如何从LED灯泡上卸下AC / DC转换器以节省能源

在旨在解决能源和气候问题的研发计划中，我提出了一种大规模减少能源消耗的战略，即曼哈顿2号。虽然切换到LED照明无疑有助于减少功耗，但我们可以做更多的事情。您会看到，每个传统的LED灯泡都有自己的AC / DC电源，灯泡必须与100年前设计的插座的AC电线和照明装置兼容。使用单独的电源不仅会增加成本，还会降低效率并限制节能。不同的系统，即分配DC的系统，将意味着每个外壳单元都将具有共享的AC / DC电源。

在2019年，我与他人共同创立了非营利组织Manhattan 2（Ma2），该组织提议减少碳排放量，并写了一本书解释其工作原理。Ma2目前正在设计一个2000平方英尺的类似房屋的测试站点，以使研究人员可以测试系统中的设备。如果我们从一张白纸开始，并从头开始设计建筑物内的所有设备并创建定义它们如何互连的标准，我们可以通过多种技术来降低能耗。此外，Ma2正在开发一种标准的即插即用系统，用于将太阳能材料直接附着到建筑物表面。此处提出的拟议标准可以进一步减少新建或翻新房屋的能源使用。

LED照明和物联网

的拟议标准新的布线标准将用于互连智能LED灯泡，壁灯开关（开/关/调光器），占用传感器，恒温温度传感器，风扇，风道风门，铺开窗户的隔热毯，太阳能光伏阵列和其他物联网设备。在这里，我们将重点放在LED上。

提议的有线连接可为设备供电，具有99.999％的可靠性，可让设备电子设备在不使用时进入睡眠状态，并使用价格为1美元的微控制器。一些IC供应商提供了管理网络通信，提供多个A / D通道，控制LED和控制电机的微型处理器。在我们提出的系统中，电子设备从灯泡移动到插座，然后通过有线连接将插座连接到网络。

最后，我们对每个灯泡进行了完全的开/关/调光器控制。随后，我们可以根据进入或离开房间的人，看电视的人（昏暗的灯光）或进入房间的阳光来调节灯光。这类似于智能蓝牙灯泡，但成本更低且可靠性更高。

典型的单户住宅

图1显示了典型的110/220 VAC树形拓扑布线图。在我们建议的系统中，左侧所示的出风口和烤箱保持不变。右图所示的灯泡和电灯开关已被我们全新的全自动网络所取代。

 

图1与110/220 VAC接线相比，用于LED照明的低压网络更易于安装。

低压接线（30 V限制为750 W）的建筑要求低于较高电压（例如110/220 VAC）的建筑要求。在某些情况下，较低的电压不需要在金属导管（管道）中放置导线。

至于成本，1000英尺（304.8 m）的4芯18规格导线的成本约为160美元。驱动LED灯泡的电子设备的成本约为2美元。但是，电工的安装时间成本约为75美元/小时，其中包括间接费用。那是主要费用。如果我们通过简化布线来减少劳动力，那么我们可以以更低的成本提供更智能的系统。

消除灯泡的AC / DC转换器当今LED灯泡
的设计在灯泡底座中放置了将110/220 VAC转换为低压DC（图2）的电源（有关原理图，请单击此处和此处。）成本高昂，往往会在LED之前失效，并消耗能量。

 

图2如该拆解所示，LED灯泡的底座中包含电源转换电子设备。

如果我们在一个典型的灯泡上取下半透明的塑料圆顶，就会看到一系列的LED（图3）。这张照片中的15个黄色设备是发光的实际LED表面贴装（SMT）组件。

 

图3典型的LED灯泡包含许多LED，以产生足够的光。

从LED灯泡上拆下功率电子器件将为新的形状和尺寸提供机会。典型的120 VAC灯泡具有26毫米直径的螺口灯头。我们的新标准将需要不同的直径，因为这两个系统在电气上不兼容。然后我们可以缩小灯泡。图4在左侧显示了一个典型的R19灯泡，在右侧显示了一个R30泛光灯，均采用旧的110/220 VAC样式和新建议的仅LED样式。新的LED灯泡的底座以传统的外形尺寸显示，但会有所变化。

 

图4从LED灯泡上卸下电源转换电子设备可能会缩小其尺寸。

在灯泡内，几个LED SMT器件串联排列成一串，然后用一个电流源驱动，例如160 mA的电流在整个LED串上放置15 V至22 V之间的任意值。在某些情况下，有多个并行的字符串。两串10台设备，每个灯泡内总共有20台设备。调制电流使用脉冲宽度调制（PWM）使灯泡每秒变暗10,000次，从而使灯泡变暗。对于10％的照明，每个周期打开10微秒，关闭90微秒。电流驱动器电路可以从110/220 VAC或较低的DC电压（例如48 VDC）开始。电流驱动器PCB可以位于距灯泡几米（例如1 m至10 m）的插座，灯具或模块中。

编辑：hfy