充电式LED手电在应急照明中使用率非常高,故障率也非常高,主要表现为电池不耐用,使用几个月后,照明时间逐渐缩短。
经过对多种充电式LED手电解剖测量发现,多为内置的4V铅酸蓄电池失效所致。
这类充电式LED手电都使用非常简单的电容降压式充电电路,没有稳压或限压电路,如果充电时间长了,内置的4V铅酸蓄电池很容易过充电,这是其一;第二,照明使用时,LED灯光变暗时,电池的电压通常只有3V左右了,这种情况对于4V铅酸蓄电池来说是典型的过放电,即便LED灯光不是很暗,其电池电压也低于3.6V以内,铅酸蓄电池仍处于过放电状态。
综上所述,充电式LED手电的内置蓄电池长期处于过放电状态和过充电风险中,对铅酸蓄电池是极其不利的,其使用寿命必然缩短。
改进方法
1、将内置的4V铅酸蓄电池去掉,换成18650型号的3.7V锂电池,外加必要的填充物,如泡沫,也可使用热熔胶固定,防止锂电池松动,注意电池极性要与原铅酸蓄电池极性相同;
2、增加充电保护电路。
保护电路如下:
元器件的参数见电路,U1可以使用任何一种431电压基准芯片。电阻选择1%精度的,也可以使用普通精度的,但需要通过万用表挑选,只增加3个元件,只需搭接焊接在电池的两端连接线在原电路板的固定端,与电池并联即可。
上述参数,可以保证电池的最大充电电压为4.2V(内置充电电路的充电电流通常在60mA左右),电池不会被过充电。
此电路的最大损耗约为0.2mA,完全不需要增加独立开关。
改进后,由于锂电池的内阻非常小,LED亮度非常稳定,当亮度变暗时,电池的电压仍约为3V左右,电池没有过放电危险,当LED完全不亮时,电池的电压刚低于3V,仍处于安全值以内。
经过这样的改进后,再也不用担心电池会过充电或者过放电了,照明效果大大增强,耐用性得到根本保证。成本只增加了十元左右。
采用这种方法已改进多只充电式LED手电,均一次性成功,有效照明时间均得到明显提升,最早改造的LED手电筒,使用时间已经超过3年了,没有任何问题,再也不用担心忘记拔电源把手电电池充坏的问题了。
注意:如果锂电池的质量不太好,特别是内阻较大的情况下,为防止U1被击穿,需要在蓄电池上并联一个几十UF的电容。