,是常用的整流桥堆,它由 4 个二极管组成。利用二极管的单向导电性,它可以巧妙地把交流电变为直流电。
在交流电的正半周时,电流方向:
在交流电的负半周时,电流方向:
经过整流桥这么一整,LED1 阳极的波形变为单向的直流电,原来的负半周全部变成了正的:
把火线和零线接到整流桥的位置互换一下位置,可以发现输出的波形还是一样,这就是火线和零线可以互换的原因。
3、LED 灯
整流桥出来是 LED 灯串,由 9 个 LED 灯串接而成。
L
ED 灯的型号大致为“2835”,即尺寸为 2.8mm*3.5mm,具体型号不详。
按照一个 LED 灯正向导通压降为 3V 来计算,9 个 LED 灯总的压降为:
3 x 9 = 27V
所以整流桥出来后的电压最高值 311V,经过 LED 灯串后,到达限流芯片 U1 的电压为:
311 - 27 = 284V
注意这里的电压最高值 311V 没有考虑允许的电网电压波动,也考虑上的话,最高电压要再上浮 10%。
4、限流芯片
限流芯片 U1,即单通道恒流 LED 控制芯片,型号是 RM9003B。
这个芯片内置 600V 高压 MOS,功能框图如下:
芯片 U1 的工作原理是:在输入电压变化(除 LED 灯串之外的剩余电压)引起芯片两端所承载的电压波动时,维持恒定的电流,承担电路中的剩余功率。并且当温度过高时自动降低输出电流,以降低承载的功率。
恒流值通过电阻 RS1 设定,计算公式为:
恒流值 If = 0.6 / RS1
所以恒流值 If = 0.6 / 18 = 0.033A,即 33mA
分析一下芯片 U1 承载的功率:
当整流后电压为 311V 时,U1 承受的电压为 311 - 27 = 284V,承担的瞬时功率为:284 x 0.033 = 9.372 瓦。
当整流后电压为 37V 时,U1 承受的电压为 37-27 = 10V,承担的瞬时功率为:10 x 0.033 = 0.33 瓦。
当整流后的电压小于 27V 时,LED 灯串正向导通压降至少为 27V,故不能导通,芯片 U1 承担的瞬时功率为 0。
有意思的是,芯片 U1 的数据手册里写道:“建议芯片功耗小于 1.5W”,相对来说,这个灯泡实际的设计值有点大啊。
另外电容 C1 的容值不详,猜测是用来吸收灯泡上电瞬间的冲击,令 U1 开关更平缓。
行文至此,电路分析完毕!
总结
文章通过拆解一元包邮的 LED 灯泡,详细分析了采用 RM9003B 单通道恒流驱动芯片的 LED 灯电源驱动方案。
以上为纯理论分析,没有经过实际测量,欢迎大家批评指正。
那么问题来了,一元包邮这么便宜,会有什么问题吗?
这里就不展开讨论各种 LED 灯电源驱动方案的照明效果、寿命、成本等的优劣了,欢迎大家留言讨论!