废物利用！DIY18650锂电池供电的养眼LED小台灯（分立元件控制电路）

小鼯

非常时期，宅在家折腾，慢慢的，什么都有了，可是，睡前看书没个台灯也不方便啊，开大灯影响家人休息~于是乎，想自个折腾个方便实用的LED台灯。
翻抽屉找出去年5月份论坛兑换的欧司朗灯珠，共有10颗灯珠，以前DIY小夜灯用了2颗，改垃圾手电用了1颗，剩的还不少啊~作为坛子里的人，不折腾，心里就不舒服，所以，一个精致实用的LED养眼小台灯诞生了。

台灯成品图：




正文开始，介绍制作过程：
首先找一块铝散热片，两边厚，中间薄，散热与强度兼顾：


反面有个小孔，很合适，方便穿线：


4颗论坛积分兑换的欧司朗LED，睦版写出的规格是2W，实际使用1W还差不多，功率太高轻则容易光衰，重则容易猝死：


小巧玲珑，晶莹剔透：


4颗灯珠的正负极管脚轻轻往上折一折，避免安装时引起短路：


放上去比划，有点挤，不过还好，打算就这样贴板安装：


找来一点漆包线，作为连接导线：


焊引脚上去：



正负极引线都焊好了：


灯珠热沉位置涂抹少量导热硅脂：


贴上去，502粘好，有人说这样会短路，其实灯珠别压太紧就问题不大，硅脂有一定的绝缘作用，粘好后测量正负极对铝电阻都是无穷大，没有问题：


找来一段金属软管：


剥开外层铁丝约5mm：


第2、3排相邻散热鳍片往外掰一点，使软管紧紧卡住，软管管口正对着穿线孔：


万能胶+502强力固定：



底下的空隙也要填满胶，杜绝脱落隐患：


找来一段做工还不错的同轴导线，金属软管内径太小只能使用这种线：


测一下内外线芯电阻：
外芯（屏蔽层）0.1欧


内芯0.2欧，还不错


线穿过金属管，连接灯珠一边的正负极，注意绝缘：


穿出的另一端：


灯头做好了，接着考虑底座，我找了个还算不错的控制器塑料壳子当底座，底盖可拆卸，方便更换电池：



抹掉文字：


割掉两边耳朵：


给软管安装位置打孔:


软管套好热缩管，加固兼装饰：


慢慢穿过去，边扭边穿，到位后502胶水加固：


里面套一节热缩管，进一步加固，然后万能胶固定：



接下来就要解决开关问题，本来想着装一个船形开关上去，方便省事，但是这样看起来有点low，不符合现代灯具潮流，所以~打算搞个单按键电子开关电路。


电路原理图：


简要介绍一下该电路的工作原理：
1.该电路接入直流电源时，输入电压被R1和R2分压给C1充电，由于此时VT1三极管尚未导通，VT2基极无法通过R3获得正向偏置亦无法导通，所以VT2发射极电位为0，C1被充入左正右负的电压。由于R1、R2电阻很大，而VT1此时几乎无电流，故整个电路静态消耗电流很小，只有几uA。
2.当按下按钮SB时，C1有了放电回路，使电压加在C2和R4的两端，VT2基极电位升高令其导通。由于VT2导通，其基极与VT2集电极相连的VT1导通，使其集电极有了电压，该电压信号通过R3加到VT2基极上，维持VT2导通状态，使得VT1一直有电流通过，给负载供电。由于此时VT2导通（相当于很小的电阻，远小于R5），R5上端电压几乎等于电源电压，该电压被加到C1右边，显然这个电压大于C1左边R1、R2的分压，C1被充入左负右正的电压。
3.此时按下SB，C1左负右正的电压被加到R4和C2上，使C2储存的电荷被中和，VT2基极没有足够的电压维持导通而跳出导通状态，VT1没有了正向偏置，就会截止，整个电路回到了第1条所述的初始状态。


剪下一块洞洞板：


所有元件都焊上去：




板子反面：


焊上电源、输出、按键导线，用的是IDE线扯下来的导线，废物利用：



开关板做好后进行测试，电源一边接3V一次锂，输出接草帽，初始状态草帽不亮，短接一下按键端，草帽点亮：


再次短接一下按键端，草帽熄灭，反应很灵敏，开关板是成功的：


该台灯LED的设计功率是4W，负载需要通过1A的电流，开关板直驱肯定是不行的，三极管有导通压降，而且这么细的导线也承受不了1A电流，所以，找来一个继电器：



12V的继电器，3.6V的锂电肯定是吸不住的，开膛改造自然少不了：


露出内部：


用老虎钳去夹继电器簧片拐角处，这样可以把继电器的2个常开触点间距调到0.Xmm，即使电压很低也能吸住：


调好后的继电器：


常开触点间距很小只有0.Xmm，不仔细看还看不出来：


接上一节3V左右的一次锂，触点轻松吸住：


焊上线：


继电器一边烙铁烫一下，瘦身，这样在装入2节18650后恰好能容纳：


继电器找个位置502固定，注意留一点空隙，不要影响继电器的正常运行：


剩余空间正好可以容下2节18650：


制作电池正负极触片，两节电池并联，亦可使用单节电池供电，并联时注意电池要有较好的一致性：


弹性触片作为负极触片，焊好线，固定在壳子一边：


固定好正极触片：


既然使用电子开关，按钮也是个问题，为了兼顾美观与手感，采用半透明软塑胶镶嵌式按钮：


底座对应位置做好标记，准备开槽：


开好槽，修剪毛刺，塑料开槽可以用手术刀片+烙铁，这种方法我是不会告诉别人的：


按钮镶嵌进去，壳子里面502点胶固定：


普通的轻触开关太low，不防水，不防污，时间长了容易氧化失灵，而功能机时代手机上的板载按键从来没听说过失灵，说明板载按钮有极高的可靠性。于是乎，找出了这个东东，高频电刀手柄拆出的PCB，上面有两个锅仔片板载按钮，接触部位的铜箔是镀金的，基本上可以杜绝按钮失灵：


剪下一块按钮，刮绿油：


焊线上去：


塑胶按钮垫一块小塑料片：


按钮开关对齐粘上去，万能胶固定牢固：


测一下电子开关关机状态的待机电流，只有1.1uA，已经很小了：


电子开关开机状态的自身损耗电流，10.5mA，主要用于继电器供电，10.5mA*4.2V=44.1mW，这个功耗不比一些垃圾船型开关的内阻损耗大，还不错：


给台灯加装锂电池充电功能，需要用到4056充电板，成品充电板太长，不行！要改造！


给充电板瘦身，锯掉一块，拆下microUSB口：


microUSB口垂直安装：


反面：


焊好线：


底座microUSB口对应位置开槽：


4056自带的指示灯是红蓝两色贴片LED，灯光（尤是蓝光）刺眼，看着不如翠绿光舒服。所以全部铲掉，找了个共阳的红绿三脚LED，焊好线，接线如图所示（请无视图中文字颜色）：


焊上去：


充电板卡进去，用胶水粘好固定：


打孔安装充电指示灯：


找来一个0.4欧贴片电阻，焊洞洞板上，作为LED灯头的限流电阻。4.2V-3.4V=0.8V，0.4欧+0.4欧（导线、触片内阻）=0.8欧，显而易见，满电工作电流大约0.8V/0.8欧=1A，完全在安全范围内，不用担心LED骚坏：


焊好限流电阻，固定好线束：


固定好开关板：


壳子里有一块地方空着，打算塞点东西进去~~~找来2个470U电解电容并联，并在灯珠两端，尽可能减小由于各种原因导致的灯光频闪：



固定好限流电阻，理好机内线束：


粘块塑料片，绝缘兼美观：


底座部分制作完成，装上2节18650锂电池，根据电池不同，续航时间5～8小时。电池兼做配重，台灯不易推倒：


之前的DIY过程中遗留了个小问题，灯珠导线裸露在外，不美观也刺眼，所以，D个柔光灯罩，先找来一段金属条，做个边框：


剪下一段：


弯折成型：


对齐，502粘上去：


废液晶屏导光板剪下一块当作灯罩，四角圆弧倒角处理：


盖上去，然后用万能胶粘好：


点亮，此时灯光还是有些刺眼：


找来废液晶屏里的柔光膜：


剪下一块，尺寸与灯罩一致：


放上去对齐，四周小心用万能胶固定：



现在光线柔和多了，看着不那么刺眼，适合床头阅读：


养眼小台灯制作完成！完成的作品图：


背面：


底座特写：


底座背部，microUSB充电口和充电指示灯：


底部电池盖，可轻松打开更换电池：


底部加几个防滑垫：


灯头：


俯视图：


轻按按钮可开灯，没有“咔咔"的按键声，但有清脆的继电器吸合与释放声。

开关灯效果动图：


点亮效果图：


灯头弯曲的点亮效果图：


台灯照亮书页的效果图，光线柔和，阅读不累眼：


室内照明效果1：


室内照明效果2：


插上microUSB充电时，红色指示灯亮：


充满后绿色指示灯亮：


指示灯与充电状态的对应关系如图所示：


接下来进入功耗测试环节。
1.满电的18650电池，串入万用表电流挡，电池通过导线连接电池触片。待机电流很小，只有2.9uA：


刚刚充满电的18650锂电池，电压为4.19V，模拟电池满电的使用状态：


电流为0.92A，功率3.86W，亮度与30W白炽灯相当，可以说很亮了：


电池放电到3.92V，模拟电池中等电量时的使用状态：


电流为0.67A，功率为2.63W，用来看书亮度也足够：


电池放电到3.65V，模拟电池低电量时的使用状态：


电流0.55A，功率2.01W，用来看书亮度也凑合：


电压、电流的关系如图所示：


全帖完！感谢观看！更多精彩DIY作品敬请期待！

penny1978

亮点非常多，深受启发。不过本人比较排斥电阻限流的方案，所以我做的话肯定会采用恒流的电路来驱动，网上电子垃圾很多低压恒流板，我是屯了不少，看来得学学楼主，多动手了。

king226sd

纯纯的手工DIY，咱们拿罐自喷漆喷一遍会不会好得多？

943941946

msi12 发表于 2020-2-24 03:54
不知道如果用串联灯珠升压的话有什么方案。优点就是灯头接线可以漂亮些，电流低一点效率高些；缺点就是需要 ...

XL6003E1 升压型LED恒流驱动器

pho

底座电路花了好多功夫，如果只是弄个简单的船型开关和一个恒流驱动呢，是否可以达到类似效果

曾小鱼

学习了，这就是DIY的乐趣吧:lol:

yebin00000

楼主很有耐心啊！有个小问题，限流电阻扛不住0.4瓦功率吧，不久就会烧了。还可以再改进一下，恒流电路，亮度可调……

cempot

未雨绸缪

hhxx

動手能力真強啊

大唐627

只有我发现万用表lcd贴膜了吗

howinson

唉哟，改得不错哦

zhwj8025

讲解真详细，电子开关学习了

zhangxw99

不错 、值得学习。。。。

aacyxjz

弱弱的问一句那只狮子狗是真狗吗？哈哈哈

skipperpeng

我看完了。真厉害。

qingf2008

以前也做过几个类似的台灯，你这个很复杂。

行走时光

哈~这个楼主可以开发套件了:lol:

瞬间流星

第一张图，海洋王手电？

hhxpgcb

电子技术不错，工艺差了点

纯今

还能充电，给你点赞