Cómo funciona una linterna
Una linterna de mano es una herramienta necesaria en la vida cotidiana y en el trabajo. Donde no haya suficiente iluminación, le ayudará a hacer el trabajo, encontrar un mal funcionamiento, encontrar un objeto caído o rodado. Para reparar una lámpara defectuosa o actualizarla, debe conocer su circuito eléctrico.
Cómo funciona una linterna de mano
El dispositivo de una linterna es simple. Consta de un compartimento para pilas y un compartimento con un emisor y un reflector, así como un interruptor de encendido.
Este contenido no ha cambiado desde la invención de una lámpara eléctrica de bolsillo, aunque la base del elemento ha cambiado drásticamente.
Diagrama de una linterna simple
El diagrama del circuito eléctrico de una linterna simple consta de solo tres elementos:
- baterías (o varias);
- interruptor de alimentación;
- bombillas incandescentes.
Esquema de una linterna en LED
En las condiciones modernas, las lámparas incandescentes están siendo reemplazadas intensamente por LED.No pudieron soportar la competencia debido a su menor eficiencia y menor vida útil. Los elementos semiconductores emisores de luz también se han generalizado en las lámparas portátiles de mano. Pero simplemente tomar y reemplazar una bombilla con un LED (o una matriz de LED) no funcionará. Necesita un dispositivo que limite la corriente a través de elementos semiconductores. Se llama conductor y es un estabilizador de corriente electrónico.
La desventaja de tal esquema es la baja capacidad de mantenimiento de una linterna de este tipo: para restaurar el circuito electrónico, se requerirá un artesano calificado y el equipo de laboratorio adecuado.
El conductor puede ser un normal resistor, que limitará la corriente y extinguirá el exceso de voltaje. Pero una cantidad suficientemente grande de energía se perderá inútilmente en la resistencia. Para una linterna alimentada por la red, este hecho no es importante, pero para una luminaria alimentada por batería o recargable, tal desventaja puede ser crítica.
¡Importante! Se agrega otro elemento al diseño de la lámpara LED: un radiador que elimina el calor. Aunque la radiación de los LED no está fundamentalmente relacionada con el calentamiento, la ley de Joule-Lenz no se puede eludir. Cuando la corriente pasa a través de elementos radiantes, se genera calor. Si no toma medidas, el sobrecalentamiento del LED reducirá significativamente su vida útil.
Diagrama de faros
Un diseño popular de la linterna LED es el faro. Una lámpara de este tipo le permite liberar completamente sus manos y dirigir el haz de luz al lugar correcto girando la cabeza: siguiendo su mirada.Esto es conveniente al reparar un automóvil, al caminar en áreas oscuras, etc.
El esquema de tal lámpara se basa en el principio:
- circuito de control (responsable de los modos de conmutación);
- amplificador de búfer;
- interruptor de transistor para encender el LED.
Una de las opciones para dicho dispositivo es cuando la unidad de control se fabrica en un microcontrolador estándar (por ejemplo, ATtiny85), en el que el programa de control del modo emisor está cableado, el amplificador operacional OPA335 sirve como amplificador intermedio y el campo IRLR2905 El transistor de efecto se utiliza como tecla.
Tal esquema es económico, confiable, pero tiene un inconveniente tecnológico: el controlador debe programarse antes de la instalación. Por lo tanto, en la producción en masa, se utiliza un microcircuito FM2819 especializado como unidad de control (la abreviatura 819L se puede aplicar a la caja). Este chip puede encender y apagar el elemento emisor de luz y está programado con cuatro modos:
- brillo máximo;
- brillo medio;
- brillo mínimo;
- estroboscopio (luz intermitente).
Los modos se cambian cíclicamente presionando brevemente el botón. Una pulsación larga pone la linterna en modo SOS. No puede cambiar el programa (al menos, la hoja de datos no menciona tal posibilidad). El microcircuito no requiere un amplificador intermedio, pero los LED muy potentes no se pueden conectar directamente a la salida: hay un límite de carga (y hay protección para no excederlo).
Por lo tanto, los elementos poderosos están conectados a través de una llave.En la mayoría de los casos, se trata de un transistor de efecto de campo que permite un funcionamiento a largo plazo con una gran corriente en el circuito de drenaje, por ejemplo, el Fairchild FDS9435A u otros similares, que se pueden seleccionar según los parámetros de la tabla de características FDS9435A.
| Estructura | Voltaje máximo de fuente de puerta, V | Resistencia de canal abierto | Máxima potencia disipada, W | Corriente de drenaje máxima en modo continuo, A |
| canal R | 25 | 0,05 ohmios a 5,3 A, 10 V | 2,5 | 5,3 |
El circuito de la linterna se reduce a solo dos elementos activos y un flejado de varios condensadores y resistencias (más celdas de batería y una matriz de LED, por sí mismo).
Esquema de una linterna recargable con carga de red 220
Es más conveniente y económico alimentar la linterna no con baterías, sino con baterías recargables. Es aún más conveniente tener una lámpara de este tipo, cuya carga de elementos se puede renovar sin sacarlos de la caja. Basta con conectar la linterna a una red monofásica de 220 V.
Estos son los elementos añadidos al esquema habitual:
- rectificador de onda completa en diodos VD1, VD2 (también se puede ensamblar en un circuito de puente);
- condensador de lastre para amortiguar el exceso de voltaje C1 con resistencia de descarga R1;
- resistencia R2 para limitar la corriente de carga de la batería;
- cadena R4VD5 para indicar la conexión a la red eléctrica.
¡Importante! Dichos circuitos sin transformador tienen un inconveniente significativo. Si accidentalmente toca cualquier punto del circuito, existe el riesgo de recibir energía. El uso de un transformador reductor de red dará lugar a un aumento significativo de las características de peso y tamaño.
Por lo tanto, tal esquema se está volviendo menos común. Las baterías se pueden recargar sin quitarlas utilizando fuentes de alimentación externas de bajo voltaje (incluida la carga desde un dispositivo compatible con USB).
Modernización de faroles.
Tras un examen más detallado del circuito de la linterna de la sección anterior, se hace evidente que el LED VD5 siempre está encendido cuando se conecta a una red de 220 V. Su brillo no depende de la carga e incluso de la presencia de baterías. Para eliminar esta deficiencia, el circuito indicador debe incluirse en el circuito de carga de la batería. Para hacer esto, debe instalar una resistencia R5 con una potencia de 0.5 W para que, con una corriente de 100 mA, caigan aproximadamente 3 V (aproximadamente 30 ohmios). La cadena indicadora debe conectarse en paralelo con respecto a la polaridad.
Todos los cambios y adiciones se muestran con una línea azul. Después de las alteraciones, el LED se encenderá solo si hay una corriente de carga (¡cuando se apaga la energía de la matriz radiante!)
Chequeo de salud
Si la linterna china está fuera de servicio, puede intentar encontrar el elemento defectuoso y reemplazarlo. reparar. El algoritmo de búsqueda se muestra en el ejemplo de una lámpara con carga de red.
- Si la linterna no brilla, cuando se enciende, el indicador no se enciende, debe verificar si llegan 220 V al circuito. Para ello, mida el voltaje de CA en el punto 1. Si no hay voltaje, verifique el cable de alimentación y el conector.
- Si todo está en orden, el LED debería estar encendido. De lo contrario, verifique su circuito, así como el diodo VD2 en busca de un cortocircuito.
- Luego, debe quitar las baterías y verificar el voltaje constante en el punto 2; debe ser aproximadamente igual al voltaje de las baterías. En caso contrario, comprobar el estado de los diodos VD1, VD2.
- Si todo está en orden, probablemente las baterías estén defectuosas. Necesitas verificar el voltaje en ellos.
- Si este no es el caso, debe verificar el estado del interruptor haciéndolo sonar con un probador en modo de prueba de sonido (¡con el dispositivo apagado de la red y sin las baterías!).
- Si todo va bien aquí, hay que buscar la avería en el driver o en la matriz de LED.
Si tiene poco conocimiento en ingeniería eléctrica, actualizar o reparar una linterna de mano no es difícil. Lo principal es entender su dispositivo.