目前市售的LED充电手电筒绝大部分采用微型铅酸蓄电池为电源,由于使用不当或铅酸蓄电池本身的问题,往往使用不久就充不进电,因此许多外观及其他部分均良好的手电筒就只能丢弃,非常可惜。为此,笔者用旧手机锂电池对LED充电手电筒进行改造,效果很好。

        原手电筒电路一般采用阻容降压后经桥式整流再对蓄电池充电,如图1所示。阻容降压电路、桥式整流电路开关、白光LED发光部分保留,去掉蓄电池后留下的空间可以用来安放增加的元件和锂电池。

1.锂电池的选择

        一定要挑选具有充满保护的手机锂电池。手机锂电池内部都带有充放电保护电路板,大都具有过压保护功能,当锂电芯充电到4.2V时,则进入恒压充电状态,并在充满时断开充电回路。早期的旧手机锂电一般都有这个功能,但近年来出的杂牌手机锂电池保护功能不完善,有的没有充满保护功能,这样的电池不能用于本电路。

        判断锂电池有无充满保护功能的方法:用一只带双灯指示的MP3充电器,将其USB输出口输出5V电压送到夹好手机电池的万能充电器上,正常充电时,MP3充电器上红绿两个指示灯都亮,若充满时红灯亮绿灯灭,就说明该锂电池的保护板具有充满保护功能,可以使用。

2.充电部分的改造

        这是手电筒改造的关键!要在分析锂电池安全充电并尽可能利用原有元件的前提下设计充电电路,增加的电路元件必须能与锂电池一-起放入原蓄电池去除后留下的空间中。

        充电手电筒的改进电路如图2所示。图中虚线方框中是在原电路基础上增加的充电电路部分,一是用稳压二极管为锂电池充电,提供最高限压为6 V的电压;二是用双色发光管作充电指示功能,充电时显示红色,充满时显示绿色。其电路工作原理如下:

        220V交流电经过电容降压、桥式整流电容滤波、稳压二极管稳压后输出约6V的直流电压。由于电容降压电路有恒流作用,当降压电容选1uF时,能提供的电流约为69mA。为了防止插电瞬间的冲击电流损坏稳压二极管,在滤波电容C2与稳压二极管D6之间加了R3,正常充电时R3上电压约为1.4V,对电路的影响很小。

        三极管Q、双色发光二极管、R4和R5组成充电指示电路。正常充电时,三极管Q的发射结与R4并联流过充电电流,Q饱和导通,双色发光二极管的R侧红色LED发光;由于G侧LED正极的电位比R侧LED正极电位低约0.4V,所以G侧绿色LED不发光,即正常充电时双色发光二极管发红光。

        当锂电池快充满时,锂电池保护板开始起保护作用,充电电流逐渐降低,双色发光二极管的G侧绿色LED因正极的电位逐渐上升而开始发出微弱的绿光;三极管Q逐渐退出饱和区,R侧LED正极电位降低,红光强度也逐渐降低,这时双色发光二极管发橙色光;随着锂电池接近充满,充电电流继续下降,当充电电流流过R4产生的压降低于0.6V时,Q截止,双色发光二极管的红色LED停止发光,G侧绿色LED发光,即充满时双色发光二极管发绿光。
        此处三极管Q的基极不需要接限流电阻,因为前面电容降压电路只能提供约69mA的电流,远低于8550的允许电流,所以不会损坏三极管。同时,三极管的基极不接限流电阻可使充电指示电路上的最大压降限制在0.7V左右,降低电路损耗。
        二极管D5的作用是防止锂电.池对充电指示电路放电。
        白光LED的限流电阻R2要选择合适的值,原则是保证每只白光LED的工作电流小于或等于其额定电流。常用的q5散光型高亮白光LED(俗称草帽管)的工作电流应控制在20mA以下,过大的电流会造成LED寿命缩短或损坏。手电筒原用的白光LED通常都是同批次的,性能参数-致性好,可以并联使用,但如果不能保证所用LED参数一致,最好每只LED各用一只限流电阻,使每只白光LED的工作电流小于或等于其额定电流。

         本例用的是7只白光LED,用4.7Ω~5Ω的限流电阻可以满足要求。实际上,原手电上的发光部分(包括LED和限流电阻)只要没有损坏,可以不作任何改动继续留用。但笔者在改制过程中也发现过例外:有些杂牌的充电手电筒在此处没有限流电阻,多只白光LED并联后直接与开关相接,利用手电中微型铅酸蓄电池的内阻来限流,刚买来时看起来很亮,但不久亮度就明显降低或损坏,改制时应注意这一点。

        原手电筒一般都采用耐压为250V的降压电容,明显耐压不足;为安全起见,应该换成耐压为400V的。如果耐压400V的同容量电容体积太大难以放置,可以用容量稍小的电容,如0.82uF/400V或0.68uF/400V的降压电容,但换成容量较小的电容后充满电所需时间会相应延长。”笔者采用上述方法为自己和朋友改造了十多只充电手电筒和台灯,效果都很好,最早改造的已经使用了四年多。