Wie eine Taschenlampe funktioniert
Eine Handlampe ist ein notwendiges Hilfsmittel im Alltag und bei der Arbeit. Wenn die Beleuchtung nicht ausreicht, hilft sie Ihnen, die Arbeit zu erledigen, eine Fehlfunktion zu finden, einen heruntergefallenen oder gerollten Gegenstand zu finden. Um eine ausgefallene Lampe zu reparieren oder aufzurüsten, müssen Sie ihren Stromkreis kennen.
So funktioniert eine Taschenlampe
Das Gerät einer Taschenlampe ist einfach. Es besteht aus einem Batteriefach und einem Fach mit Sender und Reflektor sowie einem Netzschalter.
Dieser Inhalt hat sich seit der Erfindung einer elektrischen Taschenlampe nicht geändert, obwohl sich die Elementbasis dramatisch verändert hat.
Diagramm einer einfachen Taschenlampe
Der elektrische Schaltplan einer einfachen Taschenlampe besteht aus nur drei Elementen:
- Batterien (oder mehrere);
- Stromschalter;
- Glühlampen.
Schema einer Taschenlampe auf LEDs
Unter modernen Bedingungen werden Glühlampen intensiv durch LEDs ersetzt.Sie konnten sich aufgrund geringerer Effizienz und kürzerer Lebensdauer nicht gegen die Konkurrenz behaupten. Lichtemittierende Halbleiterelemente haben auch in tragbaren Handlampen weite Verbreitung gefunden. Aber einfach eine Glühbirne zu nehmen und durch eine LED (oder eine Matrix von LEDs) zu ersetzen, wird nicht funktionieren. Sie benötigen ein Gerät, das den Strom durch Halbleiterelemente begrenzt. Es heißt Treiber und ist ein elektronischer Stromstabilisator.
Der Nachteil eines solchen Schemas ist die geringe Wartbarkeit einer solchen Taschenlampe - zur Wiederherstellung der elektronischen Schaltung sind ein qualifizierter Handwerker und geeignete Laborgeräte erforderlich.
Der Fahrer kann ein normaler sein Widerstand, der den Strom begrenzt und die Überspannung löscht. Aber eine ausreichend große Menge an Kraft wird nutzlos am Widerstand verloren gehen. Bei einer netzbetriebenen Laterne spielt dieser Umstand keine Rolle, bei einer batteriebetriebenen oder wiederaufladbaren Leuchte kann ein solcher Nachteil jedoch kritisch werden.
Wichtig! Dem Design der LED-Lampe wird ein weiteres Element hinzugefügt - ein Wärmeabfuhrstrahler. Obwohl die Strahlung von LEDs nicht grundsätzlich mit der Erwärmung zusammenhängt, kann das Joule-Lenz-Gesetz nicht umgangen werden. Wenn Strom durch Strahlungselemente fließt, wird Wärme erzeugt. Wenn Sie nichts unternehmen, wird die Lebensdauer der LED durch Überhitzung erheblich verkürzt.
Scheinwerferdiagramm
Ein beliebtes Design der LED-Taschenlampe ist die Stirnlampe. Eine solche Lampe ermöglicht es Ihnen, Ihre Hände völlig frei zu machen und den Lichtstrahl durch Drehen des Kopfes an die richtige Stelle zu lenken: Ihrem Blick zu folgen.Dies ist praktisch bei der Reparatur eines Autos, beim Gehen in dunklen Bereichen usw.
Das Schema einer solchen Lampe basiert auf dem Prinzip:
- Steuerkreis (zuständig für das Umschalten der Modi);
- Pufferverstärker;
- Transistorschalter zum Einschalten der LED.
Eine der Optionen für ein solches Gerät besteht darin, dass die Steuereinheit auf einem Standard-Mikrocontroller (z. B. ATtiny85) ausgeführt wird, in dem das Steuerprogramm für den Emittermodus fest verdrahtet ist, der Operationsverstärker OPA335 als Zwischenverstärker dient und das Feld IRLR2905 Effekttransistor wird als Schlüssel verwendet.
Ein solches Schema ist kostengünstig, zuverlässig, hat jedoch einen technologischen Nachteil: Die Steuerung muss vor der Installation programmiert werden. Daher wird in der Massenproduktion eine spezielle FM2819-Mikroschaltung als Steuereinheit verwendet (die Abkürzung 819L kann auf das Gehäuse angewendet werden). Dieser Chip kann das lichtemittierende Element ein- und ausschalten und ist mit vier Modi programmiert:
- maximale Helligkeit;
- durchschnittliche Helligkeit;
- minimale Helligkeit;
- Stroboskop (Blinklicht).
Durch kurzes Drücken der Taste werden die Modi zyklisch umgeschaltet. Ein langer Druck versetzt die Taschenlampe in den SOS-Modus. Sie können das Programm nicht ändern (zumindest erwähnt das Datenblatt eine solche Möglichkeit nicht). Die Mikroschaltung benötigt keinen Zwischenverstärker, aber sehr leistungsstarke LEDs können nicht direkt an den Ausgang angeschlossen werden - es gibt eine Belastungsgrenze (und einen Schutz gegen deren Überschreitung).
Daher sind mächtige Elemente durch einen Schlüssel verbunden.In den meisten Fällen handelt es sich um einen Feldeffekttransistor, der einen Langzeitbetrieb mit einem großen Strom in der Drain-Schaltung ermöglicht, z. B. der Fairchild FDS9435A oder andere ähnliche, die gemäß den Parametern aus der Kennlinientabelle des FDS9435A ausgewählt werden können.
| Struktur | Maximale Gate-Source-Spannung, V | Kanalöffnungswiderstand | Maximale Verlustleistung, W | Maximaler Drainstrom im kontinuierlichen Modus, A |
| R-Kanal | 25 | 0,05 Ohm bei 5,3 A, 10 V | 2,5 | 5,3 |
Die Taschenlampenschaltung ist auf nur zwei aktive Elemente und eine Umreifung mehrerer Kondensatoren und Widerstände (plus Batteriezellen und eine Matrix aus Leuchtdioden, selbstverständlich).
Schema einer wiederaufladbaren Taschenlampe mit Netzladung 220
Es ist bequemer und wirtschaftlicher, die Taschenlampe nicht mit Batterien, sondern mit wiederaufladbaren Batterien zu betreiben. Noch bequemer ist es, eine solche Lampe zu haben, deren Elemente aufgeladen werden können, ohne sie aus dem Gehäuse zu entfernen. Schließen Sie die Taschenlampe einfach an ein einphasiges 220-V-Netz an.
Hier sind die Elemente, die dem üblichen Schema hinzugefügt wurden:
- Vollweggleichrichter an den Dioden VD1, VD2 (kann auch in Brückenschaltung aufgebaut werden);
- Ballastkondensator zur Bedämpfung der Überspannung C1 mit Entladewiderstand R1;
- Widerstand R2 zur Begrenzung des Batterieladestroms;
- Kette R4VD5, um den Anschluss an das Stromnetz anzuzeigen.
Wichtig! Solche transformatorlosen Schaltungen haben einen erheblichen Nachteil. Wenn Sie versehentlich einen Punkt im Stromkreis berühren, besteht die Gefahr, unter Strom zu stehen. Die Verwendung eines Netzwerk-Abwärtstransformators führt zu einer erheblichen Erhöhung der Gewichts- und Größeneigenschaften.
Daher wird ein solches Schema immer seltener. Akkus können aufgeladen werden, ohne sie zu entfernen, indem Sie externe Niederspannungsstromquellen verwenden (einschließlich Aufladen von einem USB-kompatiblen Gerät).
Modernisierung von Laternen
Bei näherer Betrachtung der Taschenlampenschaltung aus dem vorherigen Abschnitt wird deutlich, dass die VD5-LED bei Anschluss an ein 220-V-Netz immer leuchtet und ihr Leuchten unabhängig von der Ladung und sogar dem Vorhandensein von Batterien ist. Um diesen Mangel zu beseitigen, muss die Anzeigeschaltung in die Batterieladeschaltung aufgenommen werden. Dazu müssen Sie einen Widerstand R5 mit einer Leistung von 0,5 W installieren, damit bei einem Strom von 100 mA etwa 3 V (etwa 30 Ohm) darauf fallen. Die Anzeigekette muss bezüglich der Polarität parallel geschaltet werden.
Alle Änderungen und Ergänzungen werden mit einer blauen Linie dargestellt. Nach den Änderungen leuchtet die LED nur, wenn ein Ladestrom vorhanden ist (wenn die Stromversorgung der strahlenden Matrix ausgeschaltet ist!)
Gesundheitskontrolle
Wenn die chinesische Taschenlampe defekt ist, können Sie versuchen, das defekte Element zu finden und es entweder zu ersetzen Reparatur. Der Suchalgorithmus wird am Beispiel einer Lampe mit Netzladung gezeigt.
- Wenn die Laterne beim Einschalten nicht leuchtet und die Anzeige nicht aufleuchtet, müssen Sie prüfen, ob 220 V an den Stromkreis gelangen. Messen Sie dazu die Wechselspannung an Punkt 1. Wenn keine Spannung anliegt, überprüfen Sie Netzkabel und Stecker.
- Wenn alles in Ordnung ist, sollte die LED leuchten. Wenn nicht, überprüfen Sie seinen Stromkreis sowie die VD2-Diode auf einen Kurzschluss.
- Als nächstes müssen Sie die Batterien entfernen und die konstante Spannung an Punkt 2 überprüfen - sie sollte ungefähr gleich der Spannung der Batterien sein. Wenn nicht, prüfen Sie den Zustand der Dioden VD1, VD2.
- Wenn alles in Ordnung ist, sind die Batterien wahrscheinlich schlecht. Sie müssen die Spannung an ihnen überprüfen.
- Wenn dies nicht der Fall ist, müssen Sie den Zustand des Schalters überprüfen, indem Sie ihn mit einem Tester im Tontestmodus klingeln lassen (bei vom Netz getrenntem Gerät und entfernten Batterien!).
- Wenn hier alles in Ordnung ist, muss der Fehler im Treiber oder in der LED-Matrix gesucht werden.
Wenn Sie wenig Kenntnisse in Elektrotechnik haben, ist das Aufrüsten oder Reparieren einer Handtaschenlampe nicht schwierig. Die Hauptsache ist, sein Gerät zu verstehen.