發光二極管手電筒的電路故障分析

張大軍

摘要:介紹如何引導學生利用所學知識維修發光二極管手電筒,讓學生在動手中快樂學習物理。

關鍵詞:發光二極管;手電筒;電路;故障分析

中圖分類號:G633.7 文獻標識碼:A 文章編號:1003-6148(2009)7(S)-0058-3

我校有許多住校學生,他們經常使用手電筒、收音機、隨身聽等物品。使用時間長了,難免會出現一些故障,棄之可惜,留之無用。于是許多學生來找我幫忙,我就抓住這個機會,讓學生利用所學的物理知識自己動手,解決難題,并最終獲得成功。有了這些經歷,學生學習物理的積極性空前高漲,學習由被動變主動,成績大幅度提高。現以發光二極管手電筒為例介紹如下:

1 電路及電路圖

把手電筒卸開,觀察到有以下元器件:電源、開關、電阻(多個)、發光二極管(以下簡稱二極管)(多個)導線若干、充電裝置、指示燈,將其電路用電路圖表示(圖1)。

電路圖說明:①電源左邊為充電電路,D1、D2、D3、D4組成橋式整流電路,把交流電轉變為直流電,給電源E充電,D5為充電指示燈。右邊為工作電路。

②所用元件規格:C1為云母電容400V0.47μF,R1為470kΩ,R2為390Ω,D1、D2、D3、D4為1N4007型二極管,R3、R4、R5為100Ω,D5為紅色發光二極管,D6、D7、D8為白色強光發光二極管。

2 檢修工具與檢修方法

檢修工具有電壓表、導線、電烙鐵、松香、焊錫等。

檢修步驟為:

①卸開手電筒,觀察有無明顯故障,如線頭脫落等故障。

②用電壓表測各處電壓,判斷故障部位。

③懷疑開關故障時,可用導線將開關兩端并聯,進行觀察。

④判斷電阻、二極管等有故障時,用電烙鐵取下進行更換。

3 故障現象舉例

(1)閉合開關,二極管都不發光。

故障分析:故障在工作電路中,電路中沒有電流,可能有兩種情況:a.電源損壞。b.電路干路某處斷路。

檢修過程:①卸開手電筒,觀察有無明顯故障,如線頭是否脫落。如有進行焊接。

②用電壓表測量電源電壓,判斷電源好壞。

③用導線將開關兩端并聯,觀察二極管是否發光,判斷開關好壞。

④用電壓表測量電阻和二極管的總電壓,如果電壓正常,說明干路正常,故障在電阻和二極管之間。如果電壓不正常,故障在干路部分。

⑤發現故障元件,用電烙鐵取下更換。

(2)二極管有的發光,有的不發光。

故障分析:故障在工作電路中,干路正常,電源、開關等正常,故障部位在不能發光二極管的支路上。

檢修過程:第一種方法:用電壓表測量不發光支路上的電阻和二極管的電壓,如果電阻上電壓正常,說明電阻損壞。如果二極管上電壓正常,說明二極管損壞。第二種方法:用正常的電阻和不發光二極管支路上的電阻并聯,如二極管發光,說明電阻損壞。如二極管不發光,則說明二極管損壞。找出故障元件后進行更換。

(3)充電時指示燈不亮,其余功能都正常。

故障分析:整體電路基本正常,故障在指示燈電路R2、D5上。

檢修過程:用并聯的方法依次和R2、D5并聯上相同的元件,觀察并判斷出故障元件,然后進行更換。

(4)充電時指示燈不亮,充不上電。

故障分析:充電電路有故障,某處出現斷路。

檢修過程:重點檢查R1是否斷路,D1、D2、D3、D4是否短路,可用替換法檢修。

(5)手電筒能正常充電、照明,但工作時間短。

故障分析:充電電路、照明電路均正常,故障原因是電源儲存電能能力減弱。

檢修過程:更換電源。

注意:不能在充電的情況下維修,以免發生觸電事故。

4 在修手電筒的過程中應用的物理知識有

①根據實物圖畫出電路圖。

②正確判斷串聯和并聯的方法。

③電壓表的正確使用方法。

④發光二極管的單向導電性以及通電時能將電能轉化為光能的特性。

⑤什么是短路、斷路和通路等。

5 延伸的物理知識有

(1)什么是限流電阻及作用。

(2)電烙鐵的正確使用等。

學生掌握一定技能以后,把萬能表的使用方法介紹給學生并應用于實際,這時學生判斷故障速度更快,學習積極性更高。通過實踐證明,這種方法效果很好,可使學生在快樂中學習,在快樂中收獲,在快樂中成長。

(欄目編輯王柏廬)