چگونه لامپ LED شارژي مي‌تواند بعد از قطع جريان برق، همچنان نورافشاني كند
مسلماً درك عملكرد الكترونيكي يك لامپ LED شارژي با يك باتري شارژي درون آن به پيچيدگي و قوه خلاقيت پرتاب موشك آپولو نيست و باكمي مطالعه مي‌توان فهميد كه اين لامپ چگونه كار مي‌كند. البته نبايد از اين موضوع غافل بود كه روشن ماندن لامپ‌هاي ال‌اي‌دي شارژي كه شبيه به ساير لامپ‌ها هستند، شايد در نگاه اول كمي عجيب به انديشه متخصصين برسد. براي درك بهتر عملكرد اين لامپ‌ها بهتر است ابتدا نگاهي به اطلاعات ثبت شده روي جعبه اين لامپ‌ها داشت. روي جعبه لامپ نوشته شده است كه لامپ ۸.۵ وات است؛ اما يك باتري با ابعادي كه بتواند اين لامپ ۸.۵ وات را براي ۳.۵ ساعت روشن نگاه دارد، درون بدنه اين لامپ LED شارژي جا نمي‌شود، پس داستان اين لامپ فراتر از اين حرف‌ها است. در يك سمت ديگر جعبه اين لامپ LED نكاتي مهم البته با فونت كوچك نوشته‌شده است كه مي‌تواند مساله را روشن‌تر كند. نكته مهم اين مطلب است كه نور اين لامپ LED در حالت روشن شدن با كمك شارژ خودش به ۲۰۰ لومن مي‌رسد كه تقريباً به‌اندازه يك چراغ‌قوه ارزان LED براي ما نورافشاني خواهد كرد. با اين وصف خيلي از مسائل براي ما روشن‌تر مي‌شود. ما بدون باز كردن لامپ LED مي‌توانيم حدس بزنيم كه دو مجموعه از LED در زير حباب اين لامپ قرار دارد. يك سري هنگام استفاده از باتري روشن مي‌شوند و مجموعه دوم هنگامي‌كه جريان AC برقرار است.
به‌طوركلي دمونتاژ يا باز بازكردن تجهيزات و قطعات الكترونيك به شما فرصت مي‌دهد كه از ترفندهاي خلاقانه ساخت آن باخبر شويد. مخصوصاً وسايلي كه ازكارافتاده‌اند. در اين دستگاه‌هاي مستعمل هنوز هم قطعات مفيد الكترونيك يا جالبي را مي‌شود پيدا كرد كه با مطالعه آن‌ها علاوه بر يادگيري جديدترين هاي فناوري اطلاعات و تكنولوژي، مي‌توان باكمي خلاقيت از قطعات سالم در پروژه‌هاي الكترونيك ديگر هم از آن‌ها استفاده كرد. نكته مهم درباره وسايل الكترونيك اين است كه اگر تجربه و شناخت كافي و متخصص نداريد به‌هيچ‌وجه نبايد به‌تنهايي و با تكيه‌بر قوه خلاقيت خود بدون اجازه تكنسين‌هاي متخصص اين تجهيزات را دمونتاژ و از هم جدا كنيد، چراكه به‌راحتي ممكن است با خطر مرگ روبر شويد؛ اما يك لامپ شارژي فرصتي مناسب است تا نگاهي به درون آن بيندازيم تا ببينيم چگونه كار مي‌كند و چگونه مي‌توانيم از آن استفاده بهتري داشته باشيم.
جداسازي يا دمونتاژ قطعات لامپ LED
براي جداسازي حباب مي‌توان با برش حباب لامپ LED شارژي را باز كنيد، ولي شايد با نگاه دقيق‌تري به لامپ راه حل ديگري هم در دسترس شما باشد. گاهي اتصالات اين حباب‌ها نتيجه يك اتصال نيمه دائم مانند اتصال چسبي است. البته اين اتفاق ماحصل يك شيوه خلاقانه برنامه‌ريزي‌شده در خطوط توليد نيست. در حقيقت به خاطر اين است كه اين‌گونه لوازم هنوز با دست مونتاژ مي‌شوند نه با ربات‌ها يا دستگاه‌هاي خودكار. اگر به نحو درستي به گنبد پلاستيكي لامپ LED شارژي فشار بياوريد سرانجام چسبي كه براي اتصال آن استفاده شد، تسليم مي‌شود. هنگامي‌كه لامپ در حالت شارژي روشن است حركات و فشار شما باعث مي‌شود كه از درز گنبد و بدنه شعاع‌هاي نور ديده شود كه به شما اعلام مي‌كنند با چند بار بازي كردن با گنبد پلاستيكي، بدنه از آن جدا مي‌شود. بعد از جدا كردن گنبد پلاستيكي شما مجموعه LED را خواهيد ديد. اين مجموعه LED با سه پيچ به بدنه متصل است. آن‌ها را باز كنيد تا مجموعه LED نيز از بدنه جدا شود. هنوز دو سيم به پايه پايين لامپ متصل است كه به بدنه با اتصال دائم وصل شده‌اند؛ بنابراين براي جدا كردن مجموعه LED شما يا بايد سيم‌ها را ببريد يا با استفاده از هويه آن‌ها را از برد جدا كنيد. اگر مي‌خواهيد اين كار را با دقت بيشتري انجام دهيد، بد نيست از سيم قلع كش (Desoldering braid) براي اين كار استفاده كنيد.
مجموعه LED
طبق انتظار درون اين لامپ LED، دو حلقه LED ديده مي‌شود كه هركدام براي يك جريان برق طراحي شده‌اند. پيدا كردن سرنخ‌ها و تجزيه‌وتحليل اطلاعات يك دستگاه الكترونيك هنگام باز كردن آن‌يك فرآيند خيلي مفيد و مؤثر است درعين‌حال وقتي‌كه متوجه درستي تحليل‌هاي خود در دستگاه‌هاي پيچيده‌تر مي‌شويد، لذت فوق‌العاده‌اي به شما دست مي‌دهد.
در اين لامپ دو جريان داريم؛ اول جريان متناوب (AC) مانند همان برقي كه در سيم‌هاي پريز خانه جريان دارد و جريان دوم، جريان مستقيم (DC) است، مانند هنگامي است كه از منابعي همچون باتري‌ها يا آداپتورها استفاده مي‌كنيم. يك لامپ شارژي از يك باتري براي جريان DC استفاده مي‌كند. اكنون مي‌دانيم كه يك حلقه LED زماني كه جريان برق AC برقرار است روشن مي‌شود و ديگري هنگامي كه جريان برق DC جاري است. در اين لامپ حلقه داخلي كه داري ۵ ال‌اي‌دي است هنگامي‌كه در وضعيت جريان DC است روشن مي‌شوند و حلقه بيروني هنگامي‌كه وضعيت جريان AC است.
UPS لامپ LED شارژي، با كمي خلاقيت مي‌تواند بخشي از پروژه هاي ميكروكنترل شما را تشكيل دهد.
با دقت ببينيد كه در لامپ شما، مدار الكترونيك LED آن به‌صورت سري يا موازي است؟ در مدارهاي سري زماني كه يك LED از كار بيافتد باعث مي‌شود، كل مدار قطع شود؛ بنابراين شما با چك يك‌به‌يك LED به‌وسيله اتصال با كمك يك مدار تست LED ساده مي‌توانيد LED معيوب را پيدا كنيد. ساخت يك مدار تست LED با يك باتري ۳ ولتي ليتيومي و دو مقاومت ۱.۴ وات ۴۷ كيلو اهمي به‌سادگي ميسر است. با اتصال دو سر سيم تستر LED به دو سر LED ها در مدار مي‌توانيد متوجه شويد كدام‌يك از آن‌ها ديگر كار نمي‌كند. بعد از پيدا كردن LED معيوب كافي است با كمك يك سيم كوچك يك مدار كوتاه درست كنيد و اجازه بدهيد جريان از اين مدار به بقيه LED ها برسد و درنتيجه لامپ شما دوباره قابل‌استفاده خواهد بود. در اين لامپ، LED هاي مركز با جريان DC روشنايي كمتري دارند و در مدار دوم با جريان AC نور بيشتري از طريق LED ها ساطع مي‌شود. روي جعبه مقدار روشنايي لامپ ۶۰۰ لومن اعلام‌شده بود و هنگامي‌كه در وضعيت باتري قرار مي‌گرفت، مقدار روشنايي به ۲۰۰ لومن كاهش پيدا مي‌كرد. حالا مي‌توانيم بگوييم كه حلقه LED بيروني مقدار ۴۰۰ لومن روشنايي توليد مي‌كند.
مجموعه LED به يك هيت‌سينك (Heatsink) دايره‌اي از جنس آلومينيوم متصل است. هيت‌سينك ها وظيفه خنك كردن قطعات مجاور خود را دارند و البته حتماً شما هم اين قطعه با پره‌هاي نازك را در بردهاي گرافيكي يا در مجاورت پردازنده كامپيوتر زياد ديده‌ايد. سيم‌هاي اين لامپ برچسب‌گذاري نشده‌اند ولي تشخيص اينكه دو سيم خاكستري‌رنگ كه به حلقه‌هاي دروني و بيروني LED متصل هستند مثبت هستند و سيم سفيد ميان آن دو منفي است، كار سختي نيست. بعد از برداشتن مجموعه LED و هيت‌سينك برد الكترونيك لامپ هم ديده مي‌شود. اين مجموعه LED جداشده كه بسيار ساده است مي‌تواند يك جايگزين مناسب براي مديريت روشنايي متغير LED در پروژه‌هاي ديگرتان باشد، بدون اينكه نيازمند استفاده از تكنيك PWM در آن پروژه باشيد.
اگر تاكنون درون لامپ LED شارژي را ديده باشيد كيت الكترونيك آن چندان پيچيده به انديشه متخصصين نمي‌رسد. مدار اين لامپ يك فيبر مدار چاپي (PCB) دوطرفه نسبتاً ساده است. در سمت بالا ترانسفورماتور و خازن‌ها براي تبديل مدار AC به DC ديده مي‌شود. در سمت ديگر به‌قول‌معروف مغز متفكر مدار را ميبينيد كه به يك باتري ۳.۷ ولت، ۲ هزار ميلي‌آمپر ساعتي متصل است. اين باتري آبي‌رنگ بيشترين فضا را درون لامپ گرفته است.
شيوه كار لامپ LED شارژي
همه لامپ‌هاي اضطراري (Emergency) همانند هم نيستند. در بعضي لامپ‌هاي اضطراري وقتي جريان برق قطع مي‌شود، به‌طور اتوماتيك روشن نمي‌شود و شما بايد به‌سختي در ميان تاريكي، با فشردن يك كليد آن‌ها را روشن كنيد. لامپ LED شارژي با استفاده از يك مقاومت كه ميان ترمينال‌هاي AC است، اين كار را انجام مي‌دهد. هرگاه مقدار مقاومت به سمت بي‌نهايت ميل مي‌كند مدار متوجه مي‌شود كه برق قطع‌شده است. نكته جالب مدار الكترونيكي اين لامپ نحوه تنظيم حساسيت آن است. اگر لامپ را در ميان دستتان نگه‌داريد، روشن مي‌شود.
بخشي از مدار لامپ LED شارژي كه با ۳ ولت كار مي‌كند كه مدار ساده است و بخش دوم مدار كه با جريان AC كار مي‌كند، مي‌تواند جالب باشد. وقتي مدار دوم با جريان AC شروع به كارمي‌كند عملكردي مشابه يك منبع تغذيه بدون وقفه (UPS) نشان مي‌دهد. با مطالعه و چك بايد بفهميم كه يك UPS در ميان لامپ ما نهفته است يا نه؟
تست UPS در لامپ LED شارژي
حداقل يك خازن بزرگ در سمت مدار DC اين برد الكترونيك وجود دارد. شما مي‌توان از يك برد آردوينو براي تست استفاده كنيد. بردي كه در تصوير زير مي‌بيند يك برد آردوينوي ويموس (Wemos D1 mini) كه در پياده سازي مدارات اينترنت اشيا (IOT) متخصصد زيادي دارد. ولتاٰژ كاري اين برد هم ۳.۳ ولت است. البته در اين برد بايد پايه ولتاژ را بشناسيد. سيم‌هاي ال‌اي‌دي را به برد آردوينو ويموس متصل كنيد تا پيش بيني مدار يو‌پي‌اس بدين طريق اثبات شود.
اگر فرض كنيم كه ويموس ۲۵۰ ميلي‌آمپر مصرف مي‌كند، اين UPS كوچك مي‌تواند حداقل ۵ ساعت و البته شايد بيشتر عمل كند. متن روي جعبه نيز اعلام مي‌كرد لامپ تا ۳.۵ ساعت مي‌تواند روشن بماند، با عدد ظرفيت چاپ‌شده روي باتري كه ۲۰۰۰ ميلي‌آمپر است، اين برد از حداقل ۴۰۰ ميلي‌آمپر در ۳ ولت همراهي مي‌كند. اگر بخواهيد ولتاژ خروجي شما افزايش پيدا كند مي‌توانيد از يك مبدل بوست استفاده كنيد تا حداقل ۵ ولت از آن خروجي بگيرد. البته شايد اين مقدار آن‌قدر نباشد كه مصارف زيادي داشته باشد.
خيلي‌ها در استفاده از مدار AC مردد هستند، اين واقعيت به شما اين فرصت را مي‌دهد كه تمركز شما روي مدار DC اين كيت باشد. با اضافه كردن يك محفظه و لامپ به مدار AC شما يك UPS مناسب براي پروژه‌هاي ميكروكنترلر در اختيارداريد. بدين نحو شما نيز همچون انسان‌هاي باهوش و بااستعداد كه با كمك خلاقيت خود اشكالات را حل مي‌كنند مي‌توانيد اشكالات و موانع اجراي پروژه‌هايتان را برطرف كنيد.
هم انديشي ها