手電筒的工作原理

手持手電筒是日常生活和工作中必不可少的工具。在沒有足夠照明的地方，它將幫助您完成工作、查找故障、查找掉落或滾動的物體。要修復故障燈或對其進行升級，您​​需要了解其電路。

手持手電筒的工作原理

手電筒的裝置很簡單。它由一個電池倉和一個帶有發射器和反射器的倉以及一個電源開關組成。

手燈的組成。

自袖珍電燈發明以來，這一內容沒有改變，儘管元素基礎發生了巨大變化。

手電筒圖解

一個簡單的手電筒的電路圖只包含三個元素：

• 電池（或多個）；
• 電源開關;
• 白熾燈泡。

帶白熾燈泡的袖珍手電筒方案。

LED手電筒方案

在現代條件下，白熾燈正大量被 LED 取代。由於效率低、使用壽命短，他們無法承受競爭。半導體發光元件也已廣泛應用於便攜式手持燈中。但僅僅用 LED（或 LED 矩陣）更換燈泡是行不通的。您需要一種可以限制通過半導體元件的電流的設備。它被稱為 司機 是一種電子電流穩定器。

LED 矩陣上的手電筒方案。

這種方案的缺點是這種手電筒的可維護性低 - 要恢復電子電路，需要合格的工匠和適當的實驗室設備。

以電阻為驅動器的 LED 矩陣上的手電筒電路。

司機可以是普通人 電阻器，這將限制電流並消除過電壓。但是，足夠大的功率將在電阻上無用地損失。對於電源供電的燈，這一事實並不重要，但對於電池供電的或可充電的燈具，這樣的缺點可能很嚴重。

重要的！ LED燈的設計中增加了另一個元素——散熱散熱器。雖然 LED 的輻射從根本上與加熱無關，但焦耳-楞次定律是無法繞過的。當電流通過輻射元件時，會產生熱量。如果不採取措施，那麼 LED 過熱將顯著降低其使用壽命。

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前照燈示意圖

LED手電筒的流行設計是前照燈。這樣的燈可以讓您完全解放雙手，並通過轉動頭部將光束引導到正確的位置：跟隨您的目光。這在修理汽車、在黑暗區域行走等時很方便。

這種燈的方案基於以下原理：

• 控制電路（負責切換模式）；
• 緩衝放大器；
• 晶體管開關打開LED。

這種設備的一個選項是當控制單元在標準微控制器（例如 ATtiny85）上製作時，其中發射器模式控製程序是硬連線的，OPA335 運算放大器用作中間放大器，IRLR2905 場效應晶體管被用作關鍵。

微控制器上的袖珍 LED 手電筒示意圖。

這種方案便宜、可靠，但有一個技術缺陷：必須在安裝前對控制器進行編程。因此，在量產時，使用專門的FM2819微電路作為控制單元（外殼可以簡稱為819L）。該芯片可以打開和關閉發光元件，並有四種模式編程：

• 最大亮度；
• 平均亮度；
• 最低亮度；
• 頻閃儀（閃光燈）。

模式通過短按按鈕循環切換。長按使手電筒進入 SOS 模式。您不能更改程序（至少，數據表沒有提到這種可能性）。微電路不需要中間放大器，但非常強大的 LED 不能直接連接到輸出 - 存在負載限制（並且有防止超過它的保護）。

專用芯片上的袖珍 LED 手電筒方案。

因此，強大的元素是通過一個鍵連接起來的。在大多數情況下，它是允許在漏極電路中以大電流長期工作的場效應晶體管，例如Fairchild FDS9435A或其他類似產品，可根據FDS9435A特性表中的參數進行選擇。

手電筒電路減少到只有兩個有源元件和幾個電容器和電阻器（加上電池和一個矩陣 發光二極管， 通過它自己）。

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前照燈的描述和評級

 

帶電源充電的可充電手電筒方案 220

手電筒不是由電池供電，而是由充電電池供電，這樣更方便、更經濟。擁有這樣的燈更加方便，無需將其從外殼中取出即可更新其元素的電荷。只需將手電筒連接到單相 220 V 網絡。

從單相 220 V 網絡充電的袖珍 LED 手電筒方案。

以下是添加到通常方案中的元素：

• 二極管VD1、VD2上的全波整流器（也可以組裝成橋式電路）；
• 用放電電阻 R1 抑製過電壓 C1 的鎮流電容器；
• 電阻R2限制電池充電電流；
• 鏈 R4VD5 以指示連接到電源。

重要的！ 這種無變壓器電路有一個明顯的缺點。如果您不小心觸摸了電路中的任何一點，就有被帶電的危險。使用網絡降壓變壓器將導致重量和尺寸特性的顯著增加。

因此，這種方案越來越不常見。使用低壓外部電源（包括從 USB 兼容設備充電），無需取出電池即可對電池進行充電。

燈籠的現代化

仔細檢查上一節中的手電筒電路後，很明顯 VD5 LED 在連接到 220 V 網絡時始終亮著。它的發光不依賴於充電，甚至不依賴於電池的存在。為了消除這個缺點，必須在電池充電電路中加入指示電路。為此，您需要安裝一個功率為 0.5 W 的電阻器 R5，以便在 100 mA 的電流下，約 3 V（約 30 歐姆）落在其上。指示鏈必須按極性並聯。

最終確定顯示電路的方案。

所有更改和添加都以藍線顯示。修改後，只有在有充電電流的情況下，LED才會亮（當輻射矩陣的電源關閉時！）

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健康檢查

如果中文手電出現故障，您可以嘗試找到有缺陷的元件並更換它 修理.搜索算法顯示在帶電源充電的燈的示例中。

用於檢查燈的可操作性的方案。

1. 如果燈不亮，打開時指示燈不亮，需要檢查220V是否進入電路。為此，請測量點 1 的交流電壓。如果沒有電壓，請檢查電源線和連接器。
2. 如果一切正常，LED 應該會亮起。如果不是，請檢查其電路以及 VD2 二極管是否短路。
3. 接下來，您需要取出電池並檢查第 2 點的恆定電壓 - 它應該大約等於電池的電壓。如果不是，請檢查二極管 VD1、VD2 的狀況。
4. 如果一切正常，電池可能壞了。您需要檢查它們的電壓。
5. 如果不是這種情況，您需要通過在聲音測試模式下使用測試儀振鈴來檢查交換機的運行狀況（將設備從網絡中關閉並取出電池！）。
6. 如果這裡一切正常，則必須在驅動器或 LED 矩陣中查找故障。

如果您對電氣工程知之甚少，升級或維修手持手電筒並不難。主要是了解它的設備。