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節能的袖珍型白光LED手電筒

2013年08月01日  | Raju Baddi,

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本文描述的是一種白光LED手電筒,它可放置在空的膠管中,且電池的充電壽命很長。其電路僅由幾個常用零件組成。經證實,這種手電筒十分耐用;筆者所開發的原型已經使用了近五年,但工作狀態仍然很好 。

DI1_fig1
圖1 電感式升壓器為白光LED供電。



該手電筒以一節1.2V/2500 mAhr鎳鎘電池供電(圖1 )。利用一個基於抽頭電感(tapped inductor)的簡單電晶體化之升壓開關(transistorized boost switcher),可有效升高電壓(約增加80%),直至達到一個典型白光LED 1 所需電壓水準(在本例中,電壓約為3V)。Q 1 與Q 2 形成了一個不穩定多諧振盪器(astable multivibrator),集電極產生相位相差180°的方波 。

假設在上電時,Q 2 關斷,Q 1 導通。在這種條件下,Q 2 的集電極為高,Q 3 通過Q 2 的集電極電阻而導通。Q 3 導通時,電流通過電感器的前半部分(從端子1流向端子2) 。

在工作的前半週期結束時,多諧振盪器翻轉到另一狀態:Q 2 導通,Q 1 關斷,而其集電極為高。Q 3 關斷,Q 4 和Q 5 通過Q 1 的集電極電阻而導通。衰減中的電感電流流經端子1和端子3之間。由於L 1-2 與L 2-3 相同,且它們共用一個鐵心,因而L 1-3 的電感是L 1-2 和L 2-3 的四倍。這個增加的電感(以及在鐵心上相應增加的匝數)導致電流幅度降低,但增加了通過LED的電壓。在該階段,電流流經LED,同時10-μF電容被充電。此一階段的持續時間由不穩定電路的RC值決定 。

一旦超過了RC時間常數,重複此一過程:Q 1 導通,Q 2 關斷,其他電晶體如前所述地發生轉換。通過線圈端子1和端子2的電流再次增加,將電池中的能量儲存在電感中。在此一階段,10-μF電容為LED供電 。

DI1_fig2
圖2 電路元件可組裝在一塊圓形通用板的兩面:在較低層的連接已經過鏡像(a);俯視,元件布放以白色表示,綠色表示連線,見(b)。



圖2 顯示如何將電路元件組裝到圓形通用板的兩面。圖3 說明如何將該手電筒裝入一節膠棒管內。一旦該手電筒組裝完畢並通電,即可通過調整不穩定電路中的100-kΩ電位計來獲得最大亮度。注意:如需要,可再加一個與Q 3 並聯的電晶體,提高L 1-2 電感中儲存的能量。是否要另加電晶體取決於Q 3 進入飽和的速度和深度 。

DI1_fig3
圖3 白光LED手電筒可以裝在一支空膠棒管中。



有關工作電路的照片,請參閱本文位於www.edn.com/4412618的線上版本。線上附錄中還包含該電路的定量方資訊 。




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