紅光 LED 手電筒和明暗視野照明裝置改裝

 

        紅光 LED 手電筒和明暗視野照明裝置改裝


                                                            林宏欽/NCUO

        前言

                一般天文觀測時宜使用紅光照明,是因為紅光較不刺激肉眼, 一方
        面瞳孔不致急劇收縮,可以看到較暗的星星,一方面眼睛也不易疲勞 , 不影
        響別人觀測 . 最簡單也是最常見的方法是直接在手電筒前加上紅色透明玻
        璃紙,用橡皮筋或膠帶固定 . 這方法最大缺點是耗電兇,往往電池用不到一
        夜就沒電了,而且燈泡壽命也較短 . LED(light-emitting diode 光發射二
        極體 ) 在正常使用下幾乎可以永久不壞 . 我看到美國天文雜誌  (Sky  &
        Telescope,Astronomy) 上販賣 LED 手電筒 (ORION 牌 Starlite) , 號稱
        裝一次電池可以使用上百小時 . 可是價格太貴,約合臺幣 600 ($24.5) 元
        . 我想其實 LED 的線路很簡單 , 應該可以自製,沒想到裡頭很有點學問 .
        失敗了幾次才大功告成 . 下面是我一些經驗 .

        LED的選擇

                首先是 LED 的選擇,我跑了數次電子材料店,買了數十顆紅光 LED
        , 大的,小的,圓的,扁的,方的,尖的,凹的,雙色的,紅的,透明的 ....,  不
        是亮度不夠,就是所需電壓電流太高,最後才發現一種特別標示 "  超亮  "
        的 LED 是唯一可用的 . 這種 LED 外觀透明,( 但須注意 : 不是透明 LED
        者都是超亮 ), 在通過低電流下就很亮,而低電流意味著省電 .  其他種類
        的 LED 雖在高電流時也相當亮,但亦即意味耗電量要多好幾倍,而且高電流
        會使 LED 壽命縮短,也容易燒壞 .

                購買時也是一門學問,同一盒裏的 LED 常被其他買者弄混了,一定
        要用電表實測才準,可以跟商家借用電表, 使用電阻最小檔或測二極體檔量
        測 ,+ 極接 LED 長腳, - 極接 LED 短腳,直視 LED 中心看看是否很亮,由
        於一般電表內用電池為 9V, 我曾買回來才發覺 3V 無法使它發亮, 不過大
        都不會 . 所以最保險的方法是帶 3V 電池去試 . 還有一點很奇怪,看起來
        一模一樣的 LED, 有些電流 5-10mA 就很亮,有些要 20-30mA, 耗電量差好
        幾倍 . 所以還要求在低電流 ( 約 5-10mA) 就很亮, 這一點連問店家都找
        不到答案,但這可以用如下一個測試電路來解答 .

        電阻值之決定

        器材:

                1.5 V 新電池 2 顆

                可變電阻一顆 ( 0-1K 歐姆 )

                LED

                三用電表

        安裝

                如圖 1. , 電表用電流檔," 串聯 " 電表,調整可變電阻使電流保
        持在 5-10mA, 若 LED 還蠻亮就對了 . 實際上使用是在黑暗中, 所以還必
        須在暗室中實際測試使用,譬如看星圖,找配件,寫字,做筆記 ..  找出亮度
        和耗電流的最佳化組合 . 現在,移去 ( 關掉 ) 電源,測量可變電阻值, 就
        是這一顆所要用的固定電阻值 . 按此值去買一個固定電阻改裝即可 .  當
        然,我們也可以用可變電阻做成可調光度的 LED. 為了簡便起見, 我直接以
        現有手電筒改造.

        LED 手電筒之改裝

                試了幾種,以 ENERGIZER 牌 ( 見圖 2 ) 有一型最好改造 . 線路
        圖很簡單,拿掉原燈泡,把 LED, 電阻,裝焊上去就好了 . LED 用 LED 套固
        定,可在電料店選擇合適的,我用的 LED 套是二個一組的黑色塑膠小圓圈套
        , 可配合得天衣無縫 . 注意 LED 腳長腳接正極,再將 LED  腳和開關相接
        處稍彎曲調整一下,使開關可以正常作用就好了 .

                我改造的規格如下 : 使用 3V 電力,電阻用 75 歐姆時,實耗電流
        10mA, 比較原先所用燈泡實測耗電流 270mA, 足足有 27 倍的照明持續力,
        如果用燈泡可持續亮 5 小時,則用 LED 可以持續亮 135 小時 . 我實際將
        做好的這 LED 手電筒亮著五天五夜不關,還是頗亮哩!帥吧! 當然這適合夜
        間觀星看星圖或天文攝影時使用 , 也可以掛在做固定攝影時的三腳架上標
        示位置,我就曾有夜間找不到儀器的經驗而不得不冒曝光的危險開手電筒找尋
        , 或在望遠鏡三腳腳柱各掛一個 LED 示警,以免被暗中碰歪極軸,就很嚴重
        了 . 對一般照明而言仍不太適用 .

        調光LED之改裝

                假若要可調亮度,  只要把上述固定電阻改成可變電阻就成了, 但
        是仍必須加上一固定電阻以避免可變電阻值調到  0 時, 電流太大把  LED
        燒壞掉.  可按前述測試電路量出 20mA 時的電阻值作為參照選用, 選擇可
        變電阻時也有幾個考慮, 0-1K, 0-500 歐姆以內大致夠用了 ( 就 3V 電壓
        而言 ), 但是因一般小手電筒體積空間有限 , 不見得能安裝. 我找到幾種
        可變電阻大都體積太大, 雖容易安裝;  卻裝不進去.另有一種 " 半固定式
        ", 倒是很小. 不過原先設計是給印刷電路板用, 不一定好安置, 得看個人
        功力.

                還有一種可變電阻本身就附有開關,轉到底就可以關掉電源, 很多
        國外照明裝置都採這種設計 . 但是我在臺北中華商場 ( 現已拆了,幸好光
        華商場也是個好去處 ) 轉了半天就沒找到合用的, 大都電阻值可變範圍在
        2K 歐姆以上才有開關,不足以細調明暗 . 調光 LED 可以使用在很多地方,
        舉凡尋星鏡,十字線導星目鏡, VIXEN 的 GA-2,3,4 暗視野導星裝置, 極軸
        望遠鏡等的明暗視野照明,廠商設計了非常輕便小巧的調光 LED  照明裝置
        給這些裝置使用,效果很好,但價格也不便宜,大概要上千元 . 不過,只要一
        時疏忽,忘了關電源,往往隔天就沒電了,這些調光 LED 照明裝置使用 LR44
        鈕扣電池,輕巧好用,但耗電相對的不經濟 . 我仿照上面的法子, 各改成使
        用單一 ( 三 ) 號電池或交流變直流變壓器,使用一對對不同樣式大小的電
        源端子銜接,一方面也作為開關電源 . 略加工夫 .( 見圖 3 ).  一組的費
        用不到一百元,經濟又實惠,並且還了解了一些簡單東西的大道理哩 !

                ( 據最近購買得知,這一型為當年電池贈品,現在已不易買到 )
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