本文将教你制作大功率LED 自行车灯。这款自行车灯有三种模式:高光、中光和闪光,所需电压为5 ~ 10V。自行车灯的价格,包含电池、充电器和运费,大约在50 元左右。这款灯包括电池在内大约重200g,在高光模式下应该至少能工作1.5 小时(在中光或闪光模式下会更长一些)。
这是一个你用很少的钱和很简易的工具就能制作完成的小玩意儿,你不必懂太多电子学的知识:它只有18 个焊点,6 个钻孔,一些热胶水和几个螺丝钉。
你也用不着了解这种控制器是什么,更谈不上去组装金属、PVC 管、激光切割或焊接什么的。只需要一点小经验(或许这种小玩意你已经制作过无数个了),花不到一个小时你就能制作完成这款自行车灯。这款LED 灯的造价非常便宜、制作过程更为简单,而且也更清洁。实物图见图1。
图1 实物图
这个自行车灯非常实用,在暴雨、暴雪甚至-30℃的环境中都能照常工作。电源可以是两块可充电式锂电池或4 ~ 6 节1.5V 碱性电池组,也可以是5~7 块1.2V 的可充电式镍氢或镍镉电池组(型号为7#、5#、2#、1# 的都可以)。6V 发电机也可以,只要它能提供9 ~ 12W 的功率(对于一般的发电机来说这样的功率有点高)。
一、所需材料
制作这款自行车灯你需要用到的材料有:
1. 电源部分(成本大约21元)
● 超级神WF-139,3.6/3.7V 电池组
● 18650 型锂电池, 3.7V 2400mA 时,防护锂电池(一对)
● 18650 型锂电池盒
● 合成橡胶或手机套( 装电池盒用,在一元店就能买到)
2. 灯
● GU10 3-LED 聚光灯罩
● 半导体P4 (U-bin) LED 发射管 ( 买3 个!)
● 按钮开关
● 硅酮塑料尾盖
● 5~12V、9W, 3 模式线路板LED 驱动
● JST 连接插头
● 环球自行车架
● 两个木制或金属制螺丝钉, 10×1/2 镀铁, 盘头、半圆头或圆头的都可以( 随便哪家五金店就能买到)
● 两根小弹簧 ( 你可以废物利用,从钢笔里取一个弹簧,把它从中间剪开;或者如果你能找到直径稍微大一点的弹簧,会更好用一些;现有的电池夹(比如AA电池配套设备)里也有弹簧。
3. 工具
● 30W 的烙铁(110V 交流电)
● 散热器导热膏 (20g)
● 0.6mm 焊丝 (200g)
● 剪线钳
● 锉刀
● 热熔型涂胶枪( 一般的五金店或一元店都有)
● 胶棒
● 小的飞利浦螺丝刀
● 钻
● 镊子 ( 一元店的镊子就很不错哦! )
● 导线( 便宜的扩音器导线就很不错! )
4. 备选工具
● 3 m 黑色热缩管, 五种不同型号(0.8/1.5/2.5/3.5/4.5mm)
● 带放大镜的三合一烙铁架
● 剥线器
● 数字万用表
● 铝箔胶带( 五金店都有售)
● 金属锉刀
● 小钳子
● 电吹风或打火机( 用于热缩管)
● 耐久性记号笔
二、制作步骤
第一步:制作电池盒
1. 剪掉电池盒头上那四个塑料小突起(见图2)。
图2
2. 在剪掉突起的部位钻上孔,钻得尽可能深一些,这样电池盒末端才能和电池末端中央靠得越近(见图3)。
图3
3. 通过连通性测试来确定螺丝刀和弹簧都能导电。
如果你的万用表没有连通性测试这一模式,你可以改为测量电阻。0Ω(或低于4Ω)的电阻与可导电是一码事(也等同于闭合电路和短路)。
4. 将一颗螺丝钉从电池盒内部插入钻好的孔,将另一颗螺丝钉插入斜对角的孔。
5. 用钳子把一根弹簧的一端拉开一点,从电池盒内部插进第三个孔,旋转大约一圈半,用同样的方法把另一根弹簧插进最后的那个孔(见图4,图5)。
图4
图5
6. 检查一下电池与电池盒是否匹配。如果不匹配,就稍微调整一下螺丝钉和弹簧,检查一下自己是否漏掉了第一步。
7. 取下电池,千万不要在有电池的情况下进行焊接工作。
8. 用锉刀将螺丝钉的尖头锉掉,这样就不会伤到你了。
9. 剥一段导线:从导线这头剥2cm 左右,另一头剥1cm。把较长的这头缠到螺丝钉上,至少要缠整整一圈,以便让导线能绕回到自己身上。把另一端剥掉的导线与附近的弹簧扭在一起。然后把它们都焊住。要确保将导线圈焊在螺丝钉上。用万用表测试一下螺丝钉与弹簧是否能连通,注意要把万用表的探针放到螺丝钉和弹簧上,而不是放到焊点或导线上(见图6)。
图6
10. 剪两段导线,长度大约为16cm ( 扩音器导线之所以好用,就是因为它本来就是成对的),如果两条线的颜色不同,你需要选一条作为正极导线,一条作为负极导线。把正极导线的一端剥掉2cm,把它缠在螺丝钉上并焊住。负极导线可以剥得稍微短一些,然后把它缠在弹簧上并焊住(见图7,图8)。
图7
图8
11. 将两条导线的另一端也分别剥掉一点,测试一下它们与螺丝钉、弹簧以及两条导线之间能连通(你不会希望两条导线短路的)。
12. 在电池盒内部标上正负极,螺丝钉是正极,弹簧是负极。
第二步:装上电池盒连接插头
1. 将母接口的线都剥掉一段 ( 注意:我用的是公接口。除非你非常自信不会造成电源/ 电池连接插头意外短路,否则还是建议你用母接口)。
2. 把热黏结剂粘在连接插头上,包括插头和导线,这样能缓解拉力,防止在猛拉时将导线拔出插头。
3. 将一段热缩管套在连接插头两条导线上,别把剥出来的导线盖住。在连接插头上涂上更多热黏结剂,热缩管上也涂上一些。这样能把两条线并在一起(它们就轻易不会缠在一起了。)稍微用点力,把它弄得好看一点。如果你不想让它太显眼,还可以用黑色记号笔把露在外面的红色导线和连接插头涂黑(见图9)。
图9
4. 剪两段热缩管,套在从电池盒引出来的导线上。
5. 把连接插头的红色导线剥开的部分与电池盒的正极导线扭在一起(正是这条线通往螺丝钉)。把黑色导线与电池盒的负极导线扭在一起,然后都焊上。
6. 把热缩管套在你刚刚焊完的地方,然后涂上热黏结剂(见图10)。
图10
7. 插好插头测试一下连通性。黑线应该与弹簧相接,红线应该与螺丝钉相接,黑线和红线是不应该导电的。
8. 关上电池盒,用热胶水盖住突出来的螺丝钉、弹簧和导线(见图11)。
图11
9. 等热胶水干了以后,打开电池盒。如果热胶水把电池盒封死了,小心翼翼地把电池盒上的热胶水割掉。
第三步:给灯罩电路板装上LED 灯
1. 确定LED 的正负极,检查一下LED 的标志。在LED 黑色塑料边框的顶端,应该能够看到负极的标识,或者你能看到一个分开的金属突起物,这也是负极的标识(见图12、图13)。
图12
图13
2. 给LED 的金属基座涂上一层薄薄的热乳胶,注意别把乳胶弄到LED 的引脚和圆顶上(见图14)。
图14
3. 把LED 放到到灯罩的印制电路板上,注意LED的正极引脚要与印制电路板的正极标识相对应(印制电路板上标的“+”字标识)。
4. 将其余的两个LED 也做同样处理。后面的LED的正极引脚要与前面的LED 的负极引脚相连,这样我们才能把它们连成一串。
5. 检查一下镜头是否与LED 大小合适。
6. 把LED 的引脚焊接到印制电路板上,千万注意别把LED 烫坏了。要确保LED 平整地坐落在印制电路板上,同时也要确保焊锡将印制电路板的焊盘和LED引脚都包住。否则的话,它们的连接性就不稳,可能会造成能源的浪费、灯光闪烁或者干脆不亮。
7. 再检查一遍镜头大小是否合适。如果不合适,你就要把焊歪了的LED 调整一下位置,重新焊好。
8. 在印制电路板背面涂上一层薄薄的热浆糊,然后把印制电路板放到灯罩里,注意三个小螺丝钉的孔和大的导线孔都要对准。
9. 用随灯罩附带的最小号的螺丝钉将印制电路板固定好(见图15)。
图15
第四步:处理驱动焊接到电源连接插头和LED 上
1. 在灯罩后面的白色区域钻两个孔。
2. 用锉刀锉一下驱动底部较大的那个印制电路板,锉到它能放入并紧贴灯罩为止。把三个引脚连接器挫到平行,同时把直径挫平整。注意,不要把较大的印制电路板顶端那个小电阻的焊锡接触点锉掉,也不要把印制电路板外面的紫铜圈锉掉(见图16)。
图16
3. 给剩余的连接插头涂上热胶水,然后在导线上再包一小段热缩管。不要包的太长,留出足够的导线来穿过灯罩后面,到达顶端。
4. 将连接插头的黑色导线焊到驱动器印制电路板底部外围的铜圈上,靠近平边的那个。将连接插头的红色导线焊到驱动器印制电路板底部内侧的铜圈上,也是靠近平边的那个。如果你把导线焊到了印制电路板的中央,那么驱动就再也无法放进灯罩里了(见图17)。
图17
5. 将驱动器的小头穿过LED 铝制底座的背面,将红色导线焊接到第1 只LED 的正极端点(这个端点不与其他LED 直接相连),然后黑色导线焊接到第3 只LED得负极端点(同样,这个端点也不予其他LED 直接相连)。注意,不要将烙铁触碰到LED 的穹顶,小心别把LED 烫坏(见图18~ 图21)。
图18
图19
图20
图21
第五步:组装并测试LED
1. 用沉头螺丝钉将镜头固定好(见图22)。
图22
2. 将驱动器推进灯罩的白色部分,小心别扯到任何导线。
3. 用长螺丝钉将灯罩的白色部分固定到铝壳上(见图23)。
图23
4. 连上电池,测试一下LED 灯。
第六步:接上开关
1. 将灯罩背面引出来的红色导线剪开。
2. 将红色导线的两端都稍微剥掉一段。
3. 把红色导线的一端焊接到开关的一端。
4. 将红色导线的另一端焊接到开关的另一端,导线可能不够长,你需要加一段。
5. 用热乳胶将开关黏到灯罩的顶端,将开关(包括导线和暴露的金属)与另加的那一段导线都用胶水封住,这能能防止短路和潮湿。
6. 在硅酮塑料按钮的底部涂一点热胶水,然后把按钮粘到开关上,小心不要让胶水溢出开关,再用一点胶水将按钮和开关封好(见图24)。
图24
7. 给灯罩的白色部分背面涂上一些胶水,以便封好钻孔,同时也能给从灯罩背后穿出来的导线缓解一点拉力。
8. 在灯罩的铝壳上贴一小段铝箔胶带,以防止灯往后座(见图25)。
图25
9. 测试一下,然后就可以尽情使用你的大功率LED 自行车灯了。你可以通过半按按钮和放开按钮来调节亮度模式。
注意:如果在电池电量不足的情况下调到高光模式,电池的电路保护可能会自动响应,切断电源。因为在电流消耗太大的情况下,电路保护会将其视为短路。
你可以再加一组电池来防止此类情况的发生,因为这样的话电池的电流消耗就会减半。或者你也可以立即跳到中光模式,这样自行车灯能工作得更久一些。其实,中光模式下灯已经非常亮了,完全能满足你看清事物的需要。