【原创】完美改造1AAA 1W小镁

如风 · 发表于 2005-12-27 06:04

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【前言】自从俺注册以来，这是第一次发原创帖子，请大家鼓励鼓励，有什么意见敬请跟贴提出呀。
我很喜欢小型的手电，没来手电大家谈之前，就买过镁光的小手电，非常喜欢它的外形，虽然亮度很低，不过聚 光性很不错，挂在钥匙上，时间长了尾盖松了，前半截就丢了（郁闷的是第二个也这样丢了，太笨了），最近经 过palm友介绍，来到了咱们坛子，粗粗一看，哇，原来小镁可以改成那么亮！在参考了论坛里很多dx的大作之后， 我也自己也diy了一个使用1AAA电池的1W小镁（其实只有0.5W），其中针对一些典型问题进行了我自己的设计和 改进，请大家品评！ 
采用1AAA供电的1W小镁一定要用到升压电路，限于小镁袖珍的体积，我采用了比较成熟的BL8505升压电路，一共 只需要四个元件即可：BL8505、1N5817、电感、钽电容。
LED用的是 RXOHW，BL8505买的是3.3v的（5v应该更好），1N5817用的是贴片小型的，电感是4mm直径的22uh， 电容用的是6v 100uf的钽电容。
改造小镁的主要难点是LED的散热和开关问题，经过仔细考虑，我觉得应该保留小镁的头部旋转开关，这也就是 说，LED不会是粘在外壳上的，要能上下移动，因为原来的小镁头部开关就是靠着反光碗向下移动，断开电路和 筒壁的接触而实现断开电路的，因此LED不能固定在筒壁上。
LED不能固定，散热问题怎么解决呢？这就要求LED要固定在一个散热底座上，散热底座同时接地，作为电筒回路 的一部分，这是改造的最大难点。
仔细研究从小镁头部拆下来的塑料件，你会发现，它和上边缘一圈和筒壁接触的位置有一个45度的斜坡（倒角）， 筒壁也是有这样一个坡度的，这样可以保证接触面积比较大且元件自动居中，因此如果要是利用筒壁散热，必须 要把LED的散热组件做成这样的形状，这可比较难了，咱没有机床，手工加工估计保证不了精度，可怎么办呢？
在我的万宝箱里一顿翻腾，居然找到了非常适合做散热座的材料，这就是20W的内热式烙铁头（市价1元）。它的 外形居中有一个由细变粗的位置，此处恰好就带一个斜坡，而且整个烙铁头的材料是紫铜的，导热和导电能力那 是绝对没问题的，紫铜的材质比较柔软，加工难度可以降到最低了。
加工过程不必太细说了，坛子里手工活很出色的筒友比比皆是，我就不用班门弄斧了，简单说说：打磨的时候把 烙铁头卡在电钻上（我用的是从北京电子市场上淘的二手德伟电池电钻，真是很好用哈），放在砂纸或者锉上打 磨。为了方便固定电路板，散热底座上用钢锯加工一个深1mm左右的槽，为了让导线顺利穿出，用电砂轮或者锯 条在边缘两侧加工出两个豁口，最后用钢锯锯掉两头，一个非常合适的散热底座就做好了。
为了能把升压电路顺利装入小镁头部空间，电路板的尺寸被限制在了7mm×7mm，四个元件分为两面排列，正面是 BL8505和小体积的1N5817，反面是22uh的电感和100uf的钽电容，限于长度的关系，钽电容是侧立着放在电路板 上的，四个元件的合作真是天衣无缝呀，正好布满了小巧的双面电路板（板子厚度0.6mm）。
正极的接触材料上，考虑到耐用度和发烧度，我从压箱底的买了N年的镀金的音箱插座上拆下了一片镀金铜片（ 镀金就是好啊，这么多年还是闪闪发亮的），用斜口钳仔细加工了一下，做成了一个带小尾巴的正极的接触片， 用烙铁把小尾巴焊接在电路板的电感上，嘿嘿，真的很合适！
在设计小电路板的时候，我提前考虑到了它和散热底座的安装方式，和底座接触的部分设计为地线，这样可以直 接将电路板焊接在底座上，给底座的焊接位置提前搪上了焊锡，电路板上相应位置也同样处理，焊接的时候只要 把底座加热到一定温度，三个接触位置的焊锡就自动融化了（紫铜的优越的导热能力体现出来了！），稍做加工， 用透明胶带包裹一下防止底座和筒壁接触，嘿嘿，带散热底座的小电路板就做好了！
1W的LED是从淘宝购买的RXOHW，拆卸很简单，用烙铁卸下两个爪，用锋利的美工刀沿着散热铝板一切，稍微用点力，LED就整个跳下来了。 焊接线路的时候有个小技巧，为了防止led的两个脚误碰筒身，我将两个引线脚脚完全切掉，用引线脚旁边的一个 小小的接触片做引脚就够了，在塑料上加工一道槽用来容纳导线（导线是采用的优质的进口的很细的导线，外径 细，内径粗，塑料皮比较耐热，不容易收缩，很不错！）
用导热硅胶将LED粘接在散热底座上，将导线焊接在LED两端，还可以帮助固定LED呢。
反光碗的加工，好像不是很容易，用钻头慢慢扩孔是一个办法，我用6mm的钻头最终扩完了孔，孔比LED发光部分 略大，其实还可以更加紧凑，就是用5.5mm的钻头啦！值得注意的是扩孔完成后要将孔周围的塑料用手术刀切去 一些，否则太容易压到led，最后要想正常的使用头部旋转开关，就要磨一下小镁的头部，我不想对小镁的筒身 做任何改动，所以尽量从其它器件上找补一下。而且这样做还有一个好处就是反光碗可以压的更低，打开手电 之后，聚焦可调节的范围更宽了。
装配好以后，亮骚一下，自我感觉很不错哈！附带测试的一组数据： 三洋镍氢7号 BL8505-33 100uf 22uh 电池电压1.24V LED电压2.84V 电池电流0.46A LED电流0.14A 电池功率0.57W LED功率0.4W 效率70%
 【尾声】虽然实际上只有0.5W左右的亮度，不过效率还算可以，要想增大电流，就要牺牲电池的使用时间，这对 于1AAA的小镁来说，确实是值得考虑的问题呀。
改装以后的散热情况很出色，可能是半功率应用的缘故，本身也没有多少热量，散热底座应该会很轻松将热量传 递到筒壁上散发掉，手电筒甚至连温乎乎的感觉都没有，因此这个紫铜的散热底座有点大材小用了呵呵。 
昨天试验了max的1701，可以从1AAA提供接近0.9W的输出，这样似乎已经达到了1AAA的极限，不过电池端1A以上的 工作电流，使用时间估计也就短的可怜了。要想满功率输出，只有采用锂电池供电了，坛子里改造小镁的DX很多， 我窃以为我的方案最适合筒友们自己改造，只要取材合适，设计得当，就可以将加工难度降到最低，我的改造方案 只是扩了一下小镁的反光碗，对于其它位置完全没有做任何加工，效果还不错，呵呵。
下面是所有的图：

[原创]也来改造一个1AAA小镁

[原创]也来改造一个1AAA小镁

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[原创]也来改造一个1AAA小镁

[原创]也来改造一个1AAA小镁

目前已经接受预订了，请感兴趣的筒友到团购区跟贴呵呵！
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[此贴子已经被wasp于2006-1-18 11:40:56编辑过]

如风 · 发表于 2005-12-27 06:07

[原创]也来改造一个1AAA小镁

回复：（如风）[原创]也来改造一个1AAA小镁

最后给小镁穿上一层衣服，变成了珍珠银一样的漂亮外观，还可以防止磨花：

回复：（如风）[原创]也来改造一个1AAA小镁

[此贴子已经被作者于2006-1-3 17:42:33编辑过]

jhbhb · 发表于 2005-12-27 06:10

老兄这帖子好,建议加精华.

hitom · 发表于 2005-12-27 06:28

好帖，收藏了，建议加精！准备仿造[em02]

spdif · 发表于 2005-12-27 06:32

改得很完美![em02]

7522980 · 发表于 2005-12-27 06:39

佩服。。。<IMG src="http://www.shoudian.org/Skins/Default/emot/em05.gif">

老沈 · 发表于 2005-12-27 07:00

与所谓的0.9W的比,我认为AAA支持0.4W更合理实用.
另外,给个有利的建议: 
在LED半功率工作时,完全可以用脉冲供电,具体就是拆去肖特基和电解,LED直接开关管,可以使效率再上升10%.
就是不知8505是否支持这种方式.

如风 · 发表于 2005-12-27 07:27

多谢老沈的指点，我试试看，正好手头还有这种电路，拆很容易呵呵……

稻草 · 发表于 2005-12-27 08:37

不错！！给你个精华鼓励一下！不过你拆LED的方法不好，最近一批LED和散热底座粘的很坚固，建议还是用钳子夹弯散热片拆

zz6557 · 发表于 2005-12-27 09:02

樓主!!!別忙了!!! 老沈逗你玩的 8505 拆掉肖特基跟電解, 它就不會動了.
老沈說的那個方式大概目前沒有一個 IC 能做到,再來是LED的反應時間恐怕連LED製造商都沒做詳細的測試,也就是沒這個資料,只能猜測說它夠快(nano Second 級),萬一它不夠快是在 micro Second級的話,老沈說的效率提升10%就不知從何而來.
希望偉大的老沈能做個實際的線路出來,再來公布一下傲人的轉換效率.....

战虎 · 发表于 2005-12-27 09:07

什么时候可以量产?

老沈 · 发表于 2005-12-27 09:38

to zz6557 你应该看清本质. 咱很诚意的建议,楼主都懂了.
咱说过8505不一定支持的.
但咱说的实质是“半功率可用脉冲”. 可提升的10%的效率就是从肖特基上省下来的.
如果有人愿意把实足3W当1.8W用,咱老沈就轻而易举的马上再出一个1.8W的1AA品种,效率大于85%! 比1.5W多的0.3W大多是从效率上省下来的,对电池压力不大.
“希望偉大的老沈.....”听着就怪怪的,你是哪位“元老”的马夹吧? 难免有瞧着咱不顺的.咱不在乎. 有意见提好了.咱有则改之,无则加勉. 素面朝天坦荡荡.

[此贴子已经被作者于2005-12-27 1:51:12编辑过]

HIDLED · 发表于 2005-12-27 17:20

脉冲直流带LED我试过，但效率不高反低。作过调整也还是一样。所以建议慎重。当然不排除有可行的设计，但我至少目前认为不现实。可以做个简单的例子说明：肖特基后面的电容大点都比小点的效率高一些，纹波都有这样的影响，脉冲应该更大。以肖特基的速度应该在电路中只有压降的影响而不至对脉冲有影响的。有些简单的变换是用这样的结构，但我想他的目的是为了省下肖特基的成本。老沈兄可以找人测试光通量，因为目前测脉冲电流有效值可能有一定困难。光通量对应直流时的光通量，就可以认为工作在相应的直流电流下。
同时，如果脉冲驱动真的可行，那么多的驱动厂家都没有用，岂不是笑话？降成本而白得效率，那些厂家可不都是傻子.......

[此贴子已经被作者于2005-12-27 9:25:02编辑过]

harley.w · 发表于 2005-12-27 18:00

最要命的是LED的正负级走线,处理了很久都没效果.

如风 · 发表于 2005-12-27 18:18

to 稻草：多谢鼓励呀，不过我买的就是最新的LED，是粘接的比较紧，不过用这个方法是可以拆的，美工刀是半切半撬的方式，散热底板还可以继续用，不会对它有什么影响的。
to zz6557，你说晚了，我已经拆掉一个试验电路的8505的电容和二极管，果然它不干活了，呵呵……
to 战虎，问多星已经开始手工量产同样结构的小镁了，不妨可以问问他，我最近的时间比较紧张一些，过一阵子打算制作一批适合小镁改造的套件，最关键的是要规范散热底座和电路板，还有正极接触头，这样大家diy的时候就有合适的小东东了。
to harley.w，LED的走线其实不难，你不要用它原来的脚，要用原来的脚旁边突出的一个小脚，那个脚估计是用来指示正负极的，将它上面的塑料切去一点，把它往上扳，这样焊接的位置尽量靠上，就又方便加工，又不会同筒壁误触了。

老沈 · 发表于 2005-12-27 19:29

to hidled: 
说得很好. 欢迎这样的讨论. 
但那么多的驱动厂家都没有用，不是笑话, 
其最大的制约条件是LED不能全额工作. 这在大功率LED还昂贵的今天,是这类电路应用不多的重要原因. 
至于是不是有效,确实不是一般设备可测到的. 但不等于可以亳无依据的乱猜,就象前面那位,先用万一来假设.再以假设来否定........就以为别人没辙了.
首先,做的人各有巧妙. 其次,用的人可凭实效. 
输入是可测的,在同等输入时可对比输出,可自身轮比,可二组睛已能觉察.对照同比......在一定的条件下,10%的差别,凭眼睛巳能觉察.
这方面,咱己花过点功夫,比想当然的乱侃总要强点吧. 
以后,LED便宜时,或现在的某些场合,电池效率会上升到主要矛盾,该类电路自会有其适用之处.

[此贴子已经被作者于2005-12-27 11:34:06编辑过]

yapg · 发表于 2005-12-28 02:23

如风兄弟改得好！现在对手电的兴趣不象原来那么浓了，但看见兄弟的大作也有跃跃欲试的感觉，哈哈。希望以后有更好的佳作出世！
支持加精！

zz6557 · 发表于 2005-12-28 02:48

哈哈哈!!!被老沈罵了.....
好吧!!!不用假設的,我直接測可以吧,被測物: LS 的3WLED SY0KW (手頭上有的).
測試結果: 此LED的反應時間 dV/dT = 30 V/uS ,經反覆做過約10次的測試結果都約在這個值.
一般的肖特基反應時間大多是: dV/dT = 1000 V/uS,因為它速度夠快所以在計算效率時都只計算它的Vf損失,而如果碰到反應速度慢的二極管這個部份就不能乎略.
另外HIDLED說的沒錯,電容值的大小跟效率有極大的關係,少了電容效率是無法提高的,在升壓線路中拿掉肖特基的話,那麼電容該擺在哪兒阿!!!

老沈 · 发表于 2005-12-28 02:57

<DIV class=quote>以下是引用zz6557在2005-12-27 18:48:01的发言： 
哈哈哈!!!被老沈罵了.....
好吧!!!不用假設的,我直接測可以吧,被測物: LS 的3WLED SY0KW (手頭上有的).
測試結果: 此LED的反應時間 dV/dT = 30 V/uS ,經反覆做過約10次的測試結果都約在這個值.
一般的肖特基反應時間大多是: dV/dT = 1000 V/uS,因為它速度夠快所以在計算效率時都只計算它的Vf損失,而如果碰到反應速度慢的二極管這個部份就不能乎略.
另外HIDLED說的沒錯,電容值的大小跟效率有極大的關係,少了電容效率是無法提高的,在升壓線路中拿掉肖特基的話,那麼電容該擺在哪兒阿!!! </DIV>
有肖特基时,电容越大越好. 无肖特基时,电容不需要了.
就算按30 V/uS 计算,50KHz时的全部损失为百分之一点五,(输出脉冲按0.33占空比计).损失不大吧? 
这一阵没空管这些,这公案先放一放吧,有空时专门来追究一番. 
不要说理了,上实物对照好了. 咱觉得你还是有点意思的: )

[此贴子已经被作者于2005-12-27 19:33:35编辑过]

HIDLED · 发表于 2005-12-28 04:44

老沈很自信，我也相信沈兄做过比较高效的脉冲，但我宁愿相信是相比于比较低效率的直流输出而言。请测一下，一般1W的LED有约1NF的电容，试问在这种情况下能不能直驱？当然，还可以参考谐振以达到比较好的输出，但谐振时LED端峰压比较大，换句话说，也就是脉冲电流比较大，虽然LED允许某一比较大的脉冲电流，但相对于谐振来说，应该不好控制。所以，其一，我相信这样驱动达不到85%，其二，我还认为这样驱动会对LED造成损伤，真要是在谐振状态，也可能工作不了百把小时。当然，大家都知道，LED失效一般都不是不亮，而是亮度降到很小。但如果一直盯着点亮的LED，我想即便亮度降到一半也未必能感觉到，所以我建议测光参数。有兴趣的可以试一下。我这也纯属理论分析，未必就对，欢迎大家指正。但前者所言实际效果，是真的做过。只是同样难免管窥就是。

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