高亮度白光LED灯制作
高亮度白光led灯制作
高亮度白光led灯(以下简称白光灯)具有光色好(与日光接近)，节能(电光转换效率远高于白炽灯，也高于荧光灯，是一种冷光源)，寿命长(寿命是荧光灯的几倍(白炽灯的几十倍),环保无污染的特点 成为白炽灯和荧光灯的有力挑战者。但其不足之处是目前价格较高。据介绍，在深圳1瓦白光灯的价格要十几元，3瓦、5瓦灯的价格更高迭数十元之多，因而难以推广使用。目前，白光灯已发展到第二代； 第一代白光灯的价格已大幅下降，φ5白光灯的价格已降到0.25/只，拆机φ5白光灯的价格为0.2／只，此价格已经可以接受。笔者不久前以每只0.16元的价格邮购了几十只拆机件φ5白光灯，用它制作了几只照明灯，效果不错，现向爱好者作一介绍。
市电220v 1.2w白光led照明灯用一只易拉罐的球形罐底，用剪刀修圆，在上面钻出20个小孔，小孔的分布呈圆形，尽量制作得美观些，孔的大小以刚好能嵌入白光灯为度，如图1所示。每只白光灯的工作电压为3.0v～3.6v，4只白光灯串联组成一组，工作电压为12.0v～14.4v，5组白光灯再并联起来，在12.6v电压时的电流约等于100ma，消耗的功率1.26w。
要在220v市电工作，需要一个降压整流滤波电路，比较省钱的办法是使用废旧的节能灯控制电路。节能灯可以说是家家都有，因价值低，损坏后维修店不愿意修理，一般均作废弃处理，因此可以不花钱或只花上少量钱在废品站等地方得到。其实大多数损坏的节能灯只是灯管坏了，其电路往往完好可用，既使损坏了也容易修复。5w～13w节能灯基本上均采用同一种电路和元件，图2是一种节能灯的电路图。
市电经整流和c1、c2滤波后得到约300v直流电加在q1、q2组成的逆变电路，产生数十千赫的高频振荡，经l、c5、t对灯管放电，使节能灯发光。l和c5组成串联谐振电路，谐振在逆变电路产生的高频振荡频率上。灯管启动时，灯管未导通放电，谐振回路中只有灯管的灯丝电阻，阻值比较小，回路中的电流比较大，此电流在l和c5上产生数百伏的电压，c5上的电压使灯管击穿放电发光。灯管放电后内阻很小，它并联在c5上使谐振回路的q值大大下降，c5和l上的电压降低到几十伏以维持灯管继续放电，由此说明节能灯工作时的电压变化比较大。要把节能灯改造为白光灯的电源，可把c5直接联接到l和t的初级，再把l改作变压器，并增加低压整流滤波电路即可(参见图3)。
为了使低压输出的直流电比较稳定，l和c5不能作为谐振电路使用，其谐振频率应远低于逆变电路的振荡频率，可增加c5的容量，由原来的332改为473(即0.047 uf)或更大，甚至不用c5。l改造为变压器的方法是在l线圈外面加绕低压绕组。l一般采用0.15～0.17的漆包线，300～320匝。实测线圈的电压为80～100v，由此可得每伏的匝数约等于3。
电源整流的方式可采用桥式全波整流或双半波整流电路。为了节省两个二极管和减小损耗，笔者采用双半波整流电路，要求变压器次级线圈的匝数加倍，并有中心抽头。供给白光灯的直流电压选取为12.6v，故次级绕组的电压应为12.6/12=10.5v(电容滤波输出的直流电压大约等于交流输入电压的1.2倍)，次级线圈的匝数等于10.5×3=31.5，可取为32匝，由此得到次级线圈的匝数等于64，在32匝抽出中心头。白光灯的电流为100ma，按铜线每平方毫米允许通过3安培计算，可选用0.25线径的漆包线，其截面积等于0.049平方毫米，容许通过的电流是147ma，大于需要的100ma，符合要求。
节能灯l线圈一般采用乱绕的方式，绕制比较松，占据的空间较大，要在原线圈外加绕64匝线圈难度较大，解决的办法可采用自耦变压器的方式。因电路安装在节能灯原来的灯头内，人体不会接触到控斜电路，安全方面没有问题。自耦方式的效率比较高，用料较省，而且能够在原有的线圈骨架上绕下。具体方法是，把l线圈的匝数拆下64匝，然后用0.25左右的漆包线顺着原线圈绕制的方向绕64匝，在32匝抽出中心头。绕线圈不用加垫绝缘材料，不用绕线机用手绕就可以。若是找不到0.25的漆包线。可从另一个节能灯上拆下l线圈，用线圈上的0.15漆包线3股并起来绕制。线圈装上磁芯时要注意在磁芯对接处留一个间隙。也就是在接缝处垫上一层不干胶纸，目的是避免磁芯饱和。
整流二极管不能用4007(频率低)或肖特基管(耐压低)，应使用fr107、ru2等快速恢复二极管。然后把电路板上的铜箔条略作改动，新增加的几个元件都可以安装在原来的电路板上。
找来的节能灯先要试一试电路是否完好能用。电路中最容易损坏的元件是两个13001三极管，其次是c1、c2、c5和4只整流用的1n4007二极管，其他元件损坏的可能性比较小。用万用表检查若元件完好。就可通电试验。先在电源进线中串联一个300ω2w～5w的电阻，一来保护电路(若万一电路中有未查出的短路故障，有了电阻可避免故障扩大)，二来可测量电阻上的电压以算出电路消耗的电流和功率。首先测试电路的空载运行情况。即变压器t2次级不接负载。通入220v交流电后，300ω 上的电压在0.9～1.2v就说明电路工作正常。若电压低于0.8v，表示线圈的感抗比较大，逆变电路不容易起振，电路不能输出直流电，可用增加t2磁芯间隙的办法来解决。也就是在磁芯的接缝处再垫上一层纸。若是300ω上的电压超过1.4v，说明磁芯的间隙可能比较大。可试一试在磁芯接缝处改垫薄一些的纸。若是电压仍然比较大，很可能变压器内部有短路故障，或者是电路上的其他地方有故障。空载试验正常后，下一步接上整流滤波电路和假负载电阻。根据白光灯的电压和电流，可算出白光灯的电阻等于12.6/0.1=126ω， 可用一只120ω2w～5w的电阻代替白光灯接到直流电源上。通电试验，120ω 电阻上的电压在12.4～13.5v就表明电路工作正常。若是电压偏低，可增加t2次级线圈匝数或是减小c5的电容量来解决。若电压偏高，可减少t2次级线圈的匝数或是增大c5的电容量甚至不用c5。测试完成后，取下假负载电阻，把白光灯联接到电路板上，最后把电路板装入灯头内，再把灯头和半球形的白光灯用胶粘贴在一起，整个白光灯的制作就告完成，如图4。
白光灯正常工作时在300ω 上的电压为2.8v～3.2v，消耗的功率2.1～2.35w，对比5w 的节能灯，(试测了几只5w节能灯，其功率均在5.2w左右)，白光灯的功率不到5w节能灯功率的一半，而实际的照明效果(在灯的正面)与5w 节能灯相当。
若当地市电电压不稳定，可增加一个由7812组成的稳压电路，如图5。为了使7812能正常工作，整流滤波后的直流电压应在14v～16v，因此应适当增加t2次级线圈的匝数。图中使用d6的目的是为了使输出的电压等于12.6v。
图6是另一种节能灯的电路图，它只用了一只滤波电容，改造的方法基本相同，但c4电容不能省去不用，否则会造成短路。
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市电220v 1.2w白光led照明灯用一只易拉罐的球形罐底，用剪刀修圆，在上面钻出20个小孔，小孔的分布呈圆形，尽量制作得美观些，孔的大小以刚好能嵌入白光灯为度，如图1所示。每只白光灯的工作电压为3.0v～3.6v，4只白光灯串联组成一组，工作电压为12.0v～14.4v，5组白光灯再并联起来，在12.6v电压时的电流约等于100ma，消耗的功率1.26w。
要在220v市电工作，需要一个降压整流滤波电路，比较省钱的办法是使用废旧的节能灯控制电路。节能灯可以说是家家都有，因价值低，损坏后维修店不愿意修理，一般均作废弃处理，因此可以不花钱或只花上少量钱在废品站等地方得到。其实大多数损坏的节能灯只是灯管坏了，其电路往往完好可用，既使损坏了也容易修复。5w～13w节能灯基本上均采用同一种电路和元件，图2是一种节能灯的电路图。
市电经整流和c1、c2滤波后得到约300v直流电加在q1、q2组成的逆变电路，产生数十千赫的高频振荡，经l、c5、t对灯管放电，使节能灯发光。l和c5组成串联谐振电路，谐振在逆变电路产生的高频振荡频率上。灯管启动时，灯管未导通放电，谐振回路中只有灯管的灯丝电阻，阻值比较小，回路中的电流比较大，此电流在l和c5上产生数百伏的电压，c5上的电压使灯管击穿放电发光。灯管放电后内阻很小，它并联在c5上使谐振回路的q值大大下降，c5和l上的电压降低到几十伏以维持灯管继续放电，由此说明节能灯工作时的电压变化比较大。要把节能灯改造为白光灯的电源，可把c5直接联接到l和t的初级，再把l改作变压器，并增加低压整流滤波电路即可(参见图3)。
为了使低压输出的直流电比较稳定，l和c5不能作为谐振电路使用，其谐振频率应远低于逆变电路的振荡频率，可增加c5的容量，由原来的332改为473(即0.047 uf)或更大，甚至不用c5。l改造为变压器的方法是在l线圈外面加绕低压绕组。l一般采用0.15～0.17的漆包线，300～320匝。实测线圈的电压为80～100v，由此可得每伏的匝数约等于3。
电源整流的方式可采用桥式全波整流或双半波整流电路。为了节省两个二极管和减小损耗，笔者采用双半波整流电路，要求变压器次级线圈的匝数加倍，并有中心抽头。供给白光灯的直流电压选取为12.6v，故次级绕组的电压应为12.6/12=10.5v(电容滤波输出的直流电压大约等于交流输入电压的1.2倍)，次级线圈的匝数等于10.5×3=31.5，可取为32匝，由此得到次级线圈的匝数等于64，在32匝抽出中心头。白光灯的电流为100ma，按铜线每平方毫米允许通过3安培计算，可选用0.25线径的漆包线，其截面积等于0.049平方毫米，容许通过的电流是147ma，大于需要的100ma，符合要求。
节能灯l线圈一般采用乱绕的方式，绕制比较松，占据的空间较大，要在原线圈外加绕64匝线圈难度较大，解决的办法可采用自耦变压器的方式。因电路安装在节能灯原来的灯头内，人体不会接触到控斜电路，安全方面没有问题。自耦方式的效率比较高，用料较省，而且能够在原有的线圈骨架上绕下。具体方法是，把l线圈的匝数拆下64匝，然后用0.25左右的漆包线顺着原线圈绕制的方向绕64匝，在32匝抽出中心头。绕线圈不用加垫绝缘材料，不用绕线机用手绕就可以。若是找不到0.25的漆包线。可从另一个节能灯上拆下l线圈，用线圈上的0.15漆包线3股并起来绕制。线圈装上磁芯时要注意在磁芯对接处留一个间隙。也就是在接缝处垫上一层不干胶纸，目的是避免磁芯饱和。
整流二极管不能用4007(频率低)或肖特基管(耐压低)，应使用fr107、ru2等快速恢复二极管。然后把电路板上的铜箔条略作改动，新增加的几个元件都可以安装在原来的电路板上。
找来的节能灯先要试一试电路是否完好能用。电路中最容易损坏的元件是两个13001三极管，其次是c1、c2、c5和4只整流用的1n4007二极管，其他元件损坏的可能性比较小。用万用表检查若元件完好。就可通电试验。先在电源进线中串联一个300ω2w～5w的电阻，一来保护电路(若万一电路中有未查出的短路故障，有了电阻可避免故障扩大)，二来可测量电阻上的电压以算出电路消耗的电流和功率。首先测试电路的空载运行情况。即变压器t2次级不接负载。通入220v交流电后，300ω 上的电压在0.9～1.2v就说明电路工作正常。若电压低于0.8v，表示线圈的感抗比较大，逆变电路不容易起振，电路不能输出直流电，可用增加t2磁芯间隙的办法来解决。也就是在磁芯的接缝处再垫上一层纸。若是300ω上的电压超过1.4v，说明磁芯的间隙可能比较大。可试一试在磁芯接缝处改垫薄一些的纸。若是电压仍然比较大，很可能变压器内部有短路故障，或者是电路上的其他地方有故障。空载试验正常后，下一步接上整流滤波电路和假负载电阻。根据白光灯的电压和电流，可算出白光灯的电阻等于12.6/0.1=126ω， 可用一只120ω2w～5w的电阻代替白光灯接到直流电源上。通电试验，120ω 电阻上的电压在12.4～13.5v就表明电路工作正常。若是电压偏低，可增加t2次级线圈匝数或是减小c5的电容量来解决。若电压偏高，可减少t2次级线圈的匝数或是增大c5的电容量甚至不用c5。测试完成后，取下假负载电阻，把白光灯联接到电路板上，最后把电路板装入灯头内，再把灯头和半球形的白光灯用胶粘贴在一起，整个白光灯的制作就告完成，如图4。
白光灯正常工作时在300ω 上的电压为2.8v～3.2v，消耗的功率2.1～2.35w，对比5w 的节能灯，(试测了几只5w节能灯，其功率均在5.2w左右)，白光灯的功率不到5w节能灯功率的一半，而实际的照明效果(在灯的正面)与5w 节能灯相当。
若当地市电电压不稳定，可增加一个由7812组成的稳压电路，如图5。为了使7812能正常工作，整流滤波后的直流电压应在14v～16v，因此应适当增加t2次级线圈的匝数。图中使用d6的目的是为了使输出的电压等于12.6v。
图6是另一种节能灯的电路图，它只用了一只滤波电容，改造的方法基本相同，但c4电容不能省去不用，否则会造成短路。
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