چگونه لامپ LED شارژی می‌تواند بعد از قطع جریان برق، همچنان نورافشانی کند
مسلماً درک عملکرد الکترونیکی یک لامپ LED شارژی با یک باتری شارژی درون آن به پیچیدگی و قوه خلاقیت پرتاب موشک آپولو نیست و باکمی بررسی می‌توان فهمید که این لامپ چگونه کار می‌کند. البته نباید از این موضوع غافل بود که روشن ماندن لامپ‌های ال‌ای‌دی شارژی که شبیه به سایر لامپ‌ها هستند، شاید در نگاه اول کمی عجیب به نظر برسد. برای درک بهتر عملکرد این لامپ‌ها بهتر است ابتدا نگاهی به اطلاعات ثبت شده روی جعبه این لامپ‌ها داشت. روی جعبه لامپ نوشته شده است که لامپ ۸.۵ وات است؛ اما یک باتری با ابعادی که بتواند این لامپ ۸.۵ وات را برای ۳.۵ ساعت روشن نگاه دارد، درون بدنه این لامپ LED شارژی جا نمی‌شود، پس داستان این لامپ فراتر از این حرف‌ها است. در یک سمت دیگر جعبه این لامپ LED نکاتی مهم البته با فونت کوچک نوشته‌شده است که می‌تواند مساله را روشن‌تر کند. نکته مهم این مطلب است که نور این لامپ LED در حالت روشن شدن با کمک شارژ خودش به ۲۰۰ لومن می‌رسد که تقریباً به‌اندازه یک چراغ‌قوه ارزان LED برای ما نورافشانی خواهد کرد. با این وصف خیلی از مسائل برای ما روشن‌تر می‌شود. ما بدون باز کردن لامپ LED می‌توانیم حدس بزنیم که دو مجموعه از LED در زیر حباب این لامپ قرار دارد. یک سری هنگام استفاده از باتری روشن می‌شوند و مجموعه دوم هنگامی‌که جریان AC برقرار است.
به‌طورکلی دمونتاژ یا باز بازکردن تجهیزات و قطعات الکترونیک به شما فرصت می‌دهد که از ترفندهای خلاقانه ساخت آن باخبر شوید. مخصوصاً وسایلی که ازکارافتاده‌اند. در این دستگاه‌های مستعمل هنوز هم قطعات مفید الکترونیک یا جالبی را می‌شود پیدا کرد که با بررسی آن‌ها علاوه بر یادگیری مطالب جدید، می‌توان باکمی خلاقیت از قطعات سالم در پروژه‌های الکترونیک دیگر هم از آن‌ها استفاده کرد. نکته مهم درباره وسایل الکترونیک این است که اگر تجربه و شناخت کافی و فنی ندارید به‌هیچ‌وجه نباید به‌تنهایی و با تکیه‌بر قوه خلاقیت خود بدون اجازه تکنسین‌های فنی این تجهیزات را دمونتاژ و از هم جدا کنید، چراکه به‌راحتی ممکن است با خطر مرگ روبر شوید؛ اما یک لامپ شارژی فرصتی مناسب است تا نگاهی به درون آن بیندازیم تا ببینیم چگونه کار می‌کند و چگونه می‌توانیم از آن استفاده بهتری داشته باشیم.
جداسازی یا دمونتاژ قطعات لامپ LED
برای جداسازی حباب می‌توان با برش حباب لامپ LED شارژی را باز کنید، ولی شاید با نگاه دقیق‌تری به لامپ راه حل دیگری هم در دسترس شما باشد. گاهی اتصالات این حباب‌ها نتیجه یک اتصال نیمه دائم مانند اتصال چسبی است. البته این اتفاق ماحصل یک شیوه خلاقانه برنامه‌ریزی‌شده در خطوط تولید نیست. در حقیقت به خاطر این است که این‌گونه لوازم هنوز با دست مونتاژ می‌شوند نه با ربات‌ها یا دستگاه‌های خودکار. اگر به نحو درستی به گنبد پلاستیکی لامپ LED شارژی فشار بیاورید سرانجام چسبی که برای اتصال آن استفاده شد، تسلیم می‌شود. هنگامی‌که لامپ در حالت شارژی روشن است حرکات و فشار شما باعث می‌شود که از درز گنبد و بدنه شعاع‌های نور دیده شود که به شما اعلام می‌کنند با چند بار بازی کردن با گنبد پلاستیکی، بدنه از آن جدا می‌شود. بعد از جدا کردن گنبد پلاستیکی شما مجموعه LED را خواهید دید. این مجموعه LED با سه پیچ به بدنه متصل است. آن‌ها را باز کنید تا مجموعه LED نیز از بدنه جدا شود. هنوز دو سیم به پایه پایین لامپ متصل است که به بدنه با اتصال دائم وصل شده‌اند؛ بنابراین برای جدا کردن مجموعه LED شما یا باید سیم‌ها را ببرید یا با استفاده از هویه آن‌ها را از برد جدا کنید. اگر می‌خواهید این کار را با دقت بیشتری انجام دهید، بد نیست از سیم قلع کش (Desoldering braid) برای این کار استفاده کنید.
مجموعه LED
طبق انتظار درون این لامپ LED، دو حلقه LED دیده می‌شود که هرکدام برای یک جریان برق طراحی شده‌اند. پیدا کردن سرنخ‌ها و تجزیه‌وتحلیل اطلاعات یک دستگاه الکترونیک هنگام باز کردن آن‌یک فرآیند خیلی مفید و مؤثر است درعین‌حال وقتی‌که متوجه درستی تحلیل‌های خود در دستگاه‌های پیچیده‌تر می‌شوید، لذت فوق‌العاده‌ای به شما دست می‌دهد.
در این لامپ دو جریان داریم؛ اول جریان متناوب (AC) مانند همان برقی که در سیم‌های پریز خانه جریان دارد و جریان دوم، جریان مستقیم (DC) است، مانند هنگامی است که از منابعی همچون باتری‌ها یا آداپتورها استفاده می‌کنیم. یک لامپ شارژی از یک باتری برای جریان DC استفاده می‌کند. اکنون می‌دانیم که یک حلقه LED زمانی که جریان برق AC برقرار است روشن می‌شود و دیگری هنگامی که جریان برق DC جاری است. در این لامپ حلقه داخلی که داری ۵ ال‌ای‌دی است هنگامی‌که در وضعیت جریان DC است روشن می‌شوند و حلقه بیرونی هنگامی‌که وضعیت جریان AC است.
UPS لامپ LED شارژی، با کمی خلاقیت می‌تواند بخشی از پروژه های میکروکنترل شما را تشکیل دهد.
با دقت ببینید که در لامپ شما، مدار الکترونیک LED آن به‌صورت سری یا موازی است؟ در مدارهای سری زمانی که یک LED از کار بیافتد باعث می‌شود، کل مدار قطع شود؛ بنابراین شما با چک یک‌به‌یک LED به‌وسیله اتصال با کمک یک مدار تست LED ساده می‌توانید LED معیوب را پیدا کنید. ساخت یک مدار تست LED با یک باتری ۳ ولتی لیتیومی و دو مقاومت ۱.۴ وات ۴۷ کیلو اهمی به‌سادگی میسر است. با اتصال دو سر سیم تستر LED به دو سر LED ها در مدار می‌توانید متوجه شوید کدام‌یک از آن‌ها دیگر کار نمی‌کند. بعد از پیدا کردن LED معیوب کافی است با کمک یک سیم کوچک یک مدار کوتاه درست کنید و اجازه بدهید جریان از این مدار به بقیه LED ها برسد و درنتیجه لامپ شما دوباره قابل‌استفاده خواهد بود. در این لامپ، LED های مرکز با جریان DC روشنایی کمتری دارند و در مدار دوم با جریان AC نور بیشتری از طریق LED ها ساطع می‌شود. روی جعبه مقدار روشنایی لامپ ۶۰۰ لومن اعلام‌شده بود و هنگامی‌که در وضعیت باتری قرار می‌گرفت، مقدار روشنایی به ۲۰۰ لومن کاهش پیدا می‌کرد. حالا می‌توانیم بگوییم که حلقه LED بیرونی مقدار ۴۰۰ لومن روشنایی تولید می‌کند.
مجموعه LED به یک هیت‌سینک (Heatsink) دایره‌ای از جنس آلومینیوم متصل است. هیت‌سینک ها وظیفه خنک کردن قطعات مجاور خود را دارند و البته حتماً شما هم این قطعه با پره‌های نازک را در بردهای گرافیکی یا در مجاورت پردازنده کامپیوتر زیاد دیده‌اید. سیم‌های این لامپ برچسب‌گذاری نشده‌اند ولی تشخیص اینکه دو سیم خاکستری‌رنگ که به حلقه‌های درونی و بیرونی LED متصل هستند مثبت هستند و سیم سفید میان آن دو منفی است، کار سختی نیست. بعد از برداشتن مجموعه LED و هیت‌سینک برد الکترونیک لامپ هم دیده می‌شود. این مجموعه LED جداشده که بسیار ساده است می‌تواند یک جایگزین مناسب برای مدیریت روشنایی متغیر LED در پروژه‌های دیگرتان باشد، بدون اینکه نیازمند استفاده از تکنیک PWM در آن پروژه باشید.
اگر تاکنون درون لامپ LED شارژی را دیده باشید کیت الکترونیک آن چندان پیچیده به نظر نمی‌رسد. مدار این لامپ یک فیبر مدار چاپی (PCB) دوطرفه نسبتاً ساده است. در سمت بالا ترانسفورماتور و خازن‌ها برای تبدیل مدار AC به DC دیده می‌شود. در سمت دیگر به‌قول‌معروف مغز متفکر مدار را میبینید که به یک باتری ۳.۷ ولت، ۲ هزار میلی‌آمپر ساعتی متصل است. این باتری آبی‌رنگ بیشترین فضا را درون لامپ گرفته است.
شیوه کار لامپ LED شارژی
همه لامپ‌های اضطراری (Emergency) همانند هم نیستند. در بعضی لامپ‌های اضطراری وقتی جریان برق قطع می‌شود، به‌طور اتوماتیک روشن نمی‌شود و شما باید به‌سختی در میان تاریکی، با فشردن یک کلید آن‌ها را روشن کنید. لامپ LED شارژی با استفاده از یک مقاومت که میان ترمینال‌های AC است، این کار را انجام می‌دهد. هرگاه مقدار مقاومت به سمت بی‌نهایت میل می‌کند مدار متوجه می‌شود که برق قطع‌شده است. نکته جالب مدار الکترونیکی این لامپ نحوه تنظیم حساسیت آن است. اگر لامپ را در میان دستتان نگه‌دارید، روشن می‌شود.
بخشی از مدار لامپ LED شارژی که با ۳ ولت کار می‌کند که مدار ساده است و بخش دوم مدار که با جریان AC کار می‌کند، می‌تواند جالب باشد. وقتی مدار دوم با جریان AC شروع به کارمی‌کند عملکردی مشابه یک منبع تغذیه بدون وقفه (UPS) نشان می‌دهد. با بررسی و چک باید بفهمیم که یک UPS در میان لامپ ما نهفته است یا نه؟
تست UPS در لامپ LED شارژی
حداقل یک خازن بزرگ در سمت مدار DC این برد الکترونیک وجود دارد. شما می‌توان از یک برد آردوینو برای تست استفاده کنید. بردی که در تصویر زیر می‌بیند یک برد آردوینوی ویموس (Wemos D1 mini) که در پیاده سازی مدارات اینترنت اشیا (IOT) کاربرد زیادی دارد. ولتاٰژ کاری این برد هم ۳.۳ ولت است. البته در این برد باید پایه ولتاژ را بشناسید. سیم‌های ال‌ای‌دی را به برد آردوینو ویموس متصل کنید تا پیش بینی مدار یو‌پی‌اس بدین طریق اثبات شود.
اگر فرض کنیم که ویموس ۲۵۰ میلی‌آمپر مصرف می‌کند، این UPS کوچک می‌تواند حداقل ۵ ساعت و البته شاید بیشتر عمل کند. متن روی جعبه نیز اعلام می‌کرد لامپ تا ۳.۵ ساعت می‌تواند روشن بماند، با عدد ظرفیت چاپ‌شده روی باتری که ۲۰۰۰ میلی‌آمپر است، این برد از حداقل ۴۰۰ میلی‌آمپر در ۳ ولت پشتیبانی می‌کند. اگر بخواهید ولتاژ خروجی شما افزایش پیدا کند می‌توانید از یک مبدل بوست استفاده کنید تا حداقل ۵ ولت از آن خروجی بگیرد. البته شاید این مقدار آن‌قدر نباشد که مصارف زیادی داشته باشد.
خیلی‌ها در استفاده از مدار AC مردد هستند، این واقعیت به شما این فرصت را می‌دهد که تمرکز شما روی مدار DC این کیت باشد. با اضافه کردن یک محفظه و لامپ به مدار AC شما یک UPS مناسب برای پروژه‌های میکروکنترلر در اختیاردارید. بدین نحو شما نیز همچون انسان‌های باهوش و بااستعداد که با کمک خلاقیت خود مشکلات را حل می‌کنند می‌توانید مشکلات و موانع اجرای پروژه‌هایتان را برطرف کنید.