手电筒的工作原理

手电筒是日常生活和工业中不可或缺的工具。无论哪里光线不足，它都会帮助您完成工作、发现故障或寻找掉落或滚动的物体。要修复故障手电筒或对其进行升级，您需要了解其电路。

手电筒的工作原理

手电筒的结构并不复杂。它由一个电池仓和一个带有发射器和反射器的仓以及一个电源开关组成。

手电筒的组成。

自袖珍电灯发明以来，这种填充物并没有改变，尽管元件底座发生了巨大变化。

简易手电筒示意图

一个简单的袖珍手电筒的电路图只包含三个元素：

• 一个（或多个）电池；
• 电源开关;
• 一个灯泡。

带白炽灯泡的手电筒示意图。

带白炽灯泡的手电筒示意图

在现代条件下，白炽灯泡大量被 LED 取代。由于效率低、寿命短，它们没有经受住竞争。半导体发光元件在便携式手持灯具中也很普遍。但简单地用 LED（或 LED 矩阵）替换灯泡是行不通的。您需要一个限制通过半导体元件的电流的设备。这被称为 司机 它是一个电子电流调节器。

带有 LED 矩阵的袖珍灯示意图。

这种方案的缺点是这种手电筒的可修复性低 - 恢复电子电路需要合格的技术人员和适当的实验室设备。

以电阻为驱动的LED矩阵手电筒示意图。

普通电阻器可以用作驱动器 电阻器这将限制电流并消除过电压。但是放在电阻上会无用地损失相当多的功率。对于电源供电的手电筒，这个事实并不重要，但对于电池或电池供电的灯，这个缺点可能很严重。

重要的！ 在 LED 灯的设计中加入了另一个元素——散热器。虽然 LED 的辐射与发热没有根本上的联系，但焦耳-楞次定律是绕不开的。当电流流过辐射元件时，会释放热量。如果不加以控制，过热的 LED 将显着缩短其使用寿命。

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用自己的双手自制手电筒

 

前照灯示意图

LED手电筒的流行设计是头灯。这样的手电筒可以让您完全解放双手，并通过转动头部将光束引导到所需的位置：跟随您的目光。这在修理汽车、在黑暗区域行走等时很方便。

这种灯具的方案是按照以下原则构建的：

• 控制电路（负责切换模式）；
• 缓冲放大器；
• 一个晶体管开关来打开 LED。

这种设备的一种变体是当控制单元在标准微控制器（例如，ATtiny85）上制作时，其中编写了发射器模式的控制程序，运算放大器 OPA335 用作中间和场效应晶体管IRLR2905用作键。

基于微控制器的袖珍 LED 手电筒方案。

该电路便宜、可靠，但有一个技术缺点：您必须在安装前对控制器进行编程。因此，在量产时，使用专用芯片FM2819作为控制单元（外壳可以简称为819L）。该芯片可以打开和关闭发光元件，并编程为四种模式：

• 最大亮度；
• 中等亮度；
• 最低亮度；
• 频闪灯（闪光灯）。

模式通过短按按钮循环切换。长按将灯置于 SOS 模式。无法更改程序（至少数据表没有提到这种可能性）。它不需要任何中间放大器，但您不能将非常强大的 LED 直接连接到输出 - 存在负载限制（以及防止负载超出的保护）。

这是专用芯片上的袖珍 LED 手电筒方案。

这就是为什么强大的元素通过开关连接的原因。在大多数情况下，它是允许连续高电流消耗电路的场效应晶体管，例如 Fairchild 的 FDS9435A 或类似产品，您可以从 FDS9435A 数据表中进行选择。

手电筒电路被简化为只有两个有源元件和几个电容器和电阻器的线束（加上电池和一个矩阵 LED 数量当然）。

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从 220V 网络充电的可充电手电筒示意图

不使用电池为手电筒供电，而是使用可充电的可充电电池为手电筒供电更为方便和经济。拥有这样一个手电筒更加方便，它的电池可以在不将其从体内取出的情况下进行充电。将手电筒连接到单相 220V 网络就足够了。

单相 220 V 充电的袖珍 LED 手电筒示意图。

在这里，将元素添加到通常的电路中：

• 二极管VD1、VD2上的半周期整流器（也可以组装成桥式电路）；
• 具有放电电阻R1的用于熄灭过电压C1的镇流电容器；
• 电阻R2限制电池充电电流；
• R4VD5 链以指示与电源的连接。

重要的！ 这些无变压器电路有一个明显的缺点。如果您不小心触摸了电路的任何一点，就有被带电的危险。使用市电降压变压器将导致重量和尺寸特性的显着增加。

因此，这种方案越来越少地被发现。为了在不取出电池的情况下为电池充电，请使用输出电压低的外部电源（包括从 USB 兼容设备充电）。

手电筒升级

仔细检查上一节的手电筒电路，很明显，当它连接到 220V 时，LED VD5 总是亮着的。它的发光不依赖于充电，甚至不依赖于电池的存在。为了消除这个缺点，指示电路应包含在电池充电电路中。为此，您必须安装一个 0.5 W 电阻器 R5，以便在 100 mA 电流下下降约 3 V（约 30 欧姆）。指示电路必须并联，注意极性。

指示电路改造方案。

所有更改和添加都用蓝线显示。修改后，LED 将仅通过充电电流点亮（发射器矩阵电源关闭！）。

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功能检查

如果中国手电筒出现故障，您可以尝试找到故障元件并更换它，或者 修理.搜索算法显示在带电源充电的手电筒示例中。

检查灯笼可使用性的方案。

1. 如果灯不亮，打开时指示灯不亮，则应检查是否有 220 V 进入电路。为此，您必须测量点 1 的交流电压。如果没有电压，则应检查电源线和插头。
2. 如果一切正常，LED 应该会亮起。如果不是，请检查其电路以及二极管 VD2 是否短路。
3. 然后取出电池并检查第 2 点的直流电压 - 它应该大约等于电池电压。如果不是，请检查二极管 VD1、VD2 是否正常。
4. 如果一切正常，则可能是电池有故障。检查电池电压。
5. 如果不是这种情况，您应该使用测试仪在声音测试模式下测试开关的功能（拔下设备并断开电池！）。
6. 如果这里也一切正常，则故障一定出在驱动器或 LED 矩阵中。

如果你对电气工程有一点了解，升级或维修手电筒并不难。主要是了解它的结构。