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无线电电子与电气工程百科全书 LED充电手电筒。 无线电电子电气工程百科全书
LED 的能耗远远优于白炽灯。 它们已经变得如此受欢迎，以至于市场上不再可能找到带有白炽灯的手电筒。 手电筒中使用的2,5V、3,5V、6,3V和8V白炽灯泡需要高能电源。 其中大多数使用尺寸为 373 (D) 的原电池 - 直径为 34,2，高度为 61,5 毫米。 元件的数量取决于手电筒的功率。 通常是两个、三个、四个和六个元素。 最大的是具有盐电解质或碱性的锰锌电池，它们也被称为碱性 - 源自英语单词碱性 - “碱”。 碱性电池的电容量约为1700 - 3000 mA·h. 就容量而言，碱性电池比盐电池领先，其电容量较小，为 550 - 1100 mA·h. 在电压安全线结束时，由于自放电，电流源的容量对于盐会减少 15 - 30%，对于碱性则减少 10%。 锰锌元素的容量也随着温度的降低而显着降低。 在 -40°C 温度下，元件的持续时间约为 +5°C 温度下工作持续时间的 10 - 20%。 在负温度区域工作时，碱性电池具有明显更高的电容特性。 在盐电池中，在放电的最后阶段和结束时，可以观察到电解质泄漏，这会导致产品损坏。 但电池的性能越高，其成本就越高。 然而，日常实践表明，价格可能并不总是与宣称的特性和质量相对应[1,2]。 原电池被归类为将活性物质的化学能直接转换为电能的一次电流源。 不幸的是，一次电源仅允许一次性使用活性材料。 如果您使用 LED (LED) 代替灯泡，则可以延长原电池的服务范围 - 图 1。 10. 为此，必须将其从白炽灯泡焊接到 E2 底座上 - 图 XNUMX。 XNUMX. 但为了节省更多原电池，它们将被所谓的二次电流源——电池所取代。 电池的一个独特品质是它们可以多次充电和放电。
灯泡的底座由套筒（螺纹触点）、绝缘体和底部（中心触点）组成。 在手电筒中，通常，灯泡的螺纹触点连接到电源的负极，而中心触点连接到正极（尽管极性对于白炽电灯泡来说并不重要，但它在交流电下工作得很好）电压）。 另一件事是LED。 它有一个正极端子 - 阳极，和一个负极端子 - 阴极（图 3）。 因此，他们将其安装在底座中，阳极位于底部，阴极位于套筒上 - 图 4。 XNUMX. 此时将按照极性连接至电池。 LED 的功率及其数量的选择取决于电源的容量和必要的操作需求（亮度级别、操作持续时间）。 应该注意的是，当化学电流源串联时，它们的电容不会相加。
手电筒反射器具有截断抛物面的形状。 为了形成均匀的光通量，发光元件必须位于抛物面的焦点上。 为此，请通过实验找到 LED 相对于底座的位置。 在三个或四个 LED 上制作灯泡时，必须用锉刀将阳极输出附近的透镜磨掉。 沿着输出线，形成一个面，其边分别成 120° 或 90° 角。 留下一个二极管的阳极脚。 其余部分则缩短至 5 毫米。 之后，用二氯乙烷或Secunda 505胶水将它们粘合在一起。 然后用 PVC 或热缩管焊接和绝缘阳极。 接下来，将阳极引线穿入底座底部的触点并焊接。 阴极引线焊接到底座的螺纹触点上 - 图 5。 XNUMX.
众所周知，LED 无法控制消耗的电流。 因此，为了使其正常工作，需要串联一个限流电阻。 对于白色 LED，电源电压为 3,2 伏（最简单且最佳的选择 - 带有两个原电池的手电筒将为白色 LED 提供相应的电源，无需任何额外设备）。 但当电源放电时，流过二极管的电流会减少，相应地，其亮度也会降低。 您可以通过在电路中添加一个稳压器来避免这种负面影响，这对于 LED 的正常运行是必要的，稍后会详细介绍。 最常见且相对便宜的是密封铅酸电池。 根据手电筒体内预留电源舱的大小来选择电池。 对于六节原电池 373 的手电筒，可以使用铅酸电池，电压为 6 V，容量为 1,3 A·h，整体尺寸 97 x 54 x 51,5 mm - 图 6 1.95. 电池完全放电定义为在室温下每个电池放电至 2.03 - 5.85 V，即对于 6,09 V 电池，电压高达 6 - 20 V。 温度为 2.05 C° 时，每个电池的最终充电电压为 2.15 - 6.15 伏，六伏电池的最终充电电压为 6.45 - 3 V [XNUMX]。 当放电低于允许电压时，电池就会开始不可逆的过早老化。 因此，为电路补充电池放电指示器将很有用。
改造后的灯的电路图如图7所示。 1、在晶体管VT2-1、电阻R5-1、电容C1、LED2上制作电池放电指示。 电阻器 R4 调节 LED 的阈值。 电阻R4的值取决于LED的功率和电源。 当电池电量不足时，该指示灯会及时通知您。 该电路的主要优点是操作清晰，即信号LED立即点亮，而无需平滑增加亮度。 该设备非常准确地监控指定的响应阈值 [XNUMX]。
集成稳压器 LM317、电阻器 R6、R7、电容器 C2 - C4 组成一个用于 LED (LED) 电源的电压调节器。 电阻器的选择调节电压稳定模式。 要确定它们的值，请使用程序“LM317 - 计算器 v1.1”或“调节器设计 v1.2”。 负载是并联的 LED2-4 个 LED 上的灯泡，每个 LED 消耗的电流为 35 - 70 mA，透镜直径为 8，高度为 7 mm。 在 3,2 伏电压下，它们的总电流消耗为 180 毫安（该手电筒的 8 伏白炽灯泡消耗 600 毫安！）。 电路的细节安装在印刷电路板上 - 图 8。 317. 整体稳定器LM315安装在一个小散热器上。 KT3102晶体管可用KT546、BC2、5551N12等替代。 连接 1 V 电源时，需要更改电阻值：R20 - 2 k、R1,5 - 4 k、R2,2 - XNUMX k。
为了保证电池和灯泡之间的良好接触，手电筒背面设有带弹簧的插座。 必须将其拆除，但前提是后壁用于安装带有电池充电指示器的电路板和用于连接充电器的插座 - 图 9。 10. 将带有弹簧的面板转移到另一个地方。 例如，电路板和电池之间。 为此，用自攻螺钉将其固定到散热器上 - 图 11。 XNUMX、将用于连接充电器的插座、控制单元（图XNUMX）插入手电筒本体中并安装在后壁上，并用螺钉和螺纹接头紧固。
电池已连接并插入外壳 - 图。 12.
连接并安装接触板。 轻轻按压并用支架固定 - 图 13。 14. 安装带有 LED 的反射器（图 XNUMX）。 - XNUMX.
要给电池充电，您需要一个充电器，该充电器很容易用自己的双手制作，同时无需购买工业充电器即可节省相当可观的资金。 最简单、最便宜的设备以恒定电压充电（静电模式）。 但更常见的是使用组合模式，其中初始电流受到限制。 并达到规定电压，稳定后进行充电。 通常称为I-U充电模式，第一阶段以0,1C（电池标称容量，安时）恒流充电，第二阶段以恒流源电压充电。 大多数制造商建议以每个电池 2,4 - 2,45 V 的恒定电压对循环电池充电（7,2 伏电池为 7,35 - 6 V）[3]。 充电器按图15所示电路组装。它由降压变压器Tr1、二极管VD1-4和平滑电容器C1组成的整流器、积分稳压器DA1上的电流调节器、电阻器R1、电容器C2、电池充电指示晶体管VT1、电阻器R2-4、二极管VD5和LED1发光二极管、稳压器-积分稳压器DA2、电阻器R5-6、电容器C3。 Bu1 插头用于将充电器连接到手电筒。
整体式稳定器安装在金属外壳上，用于散热。 除图中所示的电阻器外，所有电阻器均使用 0,125 W 的功率。 为 1,3A 电池充电·h 在充电的第一阶段，需要130 mA的最佳电流。 为保证流过规定值的电流，采用上述程序选择电阻R1。 当电池充电时，电流减小，电压升高。 有必要将 6 V 电池的最终电压值限制为 7,2 V。通过选择电阻器 R5 - 6 的比率来实现指定电压。 LED1 发光表明电池正在充电。 当电池充满电时，LED 熄灭。 适用于容量为 4,5 A 的电池·h 和 7,5 A·h 电阻R1采用标称值分别为2,7欧姆和1欧姆，功率至少为8瓦。 为了给 1 V 电池充电，电阻器 R12 的阻值为 5 欧姆，R470 的阻值为 6 kOhm。 二极管 KD226A 可以替换为任何提供至少 2 A 电流的整流器，以及带有二极管组件的 VD1-4。 集成稳定器LM317可以用7805代替。在这种情况下，需要更改电阻值：对于容量为1 A的电池，R39 - 1 Ohm 1,3 W·h，12 欧姆 3 W，适用于 4,5 A 电池·h 和 6,8 欧姆 5 W - 7,5 A·H; 对于 6 伏电池，R91 - 6 欧姆；对于 5 伏电池，R330 - 6 欧姆和 R510 - 12 欧姆。 KT3107 晶体管可以用现成的 KT361、BC556、2N5401 代替。 文学
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