1.1 LED交流电源指示灯
凡无交流电指示灯或原有氖泡指示灯(由一个小氖泡和一个限流电阻器串联构成)损坏的220V家用电器具,以及单相交流电路使用的插座、开关、插头等,均可加装或改换成如图1-1所示的LED交流电源指示灯,其特点是发光亮丽、体积小、耗电少、安装简便、寿命长。
图1-1 LED交流电源指示灯的实物外形图
下面就让我们开始LED交流电源指示灯的具体制作与实际应用吧。
1.1.1 工作原理
LED交流电源指示灯的电路如图1-2虚线框内所示。虚线框外电路是为便于说明原理而绘出的普通家用电器(或移动式多孔供电插座、普通台灯等)的供电电路。其中:XP为家用电器原有电源插头,SA为电源开关(有的设备无此开关)。
图1-2 LED交流电源指示灯电路图
LED交流电源指示灯的电路由三只电子元器件串联构成,其中:VD1为半波整流晶体二极管,VD2为发光二极管,R为VD2的限流电阻器。闭合电源开关SA(电源插头XP应事先插入供电插座),在家用电器接通220V交流电工作的同时,220V交流电通过a、b两端加在了交流电源指示灯的两端,使得发光二极管VD2得电发光。打开电源开关SA,家用电器断电停止工作,发光二极管VD2亦断电熄灭,从而起到指示电源接通与否和家用电器工作状态指示灯的作用。
如果闭合电源开关SA后,发光二极管VD2不亮,说明不是电网停电,便是电源插头XP及其电源开关SA构成的供电回路发生了开路故障。
1.1.2 元器件选择
图1-3给出了构成LED交流电源指示灯所用电子元器件的实物外形图,方便读者认识和选购。
图1-3 需要准备的元器件实物外形图
VD1选用耐压≥350V的硅整流晶体二极管,如1N4007、1N4004、2CP17型等。VD2宜选用ϕ5mm(或ϕ3mm、ϕ8mm)高亮度红色发光二极管,其形状和颜色也可根据实际情况灵活选取。目前可供选择的发光颜色不仅有普通红光、橙光、绿光(又细分为黄绿、标准绿和纯绿)、蓝光、紫光、白光发光二极管,而且有白壳发红光、白壳发橙光、白壳发绿光、白壳发蓝光、白壳发紫光等发光二极管。另外,发光二极管按其光线散射角度划分,有高指向型(圆形管帽为尖头、发光角度5°~20°或更小)、标准型(发光角度20°~45°)和散射型(发光角度45°~90°或更大)。本制作适合选用标准型或散射型产品,以增大发光范围,取得良好的指示效果。
R选用RTX-1/4W型碳膜电阻器,适当改变其电阻值,可改变发光二极管VD2的发光亮度。
1.1.3 动手制作
LED交流电源指示灯的制作过程比较简单,可先将构成交流电源指示灯的三只电子元器件——晶体二极管VD1、发光二极管VD2和限流电阻器R,按照图1-2虚线框内所示的电路图串联焊接在一起,做成LED交流电源指示灯备用。
图1-4所示给出了LED交流电源指示灯的具体制作流程。焊接时注意,各元器件的焊接端引脚长度保持在8mm左右为宜,多余部分在焊接前应按照图1-4(a)~(c)所示,分别用偏口钳(或剪刀)剪掉。剪短后的晶体二极管VD1的负极引脚,应按照图1-4(d)所示,与发光二极管VD2的正极引脚拼焊在一起(如剪短的是VD1的正极引脚,则应与发光二极管VD2的负极引脚拼焊在一起),电阻器R的其中一个引脚剪短后,应按照图1-4(e)所示,与发光二极管VD2的另外一个引脚拼焊在一起。注意不要焊错极性,否则会造成发光二极管VD2始终无法发光的故障。焊接好的指示灯如图1-4(f)所示,经检查无误后,应按照图1-4(g)截取两段直径约4mm、长度约25mm的电工用绝缘套管,并按图1-4(h)分别套在晶体二极管VD1、电阻器R及其焊接引线上,以确保使用时安全可靠。如果有条件采用热缩管替代绝缘管,则效果更佳。制成的LED交流电源指示灯如图1-4(i)所示。
图1-4 交流电源指示灯制作流程
1.1.4 投入应用
制成的LED交流电源指示灯,既可用于改造带外罩(发光窗口)的普通交流电源指示灯,也可直接加装到各种家用交流电器具、交流电插头或插座,以及使用220V交流电的各种仪器设备上去,具体可灵活运用。
下面列举三个实例,供读者学习领会,希望达到举一反三的效果。
实例一:制作壁式发光插座
图1-5给出了在普通86系列壁式插座上加装交流电源指示灯的流程。加装时注意:先在壁式插座面板的正上方空闲位置处用电钻开出一个ϕ5mm的小孔,再用更粗一些的钻头将面板孔口直径扩至8mm左右,但注意不可钻透,以利于增大发光二极管VD2的发光范围。将组成交流电源指示灯的发光二极管VD2从插座背面嵌入所开圆孔,并不分极性将指示灯的两引线头焊接在插座背面的两个铜接线桩(接线柱)上即可。
图1-5 壁式发光插座的组装流程
这种加装了交流电源指示灯的“壁式发光插座”,不仅能直观显示插座带电与否,而且可在黑暗中显示出插座的位置所在,堪称新一代壁式插座。
实例二:给普通台灯加装指示灯
图1-6给出了在普通台灯电源开关旁边加装LED交流电源指示灯的流程。具体做法:首先,参照图1-6(a),选定好欲改造的台灯及其加装指示灯的位置,要求台灯底座最好是塑料外壳,以方便安装。接下来,按照图1-6(b)和图1-6(c),退出台灯底盖上的固定螺钉,打开欲改造的普通台灯的底盖,并按照图1-6(d),用电钻在灯座电源开关附近的合适位置处开出一个ϕ5mm的小孔,作为指示灯安装孔。然后,按照图1-6(e)~(g),在台灯底座里侧将发光二极管VD2的管帽嵌入所开出的安装孔内,并不分极性就近将指示灯的两引线头分别焊接在电源开关进线端和另外一根非接电源开关的电源线上。最后,参照图1-6(b)、(c)打开台灯底盖的逆过程,将底盖复原,即获得图1-6(h)的带指示灯的台灯。
图1-6
图1-6 普通台灯加装指示灯的流程
这种加装了交流电源指示灯的普通台灯,不仅能直观显示电网供电与否,而且可在黑暗的环境中指示出台灯的开关位置,帮助主人顺利开灯,具有普遍推广价值。
需要指出的是,这里指示灯的两引线头是分别接在台灯电源插头的两进线端上的,这一点与图1-2给出的电路有所不同。如果按图1-2所示将指示灯的其中一个引线头焊接在电源开关的出线端,而非进线端,则指示灯仅会随台灯的开关而亮灭,实际功能和用途将会大打折扣。
实例三:替换损坏的氖泡指示灯
图1-7给出了替换某机械式定时插座(也叫“节能定时器”)上已损坏氖泡指示灯的流程。该定时插座的外形如图1-7(a)所示,其内部安装有机械式定时开关,具有以24h为循环单位,可设定任意多个时段(最小15min)接通或断开所接用电器电源的功能,用途非常广泛。替换时注意,首先,应按照图1-7(b)和图1-7(c)所示,用十字形小螺钉旋具旋出固定后盖的三颗自攻螺钉,打开后盖;并按图1-7(d)所示,拆除构成原指示灯的氖泡和限流电阻器,但固定在外壳面板上的红色发光窗口应保留。然后,按照图1-7(e)所示,将要替换的交流电源指示灯的两引线头,不分极性分别焊接在原氖泡指示灯的两接线端上,发光二极管VD2置原氖泡固定座即可(这里VD2应选用ϕ3mm红色发光二极管)。如果指示灯引线长度不够,可用塑皮电线续长。最后,按照图1-7(f)所示,复原后盖——用原有的三颗螺钉紧固后盖。这种新替换的LED交流电源指示灯,外观看起来没有任何的改变,而实际上它不仅发光醒目,而且寿命长,性能是普通氖泡指示灯所无法相比的。
图1-7 替换已损坏氖泡指示灯的流程
这里要特别强调的是:以上的改造过程中,必须要做到将欲改造的对象完全脱离220V交流供电电路,绝对不允许带电操作,以免发生触电事故!
1.1.5 使用说明
加装了LED交流电源指示灯的家用电器具、电源插座等,其原有功能均不改变,使用方法一般也不会改变。但新增加的交流电源指示灯功能却能够使其使用更方便或性能有所提升,具体因设备不同而有所不同。
这种发光二极管指示灯经笔者长期使用,证明效果好、寿命长。图1-8所示的带指示灯的电源插头和插座,均系笔者二十年前的作品。其中:图1-8(a)所示的插头,一直插在家里墙壁的供电插座上通电工作着,至今状况良好;图1-8(b)所示的移动式电源插座,虽然外壳看起来已经很陈旧,但它一直在为电视机及附设电器供电,状况亦不错。笔者最大的感受是,通过观察指示灯发光与否,可随时方便地判断电网是否停电、插头或插座是否正常通电,确实是“小制作、小改造、大便利”。
图1-8 笔者的两件作品
由于LED交流电源指示灯的工作电流实测<0.99mA,通过理论计算,一个这样的指示灯连续工作一年零两个月,才消耗1度电。显然,该交流电源指示灯耗电甚微。