Como funciona uma lanterna
Uma lanterna portátil é uma ferramenta necessária na vida cotidiana e no trabalho. Onde não há iluminação suficiente, ela o ajudará a fazer o trabalho, encontrar um mau funcionamento, encontrar um objeto caído ou rolado. Para reparar uma lâmpada com defeito ou atualizá-la, você precisa conhecer seu circuito elétrico.
Como funciona uma lanterna portátil
O dispositivo de uma lanterna é simples. Consiste em um compartimento de bateria e um compartimento com um emissor e um refletor, além de um interruptor de alimentação.
Este conteúdo não mudou desde a invenção de uma lâmpada elétrica de bolso, embora a base do elemento tenha mudado drasticamente.
Diagrama de uma lanterna simples
O diagrama de circuito elétrico de uma lanterna simples consiste em apenas três elementos:
- baterias (ou várias);
- interruptor de alimentação;
- lâmpadas incandescentes.
Esquema de uma lanterna em LEDs
Nas condições modernas, as lâmpadas incandescentes estão sendo substituídas intensivamente por LEDs.Eles não podiam suportar a concorrência devido à menor eficiência e menor vida útil. Elementos emissores de luz semicondutores também se tornaram difundidos em lâmpadas portáteis de mão. Mas apenas pegar e substituir uma lâmpada por um LED (ou uma matriz de LEDs) não funcionará. Você precisa de um dispositivo que limite a corrente através de elementos semicondutores. É chamado condutor e é um estabilizador de corrente eletrônico.
A desvantagem de tal esquema é a baixa manutenção de tal lanterna - para restaurar o circuito eletrônico, será necessário um artesão qualificado e equipamento de laboratório apropriado.
O motorista pode ser um normal resistor, o que limitará a corrente e extinguirá o excesso de tensão. Mas uma quantidade suficientemente grande de energia será perdida inutilmente na resistência. Para uma lanterna alimentada pela rede, este fato não é importante, mas para uma luminária alimentada por bateria ou recarregável, essa desvantagem pode ser crítica.
Importante! Outro elemento é adicionado ao design da lâmpada LED - um radiador de remoção de calor. Embora a radiação dos LEDs não esteja fundamentalmente relacionada ao aquecimento, a lei de Joule-Lenz não pode ser ignorada. Quando a corrente passa através de elementos radiantes, o calor é gerado. Se você não agir, o superaquecimento do LED reduzirá significativamente sua vida útil.
Diagrama do farol
Um design popular da lanterna LED é o farol. Essa lâmpada permite que você libere completamente as mãos e direcione o feixe de luz para o lugar certo, virando a cabeça: seguindo seu olhar.Isso é conveniente ao reparar um carro, ao caminhar em áreas escuras, etc.
O esquema de tal lâmpada é baseado no princípio:
- circuito de controle (responsável pelos modos de comutação);
- amplificador de buffer;
- interruptor do transistor para ligar o LED.
Uma das opções para tal dispositivo é quando a unidade de controle é feita em um microcontrolador padrão (por exemplo, ATtiny85), no qual o programa de controle do modo emissor é cabeado, o amplificador operacional OPA335 serve como amplificador intermediário e o campo IRLR2905 transistor de efeito é usado como uma chave.
Tal esquema é barato, confiável, mas tem uma desvantagem tecnológica: o controlador deve ser programado antes da instalação. Portanto, na produção em massa, um microcircuito especializado FM2819 é usado como unidade de controle (a abreviação 819L pode ser aplicada ao gabinete). Este chip pode ligar e desligar o elemento emissor de luz e é programado com quatro modos:
- brilho máximo;
- brilho médio;
- brilho mínimo;
- estroboscópio (luz intermitente).
Os modos são alternados ciclicamente por um breve toque no botão. Uma pressão longa coloca a lanterna no modo SOS. Você não pode alterar o programa (pelo menos, a folha de dados não menciona essa possibilidade). O microcircuito não requer um amplificador intermediário, mas LEDs muito poderosos não podem ser conectados diretamente à saída - há um limite de carga (e há proteção contra ultrapassá-lo).
Portanto, elementos poderosos são conectados por meio de uma chave.Na maioria dos casos, é um transistor de efeito de campo que permite a operação a longo prazo com uma grande corrente no circuito de dreno, por exemplo, o Fairchild FDS9435A ou outros similares, que podem ser selecionados de acordo com os parâmetros da tabela de características do FDS9435A.
| Estrutura | Tensão máxima de porta-fonte, V | Resistência de abertura do canal | Potência máxima dissipada, W | Corrente máxima de dreno em modo contínuo, A |
| canal R | 25 | 0,05 ohm a 5,3 A, 10 V | 2,5 | 5,3 |
O circuito da lanterna é reduzido a apenas dois elementos ativos e uma cinta de vários capacitores e resistores (mais células de bateria e uma matriz de LEDs, por si próprio).
Esquema de uma lanterna recarregável com carregamento de rede 220
É mais conveniente e econômico alimentar a lanterna não com baterias, mas com baterias recarregáveis. É ainda mais conveniente ter essa lâmpada, cuja carga dos elementos pode ser renovada sem removê-los do estojo. Basta conectar a lanterna a uma rede monofásica de 220 V.
Aqui estão os elementos adicionados ao esquema usual:
- retificador de onda completa nos diodos VD1, VD2 (também pode ser montado em um circuito de ponte);
- capacitor de lastro para amortecimento do excesso de tensão C1 com resistência de descarga R1;
- resistor R2 para limitar a corrente de carga da bateria;
- corrente R4VD5 para indicar a ligação à rede.
Importante! Tais circuitos sem transformador têm uma desvantagem significativa. Se você tocar acidentalmente em qualquer ponto do circuito, existe o risco de ser energizado. O uso de um transformador abaixador de rede levará a um aumento significativo nas características de peso e tamanho.
Portanto, tal esquema está se tornando menos comum. As baterias podem ser recarregadas sem removê-las usando fontes de alimentação externas de baixa tensão (incluindo carregamento de um dispositivo compatível com USB).
Modernização de lanternas
Ao examinar mais de perto o circuito da lanterna da seção anterior, fica óbvio que o LED VD5 está sempre aceso quando conectado a uma rede de 220 V. Seu brilho independe da carga e até mesmo da presença de baterias. Para eliminar esta deficiência, o circuito indicador deve ser incluído no circuito de carga da bateria. Para fazer isso, você precisa instalar um resistor R5 com uma potência de 0,5 W para que, com uma corrente de 100 mA, caia cerca de 3 V (cerca de 30 ohms). A cadeia indicadora deve ser conectada em paralelo em relação à polaridade.
Todas as alterações e adições são mostradas com uma linha azul. Após as alterações, o LED acenderá somente se houver corrente de carga (quando a alimentação da matriz radiante for desligada!)
Exame de saúde
Se a lanterna chinesa estiver com defeito, você pode tentar encontrar o elemento defeituoso e substituí-lo reparar. O algoritmo de busca é mostrado no exemplo de uma lâmpada com carregamento de rede.
- Se a lanterna não acender, quando ligada, o indicador não acende, você precisa verificar se 220 V está chegando ao circuito. Para fazer isso, meça a tensão CA no ponto 1. Se não houver tensão, verifique o cabo de alimentação e o conector.
- Se tudo estiver em ordem, o LED deve estar aceso. Caso contrário, verifique seu circuito, bem como o diodo VD2 para um curto-circuito.
- Em seguida, você precisa remover as baterias e verificar a tensão constante no ponto 2 - deve ser aproximadamente igual à tensão das baterias. Caso contrário, verifique o estado dos diodos VD1, VD2.
- Se tudo estiver em ordem, as baterias provavelmente estão ruins. Você precisa verificar a tensão neles.
- Se este não for o caso, você precisa verificar a integridade do switch tocando-o com um testador no modo de teste de som (com o dispositivo desligado da rede e as baterias removidas!).
- Se tudo estiver bem aqui, a falha deve ser procurada no driver ou na matriz de LEDs.
Se você tem pouco conhecimento em engenharia elétrica, atualizar ou consertar uma lanterna portátil não é difícil. O principal é entender seu dispositivo.