幸敏　寧愛民

【摘 要】本文論述LED燈在電路基礎(chǔ)實(shí)踐教學(xué)中的應(yīng)用，參照手電筒原理，利用LED燈在電路基礎(chǔ)實(shí)踐教學(xué)中進(jìn)行一些小制作。從簡(jiǎn)單的LED照明電路到形狀的變化，到顏色的變換，再到采用USB接口獲取電源的方法，又到可以充電的LED照明燈，每一次的微小變化都可以激發(fā)學(xué)生的想象力和創(chuàng)新能力，同時(shí)也使學(xué)生具備電路制作的基本技能，為后期的學(xué)習(xí)和動(dòng)手及打下良好的基礎(chǔ)。

【關(guān)鍵詞】LED照明電路 電路基礎(chǔ) 實(shí)踐教學(xué) 橋式整流 故障排查

【中圖分類號(hào)】G 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A

【文章編號(hào)】0450-9889（2018）07C-0189-02

電路分析基礎(chǔ)課程是高校電子類專業(yè)的基礎(chǔ)課。該課程的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)也是培養(yǎng)學(xué)生對(duì)電子電路制作產(chǎn)生興趣的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。傳統(tǒng)電路實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容呆板、不生動(dòng)，無法滿足高校培養(yǎng)創(chuàng)新應(yīng)用型人才的要求。

經(jīng)過這幾年的教學(xué)改革，我們已經(jīng)拋開了笨重的實(shí)驗(yàn)箱的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，結(jié)合現(xiàn)代電子技術(shù)的發(fā)展，一方面，采用電路仿真軟件平臺(tái)（Multisim）來進(jìn)行電路的設(shè)計(jì)與仿真，既可以完成以往所有驗(yàn)證性的實(shí)驗(yàn)，也可以根據(jù)自己的喜好設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單電路。另一方面，采用萬能板來進(jìn)行實(shí)際電路的制作。制作中采用偏重于視覺效果的電路，這樣會(huì)非常直觀，一目了然，容易使初學(xué)者產(chǎn)生興趣。本文以手電筒電路原理為例，利用LED燈實(shí)現(xiàn)多種照明電路的設(shè)計(jì)。

一、手電筒電路原理

觀察實(shí)際手電筒，可以知道手電筒電路的主要由電池組、開關(guān)和燈泡三部分組成。原理圖如圖1所示。當(dāng)開關(guān)閉合時(shí)，電路形成一個(gè)閉合回路，燈泡亮；開關(guān)打開時(shí)，電路斷開，燈泡滅。

二、基于手電筒電路原理的LED照明電路

LED即發(fā)光二極管，和普通二極管一樣具有單向?qū)щ娦?。它是一種能將電能轉(zhuǎn)化成光能的半導(dǎo)體，它有很多種顏色，紅的、綠的、黃的……這因?yàn)槭遣捎昧瞬煌陌l(fā)光材料。如果作為照明使用的話，一般采用白底白光LED。而如果是作為電源指示作用的話，比如電視機(jī)，待機(jī)狀態(tài)時(shí)是紅色，開機(jī)狀態(tài)時(shí)是綠色。LED燈幾乎包攬了所有指示燈的作用。

在實(shí)際電子電路制作中，根據(jù)上述手電筒電路原理對(duì)電路進(jìn)行如下改進(jìn)：用直流電源代替電池組，用LED燈代替小燈泡，電路圖如圖2所示。其中LED選擇白底白光，為了迎合照明電路的特點(diǎn)。在很多節(jié)能燈中，都是選擇白底白光、高亮的LED來代替原來的白熾燈泡。還有根據(jù)二極管的單向?qū)щ娦院蛯?dǎo)通壓降，分壓電阻R1不可少。同時(shí)在負(fù)載端并聯(lián)上若干個(gè)LED燈，如圖3所示?？梢约ぐl(fā)學(xué)生的創(chuàng)造力，把這些燈排列成各種形狀，比如字母、數(shù)字和一些特殊形狀，等等。實(shí)踐證明，學(xué)生的想象力還是很豐富的。有些同學(xué)還通過添加多幾個(gè)開關(guān)，實(shí)現(xiàn)了一部分LED燈控制和整體控制。

三、具有USB接口的LED照明電路

為了能夠讓學(xué)生在課外之余，利用上自己的小作品，把它當(dāng)作一個(gè)小夜燈來使用。根據(jù)學(xué)生現(xiàn)有的條件，手頭上獲取直流電源的最佳辦法就是充電寶了。所以，對(duì)圖3電路進(jìn)行改進(jìn)，將電源接口變換成USB接口。通過查詢資料，學(xué)生了解到USB接口一共有四條線，其中兩條是電源正負(fù)極，另外兩條是數(shù)據(jù)傳輸線。這里暫時(shí)不需要數(shù)據(jù)傳輸，那么只需要接上電源的正負(fù)極兩條線就可以了。電路圖如圖4所示。

有部分同學(xué)不滿足只限于照明的作用，將白光LED燈換成了其他顏色，做成各種形狀的工藝品。通過這樣的一個(gè)簡(jiǎn)單電路的設(shè)計(jì)和改進(jìn)，學(xué)生盡情地發(fā)揮想象，實(shí)現(xiàn)LED燈的多樣化。另外，有些同學(xué)又提出了新的問題：充電寶比較笨重，能不能讓LED照明燈回歸到手電筒的特點(diǎn)：輕巧，便攜。根據(jù)市面上手電筒電路的改進(jìn)思路，又提出可充電的LED手電筒。

四、可充電的LED照明電路

可充電這部分知識(shí)在電路基礎(chǔ)教學(xué)中還沒涉及，它需要降壓、整流等環(huán)節(jié)。通過查詢資料和對(duì)學(xué)生的指導(dǎo)，我們采用了輕巧便攜的電容降壓，不用變壓器降壓。整流部分采用橋式全波整流電路。電路原理圖如圖5所示。

橋式整流電路是后期課程模擬電子技術(shù)中的一個(gè)內(nèi)容，學(xué)生對(duì)這個(gè)知識(shí)點(diǎn)的電路提前應(yīng)用可以為后期的學(xué)習(xí)打下良好的基礎(chǔ)。

五、電路故障排查

電路設(shè)計(jì)制作完成后往往會(huì)出現(xiàn)不成功的現(xiàn)象，如果不能幫助初學(xué)者盡快排除故障，很可能就會(huì)削弱他們的積極性，所以在學(xué)習(xí)制作電路的最初，就要學(xué)會(huì)一些基本故障的排除方法。下面我們以可充電的LED照明電路為例，分析故障存在哪些可能性。在該電路中，主要有四大部分：降壓、整流、電池組和照明部分。下面我們從最后一部分倒推回來，解釋故障存在的可能性：

第一，看看照明部分是個(gè)別燈不亮還是全部不亮。如果個(gè)別燈不亮，那很簡(jiǎn)單，可能是該燈燒毀或極性接反。如果是一部分不亮，那除了看LED是否正常和接對(duì)外，還要檢查電路中可能存在的虛焊。如果是全部都不亮，那么我們要用萬用表測(cè)一下電池組的兩端是否供電。

第二，電池組不能正常供電。萬用表測(cè)其兩端，是否有電壓，如果沒有，那么插上交流電源為它充電。注意最好不要在充電的過程中進(jìn)行照明功能。充電時(shí)，可以測(cè)量一下電池組兩端是否有電壓，確保正常充電。

第三，高壓降壓電容損壞或整流電路有問題。如果充電過程中發(fā)現(xiàn)電池組兩端電壓不足或沒有。那么說明前面部分的電路存在問題。電壓不足，那么橋式整流部分至少有一個(gè)二極管接錯(cuò)。按照原理圖排查。電壓沒有，那么可以用萬用表從輸入端開始測(cè)量看看電壓輸送到哪個(gè)位置停止的，那么故障就在那里。這里有可能會(huì)出現(xiàn)降壓電容被損壞的現(xiàn)象。

第四，漏焊、虛焊排查。檢測(cè)過程中可能出現(xiàn)的問題而又不被學(xué)生發(fā)現(xiàn)的難點(diǎn)，就屬漏焊和虛焊的檢查了。漏焊排查方法除了仔細(xì)對(duì)照原理圖外，要看看有沒有獨(dú)立焊點(diǎn)的存在。虛焊則借助萬用表蜂鳴檔，每一條線進(jìn)行逐一排查。

手電筒電路作為直流電路中的一個(gè)最簡(jiǎn)單的應(yīng)用電路，這個(gè)看似簡(jiǎn)單的電路，轉(zhuǎn)換為以LED燈為照明工具的電路。在實(shí)際電路的制作過程中收獲很多：首先，簡(jiǎn)單的電路原理圖讓初學(xué)者學(xué)會(huì)識(shí)圖連接電路，由單個(gè)的LED到多個(gè)，從單一的直線排列到各種幾何圖形的排列，讓學(xué)生知道百變不如其中的道理。其次，根據(jù)日常對(duì)電子產(chǎn)品的應(yīng)用，對(duì)電路進(jìn)行改進(jìn)，提出很多想法。這一點(diǎn)可以看出學(xué)生勤于思考，追求創(chuàng)新創(chuàng)意的熱情。再次，對(duì)部分學(xué)生無法成功實(shí)現(xiàn)電路測(cè)試的，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)電路故障排查的技能，進(jìn)一步掌握電路各部分的功能原理，以及各個(gè)元器件的極性和特性的理解，同時(shí)在集體學(xué)習(xí)的環(huán)境中培養(yǎng)學(xué)生良好的團(tuán)結(jié)協(xié)作能力。最后，通過教師灌輸一些具有自控控制或數(shù)字集成電路控制功能的流水燈電路制作想法，增強(qiáng)學(xué)生對(duì)后期課程的學(xué)習(xí)興趣，激發(fā)對(duì)電子電路的創(chuàng)新意識(shí)。

【參考文獻(xiàn)】

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【作者簡(jiǎn)介】幸 敏（1979— ），女，江西高安人，工程碩士，廣西水利電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院講師，研究方向：電子技術(shù)；寧愛民（1967— ），廣西水利電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院教授，研究方向：?jiǎn)纹瑱C(jī)技術(shù)。

（責(zé)編 黎 原）