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自己怎麼制作Led燈手電
自己怎麼制作Led燈手電
更新时间:2024-11-18 02:25:41

自己怎麼制作Led燈手電?LED手電筒以其發光效率高、耗電量小、壽命長,受到千家萬戶的青睐這裡介紹一種隻用一節1.5V幹電池供電的超高亮度LED發光電路,把它安裝到普通兩節5号幹電池供電的手電筒内,可将普通手電筒改造升級為高效省電的LED手電筒,現在小編就來說說關于自己怎麼制作Led燈手電?下面内容希望能幫助到你,我們來一起看看吧!

自己怎麼制作Led燈手電(如何制作高效省電的LED手電筒)1

自己怎麼制作Led燈手電

LED手電筒以其發光效率高、耗電量小、壽命長,受到千家萬戶的青睐。這裡介紹一種隻用一節1.5V幹電池供電的超高亮度LED發光電路,把它安裝到普通兩節5号幹電池供電的手電筒内,可将普通手電筒改造升級為高效省電的LED手電筒。

由于電路所采用的自激振蕩反激式直流變換器,其原理與照相機電子閃光燈、熒光燈電子鎮流器等電路的原理有一定的相通之處,讀者通過完成這一制作,對于上述電路的學習也會有一定的幫助。

弄懂工作原理

高效省電的LED手電筒電路如圖8-1所示。整個電路僅用了一節1.5V幹電池G供電,由于白色發光二極管VD2的導通電壓通常為2.8~3.6V,要想用一節1.5V幹電池G直接去點亮是根本不可能的事情,所以必須得采用中間環節——直流升壓電路,隻有将1.5V電壓升高到3V以上,才能點亮白色發光二極管VD2。

圖8-1 高效省電的LED手電筒電路圖

升壓電路具體由高頻脈沖振蕩器和整流電路兩部分組成。晶體三極管VT、電阻器R、高頻脈沖變壓器T的線圈L1及L2等構成了高頻脈沖振蕩器,将幹電池G提供的1.5V直流電逆變成為高頻脈沖交流電,并經脈沖變壓器T升壓後從其線圈L3兩端輸出高頻脈沖交流電。該高頻脈沖交流電經晶體二極管VD1整流、電容器C濾波後,輸出≥2.8V的直流電壓,驅動白色發光二極管VD2發光。

實際上,這裡的高頻脈沖振蕩器和整流電路組成了一個典型的自激振蕩反激式直流變換器。其具體的工作過程是:閉合電源開關SA,幹電池G通過線圈L2和電阻器R向晶體三極管VT提供基極電流Ib,VT開始導通,集電極電流IC增大。由于線圈L1(注意:線圈旁邊的黑點表示同名端)串接在VT的集電極回路中,電感中電流不能突變,所以IC開始按指數規律上升,線圈L1上的電壓極性為上負下正。随着線圈L1中的電流逐漸增大,脈沖變壓器T的磁通亦增大,這會在線圈L2中感應出上負下正的電壓,這個電壓使得VT的Ib進一步增大,導緻IC又進一步增大。如此形成強烈正反饋,引起“雪崩”過程,VT會迅速進入飽和導通狀态(飽和條件:β×Ib>IC)。這時線圈L3中亦會感應出上負下正的電壓,因整流二極管VD1不能導通,電源能量将轉變成為電磁能,而暫時存儲在脈沖變壓器T中。

VT進入飽和狀态後,由于線圈L1中的電感電流不能突變,IC仍将按指數規律上升(接近線性上升),雖然線圈L2上的感應電壓亦有所增加,但此時的IC已不受Ib控制。這時會出現兩種情況:一種是VT的IC達到最大值後開始減小,線圈L2上的感應電壓亦開始減小,導緻Ib由增大逆變減小;另一種是當VT的IC上升到一定值後,脈沖變壓器T的磁通趨向飽和,磁通增大減慢,導緻線圈L2上的感應電壓開始減小,使得VT的Ib亦開始減小。其結果,都會導緻β×Ib≤IC。于是,VT開始退出飽和,IC減小,T中磁通也減小,線圈L2會感應出上正下負的電壓(正好與前面相反)。這個電壓反而使VT的Ib進一步減小,導緻IC又進一步減小,如此又形成強烈正反饋,引起“雪崩”過程,導緻VT迅速進入截止狀态。VT截止後,T中存儲的磁能隻能通過線圈L3釋放,在L3兩端感應出較高的上正下負電壓,使整流二極管VD導通,向電容器C充電,并在其充電電壓超過發光二極管VD2的正向壓降時,驅動VD2點亮發光。顯然,電磁能又被變換成為電能。

由上可知,脈沖變壓器T還具有儲能作用。當脈沖變壓器T中存儲的磁能釋放後,電路工作狀态又回到初始狀态,如此周而複始,便完成了升壓任務。由于晶體三極管VT始終工作在高速開關狀态下,其本身基本不消耗電源能量,所以這個升壓電路的效率較高。

準備好元器件

本制作僅用了8個元器件,采購清單見表8。

表8 元器件清單

續表

晶體管VT選用小功率電子鎮流器中常用的3DD13001(集電極最大允許電流ICM=0.2A,集電極最大允許功耗PCM=0.75W)或MJE13001(ICM=0.3A,PCM=0.7W)、DK50 (ICM=0.2A,PCM=0.75W)型矽NPN小功率高壓高速開關三極管,其外形(均為TO-92封裝)及引腳排列如圖8-2所示,要求電流放大系數β>20。讀者如果一時購買不到這種三極管,也可從小瓦數(7~13W)廢舊熒光燈電子鎮流器中拆取,但要注意檢查好壞。

圖8-2 小功率電子鎮流器常用三極管

VD1用1N4148型矽開關二極管,如果選用FR101~FR107型快速恢複整流二極管,則效果更好;VD2宜用φ5~10mm、最大工作電流≥60mA的散射型超高亮度白色發光二極管,其正向工作電壓為2.8~3.6V,額定功耗≥0.2W,外形和引腳極性識别方法跟普通發光二極管完全一緻。

脈沖變壓器T需自行繞制:首先,按照如圖8-3左邊所示,準備一個尺寸約為φ10mm×6mm×5mm、PC40材質(TDK)的磁環,或者是R2KB1、JP4等相當于PC40材質的磁環。如果不容易購買到,可從廢舊熒光燈電子鎮流器(節能燈)、廢舊電腦開關電源或者廢舊電腦主闆上拆取高導磁率的磁環直接代替,一般均可滿足要求。但應注意,所選磁環一定是高導磁率材質的,并且不可太小,否則線圈不容易繞下。然後,按照如圖8-3右所示,取單股銅芯塑皮電線繞10匝,在6匝處抽頭,分别作為線圈L1(6匝)和L2(4匝),另用同樣電線繞10~12匝,作為線圈L3。單股塑皮電線若不好繞,也可用φ0.5mm左右的高強度漆包線繞制,則效果更佳。

圖8-3 脈沖變壓器的制作

R用RTX-1/8W型碳膜電阻器,标稱阻值為100Ω。C用CD11-25V型電解電容器,标稱容量為10μF。SA直接使用欲改造手電筒上原有的手動開關,不再另外配置。G用一節5号幹電池,電壓1.5V。

制作與使用

圖8-4所示為該LED手電筒的印制電路闆接線圖。印制電路闆實際尺寸約為50mm×14mm,可用刀刻法制作。注意:印制電路闆上所焊元器件的高度不得超過12mm,以便于下一步的安裝。

圖8-4 LED手電筒印制電路闆接線圖

焊接好的電路闆,裝入欲改造的兩節5号幹電池供電的普通3V小電珠型手電筒内。由于印制電路闆的長、寬尺寸,有意取了5号幹電池的高、直徑尺寸,所以焊接好元器件的電路闆,可直接安裝到手電筒内省去一節5号幹電池的騰空位置處。注意:電源開關SA直接使用手電筒原有的手動開關。發光二極管VD2安裝到手電筒原有小電珠的位置,要求其發光芯正好處于原小電珠的燈絲位置(即反光罩的聚光中點)處,以确保聚光性能良好。發光二極管VD2在調整好固定位置後,可用熱熔膠進行粘固,以防止使用中位置發生變動。圖8-5所示是一種典型塑料外殼手電筒的具體改造安裝方案。由于所改造手電筒并不完全一緻,所以讀者在改造時應具體問題具體對待,靈活設計最佳方案,切忌生搬硬套。

圖8-5 一種LED手電筒的裝配圖

裝配好的LED手電筒,隻要元器件質量有保證、焊接沒有問題,一般不需任何調試,便可投入使用。接通電源開關SA,發光二極管VD2即會發光。這時,如果将一台便攜式AM收音機靠近電路闆旁邊,就會聽到“吱……”的幹擾嘯叫聲,說明振蕩電路工作正常。在閉合電源開關SA的條件下,将指針式萬用表(如MF50型)撥至直流250mA電流擋,紅、黑表筆分别接在打開後蓋的手電筒彈簧和幹電池G的負極(兩者暫時分離),測出電路總電流在100mA左右,即屬于正常。如果電流讀數偏大,有可能是晶體三極管VT的電流放大系數β太小,或者是脈沖變壓器T的磁環選擇不合格,可通過替換法予以排除。如果發現手電筒射出的聚光亮點有偏差或聚光效果不佳,可通過适當調節發光二極管VD2的位置加以改善。

電路調試時注意,不可在沒有接通發光二極管VD2的情況下貿然接通電源,因為晶體三極管VT截止時能在線圈L3兩端産生較高的電壓,使電容器C兩端的空載電壓高達40~50V,會造成電容器C的擊穿。

由于該LED手電筒在正常工作時總電流為100mA左右,所以用電比較節省。通常情況下,每換一節5号幹電池,可供電照明達3(普通幹電池)~12h(堿性幹電池)。

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