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라디오 전자 및 전기 공학의 백과사전 LED 충전식 손전등. 무선 전자 및 전기 공학 백과사전
무선 전자 및 전기 공학 백과사전 / Освещение LED는 에너지 소비 측면에서 백열등보다 훨씬 우수합니다. 시중에서 백열 램프가 달린 손전등을 더 이상 찾을 수 없을 정도로 인기가 높아졌습니다. 손전등에 사용되는 2,5V, 3,5V, 6,3V 및 8V 백열 전구에는 고에너지 전원 공급 장치가 필요합니다. 그들 대부분은 직경 373, 높이 34,2mm의 크기 61,5(D)의 갈바니 전지를 사용합니다. 요소의 수는 손전등의 힘에 따라 다릅니다. 종종 이들은 XNUMX, XNUMX, XNUMX 및 XNUMX 요소입니다. 가장 큰 것은 염 전해질 또는 알칼리성 망간-아연 전지이며, 알칼리성이라고도합니다-영어 알칼리성- "알칼리"의 파생어. 알카라인 배터리의 전기 용량은 약 1700 - 3000mA입니다.·h. 용량면에서 알카라인 배터리는 전기 용량이 적고 550-1100mA에 달하는 소금 배터리에 비해 앞서 있습니다.·h. 전압 안전선이 끝날 때까지 자체 방전으로 인해 전류원의 용량이 염분의 경우 15~30%, 알칼리의 경우 10% 감소합니다. 망간-아연 원소의 용량도 온도가 낮아지면 눈에 띄게 감소합니다. -40˚С의 온도에서 요소의 지속 시간은 +5˚С의 온도에서 작동 지속 시간의 약 10 - 20%입니다. 알카라인 셀은 음의 온도 영역에서 작동할 때 상당히 높은 정전 용량 특성을 갖습니다. 방전의 마지막 단계와 방전이 끝날 때 염 전지에서 전해질 누출이 관찰되어 제품이 손상될 수 있습니다. 그러나 배터리의 성능이 높을수록 비용이 높아집니다. 그러나 일상적인 관행에 따르면 가격이 항상 선언된 특성 및 품질과 일치하지 않을 수 있습니다[1,2]. 갈바니 전지는 활성 물질의 화학 에너지를 직접 전기 에너지로 변환하는 XNUMX차 전류원으로 분류됩니다. 불행하게도 XNUMX차 전류원은 활성 물질을 한 번만 사용할 수 있습니다. 전구 대신 LED(LED)를 사용하면 갈바니 전지의 서비스 라인을 확장할 수 있습니다. 1. 이렇게하려면 백열 전구에서 E10베이스에 납땜해야합니다-그림. 2. 그러나 갈바니 전지를 훨씬 더 많이 절약하기 위해 소위 XNUMX차 전류원인 배터리로 대체됩니다. 배터리의 독특한 품질은 여러 번 충전 및 방전할 수 있다는 것입니다.
전구의 바닥은 슬리브 - 나사 접점, 절연체 및 바닥 - 중앙 접점으로 구성됩니다. 손전등에서 일반적으로 전구의 나사산 접점은 전원의 음극에 연결되고 중앙 접점은 양극에 연결됩니다 (백열 전구의 경우 극성이 중요하지 않지만 번갈아 가며 잘 작동합니다. 전압). 또 한가지는 LED입니다. 양극 단자는 양극이고 음극 단자는 음극입니다(그림 3). 따라서 그들은 양극이 바닥에 있고 음극이 슬리브에있는베이스에 장착합니다-그림. 4. 이 경우 극성에 맞게 배터리에 연결됩니다. LED의 전원과 그 수는 전원 용량과 필요한 작동 요구 사항(밝기 수준, 작동 시간)에 따라 선택됩니다. 화학적 전류 소스가 직렬로 연결되면 커패시턴스가 합산되지 않는다는 점에 유의해야 합니다.
손전등 반사경은 잘린 포물면 모양입니다. 균일한 광속을 형성하기 위해서는 발광 소자가 포물면의 초점에 있어야 합니다. 이렇게 하려면 베이스를 기준으로 LED의 위치를 실험적으로 찾으십시오. 120개 또는 90개의 LED에 전구를 만들 때 양극 출력 근처의 렌즈를 파일로 연마해야 합니다. 출력 라인을 따라 면이 각각 5˚ 또는 505˚ 각도로 형성됩니다. 하나의 다이오드에 양극 다리가 남아 있습니다. 나머지는 5mm로 단축됩니다. 그런 다음 디클로로에탄 또는 Secunda XNUMX 접착제로 함께 붙입니다. 그런 다음 양극을 납땜하고 PVC 또는 열수축 튜브로 절연합니다. 다음으로 양극 리드를 베이스 하단의 접점에 끼우고 납땜합니다. 음극 리드는 베이스의 나사산 접점에 납땜됩니다 - 그림. XNUMX.
LED는 소비되는 전류를 제어할 수 없는 것으로 알려져 있습니다. 따라서 정상적인 동작을 위해서는 제한 저항을 직렬로 연결해야 합니다. 흰색 LED의 경우 공급 전압은 3,2V입니다(가장 간단하고 최상의 옵션 - XNUMX개의 갈바니 셀이 있는 손전등은 추가 장치 없이 흰색 LED에 해당 전원을 제공합니다). 그러나 전원이 방전되면 다이오드를 통해 흐르는 전류가 감소하므로 밝기가 감소합니다. LED의 정상적인 작동에 필요한 회로에 전압 조정기를 포함하여 이러한 부정적인 영향을 피할 수 있지만 나중에 더 자세히 설명합니다. 가장 일반적이고 상대적으로 저렴한 것은 밀폐형 납축전지입니다. 배터리는 손전등 본체의 전원용으로 예약된 구획의 크기에 따라 선택됩니다. 373개의 갈바니 전지 6의 손전등의 경우 전압 1,3V, 용량 XNUMXA의 납산을 사용할 수 있습니다.·h, 전체 치수 97 x 54 x 51,5mm - 무화과. 6. 완전 배터리 방전은 실온에서 셀당 1.95~2.03V로 방전하는 것으로 정의됩니다. 5.85V 배터리의 경우 최대 6,09 - 6V. 20C˚의 온도에서 최종 충전 전압은 배터리 셀당 2.05~2.15볼트, 6.15볼트 배터리의 경우 6.45~3V입니다[XNUMX]. 허용 전압 미만으로 방전되면 배터리의 돌이킬 수 없는 조기 노화가 시작됩니다. 따라서 배터리 방전 표시기로 회로를 보완하는 것이 유용할 것입니다.
변환된 램프의 전기 회로도는 Fig. 7. 트랜지스터 VT1-2, 저항 R1-5, 커패시터 C1, LED1 LED에서 배터리 방전 표시기가 만들어집니다. 저항 R2는 LED의 임계값을 조절합니다. 저항 R4의 값은 LED의 전원과 전원에 따라 다릅니다. 이 표시기는 배터리가 부족함을 적시에 알려줍니다. 회로의 주요 이점은 작동의 명확성입니다. 밝기가 부드럽게 증가하지 않고 신호 LED가 즉시 켜집니다. 장치는 지정된 응답 임계값을 매우 정확하게 모니터링합니다[4].
통합 스태빌라이저 LM317, 저항 R6, R7, 커패시터 C2 - C4는 LED(LED) 공급을 위한 전압 조정기로 구성됩니다. 저항을 선택하면 전압 안정화 모드가 조절됩니다. 값을 결정하려면 프로그램 "LM317 - 계산기 v1.1" 또는 "레귤레이터 설계 v1.2"를 사용하십시오. 부하는 병렬로 연결된 LED2-4 LED의 전구이며 소비되는 전류는 각각 35-70mA이며 렌즈 직경은 8이고 높이는 7mm입니다. 3,2볼트에서 총 소비 전류는 180mA입니다(이 손전등의 8볼트 백열 전구는 600mA를 소비합니다!). 회로의 세부 사항은 인쇄 회로 기판에 장착됩니다 - 그림. 8. 일체형 스태빌라이저 LM317은 소형 라디에이터에 장착됩니다. KT315 트랜지스터는 KT3102, BC546, 2N5551 등으로 교체할 수 있습니다. 12V 전원 공급 장치를 연결할 때 저항 값을 변경해야 합니다: R1 - 20k, R2 - 1,5k, R4 - 2,2k.
배터리와 전구 사이의 원활한 접촉을 위해 손전등 뒷면에 스프링이 있는 소켓이 제공됩니다. 분해해야하지만 배터리 충전 표시기와 충전기 연결 소켓이있는 보드를 장착하는 데 뒷벽을 사용하는 경우에만-그림. 9. 스프링이 있는 패널을 다른 곳으로 옮깁니다. 예를 들어, 보드와 배터리 사이. 이를 위해 셀프 태핑 나사로 라디에이터에 고정됩니다 - 그림. 10. 충전기 연결용 소켓, 제어 장치(그림 11)를 손전등 본체에 삽입하고 뒷벽에 설치하고 나사와 나사산 커플 링으로 고정합니다.
배터리가 연결되어 케이스에 삽입됩니다. - 그림. 12.
접촉판을 연결하고 설치합니다. 가볍게 눌러 브래킷으로 고정하십시오 - 무화과. 13. LED가 있는 반사경을 설치합니다. - 14.
배터리를 충전하려면 산업용 충전기를 구입하지 않고도 상당한 자금을 절약하면서 손으로 쉽게 만들 수 있는 충전기가 필요합니다. 가장 단순하고 저렴한 장비는 정전압(포시오스태틱 모드)에서 충전됩니다. 그러나 더 자주 초기 전류가 제한되는 결합 모드가 사용됩니다. 그리고 지정된 전압에 도달하면 안정될 때 충전을 합니다. 일반적으로 I - U 충전 모드라고 합니다. 충전은 첫 번째 단계에서 0,1C의 정전류(암페어-시 단위의 공칭 배터리 용량)에서 수행되고 두 번째 단계에서 정전류 소스 전압에서 수행됩니다. 대부분의 제조업체는 배터리당 2,4~2,45V(7,2볼트 배터리의 경우 7,35~6V)의 정전압에서 순환 배터리를 충전할 것을 권장합니다[3]. 충전기는 그림 15에 표시된 회로에 따라 조립됩니다. 강압 변압기 Tr1, 다이오드 VD1-4가 있는 정류기 및 평활 커패시터 C1, 일체형 안정기 DA1의 전류 조정기, 저항 R1, 커패시터 C2, 트랜지스터 VT1의 배터리 충전 표시기, 저항 R2-4, 다이오드 VD5 및 LED1 LED, 전압 안정기 - 일체형 안정기 DA2, 저항 R5-6, 커패시터 C3. 충전기를 손전등에 연결하기 위해 Bu1 플러그가 제공됩니다.
일체형 스태빌라이저는 열 분산을 위해 금속 케이스에 장착됩니다. 다이어그램에 표시된 것을 제외한 모든 저항은 0,125W의 전력을 사용합니다. 1,3A 배터리 충전용·h 충전 첫 단계에서 130mA의 최적 전류가 필요합니다. 지정된 값의 전류 흐름을 보장하기 위해 위의 프로그램을 사용하여 저항 R1을 선택합니다. 배터리가 충전되면 전류가 감소하고 전압이 상승합니다. 6볼트 배터리의 최종 전압 값을 7,2V로 제한해야 합니다. 지정된 전압은 저항 R5 - 6의 비율을 선택하여 얻을 수 있습니다. LED1의 빛은 배터리가 충전 중임을 나타냅니다. 배터리가 완전히 충전되면 LED가 꺼집니다. 용량이 4,5A인 배터리의 경우·시간 및 7,5A·h 저항 R1은 각각 2,7ohm 및 1ohm의 공칭 값으로 최소 8W의 전력으로 사용됩니다. 1V 배터리를 충전하기 위해 저항 R12는 5옴, R470 - 6k옴의 저항과 함께 사용됩니다. 다이오드 KD226A는 다이오드 어셈블리가 있는 VD2-1 및 최소 4A의 전류에 대해 제공된 모든 정류기로 교체할 수 있습니다. 통합 스태빌라이저 LM317은 7805로 교체할 수 있습니다. 이 경우 저항 값을 변경해야 합니다. 용량이 1A인 배터리의 경우 R39 - 1옴 1,3W·h, 12A 배터리의 경우 3ohm 4,5W·h 및 6,8옴 5W - 7,5A·시간; 6볼트 배터리의 경우 R91 - 6옴, 5볼트 배터리의 경우 R330 - 6옴 및 R510 - 12옴입니다. KT3107 트랜지스터는 쉽게 구할 수 있는 KT361, BC556, 2N5401로 교체할 수 있습니다. 문학
저자: V. 마르첸코
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