最近一段时间,地摊及网络上出现了一种“不用电”灯泡(又称“水果或烧菜”发电灯泡),其外形与普通E27螺口LED灯泡一样,如图1所示。卖家称:该类灯泡是一款高科技新能源产品,既可像普通灯泡一样接入市电照明,也可以不用电,只要将灯泡的灯头插在苹果橘子土豆等含水量丰富的水果或蔬菜中,灯泡就会正常发光,如图2所示。
卖家边宣传边演示,引得围观者喷喷称奇,不少人“慷慨解囊”。笔者曾请教该灯的工作原理,卖家称其原理是水果或蔬菜能发电。虽然物理学中有水果发电这一说法(即有“水果电池”之称),但要满足一定条件 ,并非所有水果都能发电。
另外,一只水果输出的电能也非常有限,不可能长时间点亮几瓦的LED灯泡。因此,笔者认为该类灯泡一定内藏玄机,绝非卖家所说那样神奇。为一探究竟,笔者购得一只该类灯泡,拆开后发现其内部有一节18650 型3.7V充电电池,并且灯板上的电路也比普通LED灯电路复杂,其实绘电路如图3所示(元件位号系笔者所加,贴片电容C3.C4的容量为估计值)。
在图3中,R1、C1组成阻容降压电路,C1为降压电容,R1为校正电阻,泄放C1中的残存电荷;PNP型三极管Q1[丝印号:2L,型号:2N5401,主要参数:V (BR )CEO=160V , Icm=0.6A, Pcm=0.625W)],NPN型三极管Q2[丝印号:G1,型号:2N5551,主要参数:V (BR )CEO=180V,Icm=0.6A, Pcm=0.625W]及其外围电路充电电池放电控制电路,P沟道场效应管Q3 (丝印号:A1SHB,型号:SI2301,主要参数:VDS-=-20V,ID=-2.3A,PD=0.9W )起开/关作用;U1(DW06 )及其外围元件组成电池先放电保护电路,U1是单节锂电池先放电保护芯片,内置导通电阻约为50mΩ的MOSFET管,具有过光、过放、过流保护功能,其引脚功能见表1。
当把灯泡接入市电时,AC220V电压经C1降压VD1~VD4整流、C2滤波,输出约80mA的直流电流(实测C2两端的电压约为42V),通过LED1~LED10,R14、R15、VD6给电池充电,此时加在电池两端的电压约为4.2V,流过LED1~LED10的电流即为电池的充电电流( 约80mA),LED1~LED10正常发光。同时,市电经VD7半波整流、R3降压、C3滤波、ZD1稳压,在C3两端得到约6V直流电压,二极管VD5反偏截止,Q1因b极为高电平而截止,其c极为低电平,Q2截止,其c极为高电平,Q3截止。
因LED12~LED16并联后与LED11串联,该支路的导通电压较高,所以在电池充电前期,LED11~LED16均不发光。随着充电时间增长,充电电流逐渐减小,经LED11~LED16到地的电流逐渐增大,LED11开始发光。在充电后期或充电结束后,流过LED11的电流接近或等于流过LED1~LED10的电流,LED11正常发光,LED11~LED16发微光。当将灯头插在上述水果或蔬菜中时,由于这些水果或蔬菜内含大量水分,具有较好的导电性,这时等效在灯头的两极(L.N端)外接一只电阻,vD5导通,Q1因b极电压被拉低而导通,其c极为高电平.Q2导通,其c极变为低电平,Q3导通,充电电池输出的电压(约3.7V)经Q3的S、D极及R10、R11加到LED12~LED16 两端,LED12~LED16正常发光。R10、R11为限流电阻,其作用是防止流过LED12~LED16的电流过大。
从上面的分析可知:水果或蔬菜的作用仅是接通Q2基极到地的电流通路,并无发电作用,此时给灯泡供电的是充电电池。同理可知,若用手握住灯头的两个电极,或将灯头浸入水中,或用导线短接灯头的两个电极,灯泡中的LED12~LED16 也能正常发光,实验证明也的确如此。
综上所述,当把灯泡接入市电时,电池充电,LED1~LED10或LED1~LED11发光;当把灯泡的灯头插在上述水果或蔬菜中时,电池放电,LED12~LED16发光。在上述两种状态下,灯泡的发光强度不同,前者高于后者。由于灯泡前面安装有磨砂塑料壳,观察者难以察觉发光强度的差异,再加之充电电池安装灯泡内部,所以容易给人水果或蔬菜也能发电”,且效果与市电一样的错觉,从而相信卖家的虚假宣传。
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