本文将对中国制造的COB LED HP1807带移动电源的手提灯/手电筒的内部(包括电池容量)进行简短的测试和分析。在本主题中,我还将展示其电路板上连接的详细草图,这实际上也构成了其原理图。
我在“30W COB工作灯2模式可调节USB可充电野营灯探照灯移动电源 – 红色”的标语下找到这款灯,其售价约为100兹罗提(约合人民币145元)(购买时的价格,当时可从捷克共和国免费送货)。30W的规格使我产生了兴趣。会不会又让我发起一次投诉?
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无论如何,30W会使这个外壳严重发热…
尽管不是一切,但我不想提前判断。以下是产品的参数:
4400mAh电池容量可以支持30W功率照明4-6小时?
从这个信息中,还可以感觉到有问题。里面可能有一个3.7V的电池,它不会按声明的容量提供4h*30W。
宣传图:
这个灯也许可以点亮6个小时,但肯定不会以那个功率发光。
大约一周后,我亲手拿到了包裹。
该包裹是通过德国邮政发送的,寄件信息为“CZGC (SHIPPER ONLY) Rudolf - Die8el - STR. 900, 59-199 Bonen, Germany”。
奇怪的是,这批货物应该是来自捷克共和国而不是德国,但“CZGC”可能是某种中介。无论如何,海关没有问题。
包裹内容:
免费的micro USB数据线。
遗憾的是,此数据线仅用于充电,没有连接D+/D-线。
它通过闪烁电池充电指示灯来告知充电。
一段时间后:
是时候检查一下这个USB端口是否仅用于展示还是它是否可以用于某些用途。当然,电池的容量也很重要,但现在我正在检查它的电流效率。
无负载时为5.1V,负载高达1A时约为4.9V:
在刚刚超过1.2A时,端口关闭并重置了我的LD35虚拟负载。
进入内部,要卸下角落的四个螺丝。它们还带有保护/防滑橡皮筋。
里面有一个模块,其上带有一块电路板、两个电池和一个非常普通的LED散热器:
散热器也可以拧下,可以看到它和COB LED模块之间没有硅脂:
LED模块:
与电路板在一起:
不幸的是,这些链路没有任何标记:
电路板:
里面有五个IC。一个没有标记,另外四个为TP4333、4056H和两个9926A。
TP4333是一个带有附加功能的升压转换器(输入来自电池的电压,随着它的放电而变化,例如2.75V至4.2V;输出稳定为5V)。此外,该系统还确保了不会过度放电:
反过来,TP4056则是一个为锂离子电池充电的系统。它很受欢迎,可以作为一个模块购买。
剩下两个9926A。它们是具有N通道的MOSFET,实际上每个封装中有两个:
问题是这一切如何结合在一起。为此,我在电路板的照片中勾画了连接:
在上面的照片中,路径用颜色做了标记。
采用SOIC-16封装的未标记的元器件,原来是手电筒的心脏和主要控制器。它控制各个LED充电,通过两个9926A(即通过4个MOSFET晶体管)点亮主COB LED模块,可能使用PWM来调节功率/亮度。MOSFET本身直接连接到电池,这让我怀疑随着电池放电,灯光会变暗,尽管主控制器可以以某种方式对此进行补偿。但是,我不知道在什么位置可以测量流过LED的电流——这个标有0的大电阻是一个跳线,零电阻。
但是,TP4065和TP4333的连接很有意思。TP4333有两个引脚LED1和LED2,用于指示电压状态。这里没有LED,而是将它们连接到了主手电筒控制器,进而可以通过数字输入可靠地读取它们的状态。
其余部分可以在图中看到。标注应做到直观,VIN是USB输入的电压,B+和B-是链路,B-也是系统的公共地。
稍后进行了测试后,我可以确认LED会随着电池的放电而变暗。所以就像我写的那样,不带电流控制。
主要问题是套件中锂电池的实际容量。他们购买的电池容量存在很多问题,因为许多不诚实的卖家出售的电池实际上容量远低于声明的容量。这主要适用于最便宜的报价和不知名的电池。
为了检查容量,我使用了一个我甚至不知道官方名称/型号的测试仪:
在测试之前,我将电池充满电,它仍然在手电筒系统中。
我假设用0.5A/2.7V的电流对其进行放电,因为这些值是我在其他电池目录说明中找到的典型值。
几个小时后,从宣称的4400mAh变为2682mAh,即60%,要少得多,但仍然超过一些卖家(例如,将800mAh电池作为8000mAh出售…)
LED电流消耗并不是一个很可靠的值,因为LED的效率可以或多或少(而且电阻本身会消耗大量电流,并且根本不会点亮),但制造商表示是4W,所以我们也会检查一下。
全亮度模式(LED电流、每个LED的电压、每个电池的电压):
电流=2.61A,每个LED的电压=2.8V,约7.3W,每节电池=3.7V。
现在第二种模式:
电流=1.3A,每个LED的电压=2.1V,约2.7W,每个电池的电压=3.9V。
距离承诺的30W还很远。
从收集到的信息中,已经可以预先估计照明时间。在全亮度下,2.61A流过,电池容量为2682mAh…
我想检查一下实际的照明时间。首先,我尝试让灯松动,5分钟后,带有LED的模块开始发热。我不得不停止测试,重新组装灯并另外添加了硅脂(这是我库存中唯一的一种):
我想用高温计测量温度,但并不完全成功,因为铝的发射率可能低于0.1,而我的范围只有0.1,所以离真实结果有一段距离:
不幸的是,大约50分钟后,照明温度(感知温度和高温计的读数都)显著增加,我决定停止实验。
我只是想用这个灯(不一定是我本人,因为我自己有Nextool手电筒,但我可以把它给我的家人),如果LED过热把它破坏了就会很可惜。
我继续实验,让LED模块冷却下来——我假设工作时间不是连续的,只有用户有时会打开或关闭手电筒。
点亮约3小时20分钟后(计算的时间不考虑休息时间),LED的亮度已经明显下降。我通过测量电流(全亮度和半功率模式)确认了这一点:
而且散热器并没有过热,只是微微发热。
从那一刻起,我注意到电池状态的三个LED中只有一个在闪烁,即手电筒告诉我们它已经放掉大部分电了。
点亮约4小时40分钟后,灯本身熄灭。电池电压=2.75V。
所以这里卖家是对的,真的是4-6h…
再一次,卖家给出的产品参数与实际没有太大关系。好在这个环节至少有宣称容量的60%(2600mAh vs 4400mAh),手电筒本身在某种程度上还是有用的。它可以照亮地下室或车库,也可以为手机充电。
内部系统大大简化,充电控制器带有过放和过充保护,但LED模块不具有电流控制,它会尽可能多地耗电并随着电池的放电而降低亮度。
整个电池的过度发热也是个大问题。然后这个问题就自己解决了,因为LED消耗的电流会变少(没有恒流控制)。散热片和LED模块之间没有硅脂,但至少可以比较容易地添加。
卖家在一件事上是对的——灯一次充电可以使用近5个小时(亮度和功率会逐渐降低)。
PS:之前预料到另一款手电筒会出现问题,我在购买后对其进行了测量,结果表明,卖家对LED的功率撒了谎,因此我向我购买的店铺提交了投诉。到目前为止,我正在等待答案。由于从技术角度来看,那个话题与这个灯有关,但我在这里与那个卖家的争议就不做讨论了。
原文刊登于EDN姊妹网站elektroda.pl,参考链接:Latarka/Lampka przenośna powerbank USB COB LED HP1807 ładowana z USB,由Franklin Zhao编译。)