В основе работы светодиодов лежат знания о полупроводниках и соответствующая практика. Они известны человечеству почти полвека. При этом все исходные материалы для изготовления таких осветительных приборов знакомы уже больше чем 20 лет. Тем не менее правильно их соединить и получить впечатляющие характеристики светодиодов удалось совсем недавно. Это освещение представляет собой инновационный прорыв, благодаря которому диоды стали достаточно эффективными и безопасными с экологической точки зрения. Считается, что такие аксессуары намного экономичнее, чем классические лампы накаливания. Их можно использовать в различных сферах жизни человека не только из-за удобства эксплуатации, но и благодаря желаемой температуре свечения.
Характеристики
Для того чтобы понять принцип работы устройств, необходимо знать следующие характеристики светодиодов:
1. Световой поток.
Этот параметр измеряется в люменах (Лм) и показывает количество света, которое выдает лампа. Чем больше будет этот показатель, тем ярче она будет светить.
2. Мощность потребления, измеряется в Ваттах (Вт).
Чем меньше этот параметр, тем экономичнее расход электроэнергии.
3. Светоотдача, ее единицей измерения считается Лм/Вт.
Она является главной в работе и эффективности всего осветительного прибора.
4. Диаграмма направления излучения.
Параметр кривой силы света, благодаря которому распределяются потоки, излучающиеся диодами.
5. Цветовая температура (оттенки белого освещения).
Измеряется в градусах Кельвина в допустимом диапазоне от 2700 до 7000 К. Оттенок теплого цвета считается самым благоприятным для глаз, который варьируется до 4000 К, а все показатели, которые выше, принято обозначать, как «холодный белый». Чаще всего светильники с теплым светом стоят намного дороже, чем с холодным, так как это напрямую связано с особенностями их производства.
6. Индекс цветопередачи.
Эта величина показывает, насколько правдиво будет отображен цвет предмета, который освещается выбранными светильниками. Чем выше такой параметр, тем правдивее передается оттенок исходного предмета.
7. Производительность приборов освещения.
Самым правильным решением является выбор брендовых заводов-изготовителей, так как такие компании могут предоставить более точные технические характеристики светодиодов, благодаря чему прибор прослужит заявленное время работы. Также в таких лампах предусмотрена защита от скачков напряжения и перегрева.
8. Размер прибора.
Не нужно судить о недостатках и достоинствах исходя из размера кристалла. Не имеет значения, большой или маленький используется светодиод, самым важным считается его мощность.
Учитывая такие характеристики светодиодов, можно выбрать именно то устройство, которое даст максимальный эффект от его целевого использования.
Показатели качества
О показателях качества светодиодного изделия можно судить, исходя из следующих критериев:
- производитель (предпочтительнее продукция известных компаний, которые публикуют открытые данные о надежности их приборов);
- использование специально разработанного конструктива и формы для максимально быстрого отвода тепла, регулирующих температурный режим при работе чипа;
- оптические (светотехнические) спецификации LED-лампы, которые можно получить от независимой лаборатории либо изготовителя;
- высококачественные гарантийные обязательства;
- итоги результатов долгосрочных испытаний функционирования приборов.
Разновидности белого цвета
Чаще всего в быту, для декораций и освещения используются белые светодиоды, характеристики которых зависят от их тона.
- Теплый белый свет: его цветовая температура составляет 2700 К, и он отличается небольшим желтоватым оттенком, похожим на пламя, которое излучает свеча. Именно такой оттенок характерен для ламп накаливания, он успокаивает и расслабляет. Важно отметить, что использование матового или прозрачного плафона будет менять оттенок на более мягкий либо насыщенный. Этот вид света не основной, но он прекрасно подойдет для дополнительного и декоративного освещения, будет идеальным для установки в спальнях. Благодаря ему можно создать в помещении гармонию и домашнее тепло.
- Натуральный белый свет : его цветовая температура составляет 4200 К, он является самым популярным и чаще всего используемым. Подходит для применения в качестве основного источника освещения помещений как коммерческого характера, так и бытового. Можно использовать для всех типов поверхностей, таких как кухонная столешница либо рабочий стол в кабинете. Как и теплый свет, натуральный имеет несколько оттенков. Светильники и лампы с матовым рассеиванием будут иметь совсем другой спектр насыщенности, чем приборы с прозрачной колбой. Он способствует получению более точного и направленного света, нежели матовый, через который излучаются мягкие блики ненавязчивого оттенка.
- Холодный белый свет : его цветовая температура составляет 6000 К. Имеет своеобразный голубоватый оттенок. Этот тон является очень ярким и чаще всего используется для офисов, а также как локальное освещение. Достаточно широкое распространение получил на парковках, в подъездах, на придомовой территории, а также в парках, алеях и скверах. Часто устанавливается для подсветки уличных реклам, коммерческих вывесок и прочего.
Разновидности светодиодов
Существуют самые разные светодиоды, параметры и характеристики которых полностью зависят от их видов:
1. Моргающие: используются в индикаторах для привлечения внимания. Этот вид практически не отличается от обычных, однако для его изготовления применяется встроенный кругооборот мультивибратора, который мерцает с перерывом в 1 секунду. Основные виды таких диодов распространяют однотонные световые лучи, более сложные по своим характеристикам могут вспыхивать несколькими оттенками поочередно либо одновременно, благодаря параметру RGB.
2. Многоцветные моргающие светодиоды , характеристики которых достаточно разнообразны и могут быть представлены в двух разных кристаллах, работающих один навстречу другому, поэтому, когда загорается первый, то полностью гаснет второй. При помощи тока, который движется в начальном направлении, появляется один цвет, а в противоположном - другой. Благодаря такому виду работы образуется и третий цвет, так как два основных смешиваются.
3. Трехцветные светодиоды , параметры и характеристики которых заключаются в наличии нескольких светоизлучающих диодов, не связанных друг с другом, но совмещеных в одном корпусе. Они работают по отдельности, могут светиться одновременно, но управление у них остается совершенно разным.
4. Светоизлучающие RGB-диоды с синими, красными и зелеными элементами, в которых используется связь с четырьмя проводами и единым общим катодом либо анодом.
5. Монохромные дисплеи с семью сегментами, а так же с применением starburst - формата. Такие экраны показывают все цифры, а некоторые даже определенный набор букв. Использование Starburst позволяет отображать все символы.
Достаточно распространенные в 80-х годах алфавитно-цифровые и числовые дисплеи стали менее популярны после появления ж/к мониторов.
Преимущества светодиодного освещения
Будучи относительно новой технологией, светодиоды в большинстве случаев лучше многих источников освещения по качеству света, энергооэффективности, экологичности и рентабельности. Характеристики светодиодов превосходят параметры ламп высокого накаливания практически во всех областях применения, но такое освещение еще не может решить всех поставленных задач. Диоды белого оттенка уже прекрасно зарекомендовали себя как альтернатива люминесцентным трубчатым и лампам высокого давления. Но еще должно пройти небольшое количество времени, пока такие технологии начнут использовать в системе общественного пользования.
Что означает маркировка SMD?
Расшифровка такого показателя звучит как Surface Mounted Device, что в переводе на русский язык означает «прибор, который монтируется на поверхности». В качестве такого приспособления выступает диод, а поверхность в нашем случае - это основание ленты.
Любые SMD-светодиоды, характеристики которых схожи с параметрами всех остальных подобных ламп, состоят из нескольких кристаллов, размещенных в корпусе с контактными выводами, а также линзами, формирующими световой поток. Он излучается полупроводниками и направляется в миниатюрную оптическую систему, которая и образуется сферическими рефлекторами, а также прозрачным корпусом самого диода.
Какие же еще имеют СМД-светодиоды характеристики? Маркировка, которая представлена цифрами на ленте, показывает размеры кристалла в миллиметрах. Полоса на основе SMD очень хорошо гнется в продольном направлении.
Что означает маркировка DIP LED?
Существуют в продаже и LED-светодиоды, характеристики которых очень схожи с SMD. По своим техническим параметрам они представляют собой цилиндрический корпус, который размещен на торцовой ленте. Такой тип имеет хорошую силиконовую защиту. Цифры, которые присутствуют в маркировке, так же как и у SMD, означают диаметр диода.
Для подсветки мебели можно использовать такие кристаллы, только для стеклянных полок. В отличие от предыдущей ленты, этот вид очень хорошо сгибается и в поперечном направлении.
Параметры качественного светодиодного фонаря
На сегодняшний день на рынке можно приобрести большое количество и обычных фонарей, но их активно вытесняют светодиодные. Произошло это в первую очередь из-за того, что последние дают намного более яркий свет.
Для того чтобы правильно подобрать светодиоды для фонариков, характеристики которых весьма разнообразны, необходимо при выборе учесть все основные требования покупателя. То, на что нужно обратить внимание - это тип луча, он может быть широким или узким. Какому виду отдать предпочтение, зависит от будущего применения. К примеру, чтобы можно было видеть предметы на расстоянии 30 метров, лучше подобрать фонарик с широким лучом, а модели с узким могут хорошо подсветить удаленные объекты. Чаще всего такое освещение имеют тактические приборы, которыми пользуются туристы, охотники и велосипедисты.
Еще одним важным фактором, влияющим на работу фонаря, является тип его питания. Для самых простых бытовых приборов используются обыкновенные батарейки типа АА или ААА, но для сильных и мощных устройств такого объема будет недостаточно. В этом случае необходимо воспользоваться литий-ионными аккумуляторами, которые могут работать беспрерывно в течение 5 часов.
Стоит обратить свое внимание и на светодиоды для фонариков, характеристики яркости которых отличаются между собой не более чем на 40%. Гарантией качества выбранных устройств служит наличие маркировки. В случаи ее отсутствия можно говорить о несертифицированном изделии, чаще всего китайского производства.
Светодиоды фирмы CREE
Эта фирма специализируется на изготовлении сверхкачественных и ярких диодов. Она одна из первых начала разрабатывать новые белые лампочки, тем самым установив новую веху в индустрии.
Светодиоды CREE, характеристики которых представлены, остаются конкурентоспособными в своей отрасли:
Имеют рекордные значения светового потока, достигающие 345 люменов при токе 1000 мА;
- тепловое сопротивление на низком уровне;
- относительно расширенный угол изучения;
- миниатюрный, равномерно распределенный кристалл;
- максимальный прием тока до 1500 мА;
- улучшенную линзу из силикона вместо используемого стекла;
- максимальную температуру работы кристалла 150 °С.
Как видно, такие технологии только вступают в силу и приносят исключительные выгоды от их использования. Каждый день делаются новые открытия, светодиодные лампы становится более экономичными и яркими, благодаря чему начинают по праву занимать лидирующее место на световой арене.
Особенности лент SMD 5050
Светодиоды этой серии имеют размер 5х5 мм и световой поток, зависящий от цвета, который располагается в диапазоне от 2 до 8 люменов. Также их можно поделить по степени влагозащиты - IP20 и IP65, так как они имеют два разных вида покрытий, а именно - полиуретановое и силиконовое. Первые можно размещать только внутри помещения, а вторые, соответственно, подойдут уже и для улицы, так как им не страшна излишняя влажность.
Светодиоды 5050, характеристики и свойства которых помогают создать яркий свет, состоят из трех кристаллов с разными или одинаковыми диодами в одном корпусе. Разноцветные лампы получили название RGB (красный-зеленый-синий), после подключения контроллеров в них можно получить самые разные цвета.
Основными техническими характеристиками являются:
Прозрачное и жесткое полиуретановое покрытие;
- качественная пайка;
- число светодиодов на 1 метр составляет 60 штук;
- кратность резки - 3 кристалла, которая составляет 50 мм;
- ширина, длина, высота в мм 10 х 5000 х 3;
- блок питания подключается к12V либо к 24V DC.
Особенности лент SMD5730
Применяя высокоэффективные светодиоды 5730, характеристики и свойства которых заключаются в высокой теплопроводности и низком сопротивлении, обеспечивают длительный срок службы устройства. Они устойчивы к вибрации, повышенной влажности окружающей среды и перепадам температуры. Достаточно малы, имеют широкий угол свечения и прекрасно подходят для любых поверхностей при монтаже. Их можно приобрести в катушках и лентах.
Многим нравится использовать светодиоды 5730, характеристики которых подходят для применения в различных устройствах, что является очень удобным как для обыкновенных пользователей, так и для дизайнеров. Они являются незаменимыми для освещения торговых и офисных помещений, где важной считается не только высокая энергоэффективность, но и комфортная светопередача.
Для тех, кто использует светодиоды, маркировка, характеристика и свойства имеют немаловажное значение. У них есть ряд превосходств над своими предшественниками, а именно:
Люминофорные белые светодиоды номинальной мощностью в 0,5 Вт отличаются значительным сроком эксплуатации, стабильными показателями и качественным исполнением;
- высокая устойчивость к перепадам температуры, вибрациям и повышенной влажности окружающей среды;
- деградация светового потока - не больше чем 1% за 3000 часов работы;
- корпус изготовлен из качественного термостойкого полимера, который выдерживает до +250 °С;
- светодиоды полностью пригодны для пайки оплавлением.
На данный момент серьезно рассматривать фонари с лампами накаливания не стоит: одной из главных характеристик любого фонаря является экономичность, а в этом плане светодиодам нет равных. Однако и светодиод светодиоду рознь, особенно когда речь идет о мощных моделях. Дело в том, что мощные светодиоды греются весьма ощутимо, а перегрев для них буквально смерти подобен: скорость деградации кристалла растет в разы. У дешевых светодиодов непонятного происхождения параметры даже в одной серии серьезно отличаются, и в двух одинаковых внешне фонарях один будет греться, а другой проработает без проблем - а играть в лотерею Вам вряд ли понравится. Серьезные же производители (тут бесспорный авторитет - Cree) обеспечивают гораздо более точный контроль параметров продукции, да и сам ресурс у их кристаллов немал.
Лучший источник питания , если Вы не планируете долго использовать фонарь на морозе - это литий-ионные и литий-полимерные аккумуляторы, которые имеют наилучшее на сегодняшний момент соотношение емкости к массе. Хотя они и дороже обычных батареек, но возможность быстрой зарядки очень быстро компенсирует разницу в ценах. Если фонарь будет использоваться часто - лучше выбрать модель с быстросменными аккумуляторами формата 18650 и внешнее зарядное устройство, для эпизодического применения удобнее модели со встроенной USB-зарядкой.
С необходимостью в прочности корпуса и особенно защитного стекла спорить трудно. Недаром популярность заслужили американские фонарики Maglite, которые действительно могут работать как дубинка без риска повреждения самого фонаря. Но, естественно, фонарь с такими габаритами удобен далеко не всегда, а вот современные тактические фонарики можно считать настоящими универсалами: они компактны (здесь сочетание светодиодов с литиевым аккумулятором вновь демонстрирует все свои лучшие стороны), прочны, пылевлагозащита у них - не опция, а норма. Поэтому их можно использовать хоть в походе, хоть в гараже, хоть просто носить «на всякий» в кармане. Главное - учесть диаметр корпуса фонарика, так как большинство креплений под ствол рассчитываются на диаметры 22 мм (7/8 дюйма) и 25 мм (1 дюйм).
Дополнительные опции тоже не будут лишними: например, зачем отдельно тащить внешний аккумулятор для гаджетов в поход, если можно купить фонарь с функцией подзарядки внешних устройств? Ну а фонарь с регулируемым фокусом и съемным рассеивателем послужит одновременно и поисковым прожектором, и источником рассеянного света в лагере, если убавить яркость на минимум.
Для сравнения яркости наглядный показатель - максимальный световой поток, который обычно измеряется в люменах. Наглядные ориентиры - это автомобильные фары, которые тоже являются фокусированными источниками света: обычная «галогенка» выдаст около 1200 люмен, ксенон же может обеспечить и 4000 люмен.
Делаем фонарик на светодиодах своими руками
Светодиодный фонарик с 3-х
вольтовым конвертором для светодиода 0.3-1.5V 0.3-1.5
V
LED
FlashLight
Обычно, для работы синего или белого
светодиода требуется 3 - 3,5v,
данная схема позволяет запитать синий или белый светодиод низким напряжением от одной пальчиковой батарейки.
Normally, if you want to light up a blue or
white LED you need to provide it with 3 - 3.5 V, like from a 3 V lithium coin
cell.
Детали:
Светодиод
Ферритовое кольцо (диаметром ~10 мм)
Провод для намотки (20 см)
Резистор на 1кОм
N-P-N транзистор
Батарейка
Параметры используемого
трансформатора:
Обмотка, идущая на светодиод, имеет
~45 витков, намотанных проводом 0.25мм.
Обмотка, идущая на базу транзистора, имеет
~30 витков провода 0.1мм.
Базовый резистор в этом случае имеет
сопротивление около 2К.
Вместо R1 желательно поставить подстроечный
резистор, и добиться тока через диод ~22мА, при свежей батарейке измерить его
сопротивление, заменив потом его постоянным резистором полученного номинала.
Собранная схема обязана работать сразу.
Возможны только 2 причины, по которым
схема работать не будет.
1. перепутаны концы обмотки.
2. слишком мало витков базовой обмотки.
Генерация исчезает, при количестве витков <15.
Куски
проводов сложить вместе и намотать на кольцо.
Соединить между собой два конца
разных проводов.
Схему можно расположить внутри
подходящего корпуса.
Внедрение такой схемы в фонарь,
работающий от 3V
существенно продлевает, продолжительность его работы от одного комплекта
батареек.
Вариант исполнения фонаря от одной батарейки 1,5в.
Транзистор и сопротивление помещаются внутрь ферритового кольца
Белый светодиод работает от севшей батарейки ААА
Вариант модернизации «фонарик – ручка»
Возбуждение изображенного на схеме блокинг-генератора достигается трансформаторной связью
на Т1. Импульсы напряжения, возникающие в правой (по схеме)
обмотке складываются с напряжением источника питания и поступают на светодиод
VD1. Конечно, можно было бы исключить конденсатор и резистор в цепи базы
транзистора, но тогда возможен выход из строя VT1 и VD1 при использовании
фирменных батарей с низким внутренним сопротивлением. Резистор задает режим
работы транзистора, а конденсатор пропускает ВЧ составляющую.
В схеме использовался транзистор КТ315 (как самый дешевый, но можно и любой другой с граничной частотой от 200 МГц), сверхяркий светодиод. Для изготовления трансформатора потребуется кольцо из феррита (ориентировочный размер 10х6х3 и проницаемостью около 1000 HH). Диаметр проволоки около 0,2-0,3 мм. На кольцо наматываются две катушки по 20 витков в каждой.
Если нет кольца, то можно использовать аналогичный по объему и материалу цилиндр. Только придется мотать уже 60-100 витков для каждой из катушек.
Важный момент : мотать катушки нужно в разные стороны.
Фотографии фонарика:
выключатель находится в кнопке «авторучки», а серый металлический цилиндр проводит ток.
По типоразмеру батарейки делаем цилиндр.
Его можно изготовить из бумаги, или использовать отрезок любой жесткой трубки.
Проделываем отверстия по краям цилиндра, обматываем его залуженным проводом, пропускаем в отверстия концы проволоки. Фиксируем оба конца, но оставляем с одного из концов кусок проводника: чтобы можно было подсоединить преобразователь к спирали.
Кольцо из феррита не влезло бы в фонарь, поэтому использовался цилиндр из аналогичного материала.
Цилиндр из катушки индуктивности от старого телевизора.
Первая катушка - около 60 витков.
Потом вторая, мотается в обратную сторону опять 60 или около того. Витки скрепляются клеем.
Собираем преобразователь:
Все располагается внутри нашего корпуса: Распаиваем транзистор, конденсатор резистор, подпаиваем спираль на цилиндре, и катушку. Ток в обмотках катушки должен идти в разные стороны! То есть если вы мотали все обмотки в одну сторону, то поменяйте местами выводы одной из них, иначе генерация не возникнет.
Получилось следующее:
Все вставляем вовнутрь, а в качестве боковых заглушек и контактов используем гайки.
К одной из гаек подпаиваем выводы катушки, а к другой эмиттер VT1. Приклеиваем. маркируем выводы: там, где у нас будет вывод от катушек ставим « - », где вывод от транзистора с катушкой ставим «+» (чтобы было все как в батарейке).
Теперь следует изготовить «ламподиод».
Внимание: на цоколе должен быть минус светодиода.
Сборка:
Как
понятно из рисунка, преобразователь представляет собой «заменитель» второй
батарейки. Но в отличие от нее, он имеет три точки контакта: с плюсом
батарейки, с плюсом светодиода, и общим корпусом (через спираль).
Его местоположение в батарейном отсеке является определенным: он должен контактировать с плюсом светодиода.
Современный фонарик c режимом эксплуатации светодиода питанием постоянным стабилизированным током.
Схема стабилизатора тока работает следующим образом:
При подаче питания на схему транзисторы Т1 и Т2 заперты, Т3 открыт, потому как на его затвор подано отпирающее напряжение через резистор R3 . Благодаря наличию в цепи светодиода катушки индуктивности L1 ток нарастает плавно. По мере возрастания тока в цепи светодиода возрастает падение напряжения на цепочке R5- R4, как только оно достигнет примерно 0,4V, откроется транзистор Т2, а вслед за ним и Т1, который в свою очередь закроет токовый ключ Т3. Нарастание тока прекращается, в катушке индуктивности возникает ток самоиндукции, который через диод D1 начинает протекать через светодиод и цепочку резисторов R5- R4. Как только ток уменьшиться ниже определенного порога, транзисторы Т1 и Т2 закроются, Т3 -- откроется, что приведет к новому циклу накопления энергии в катушке индуктивности. В нормальном режиме колебательный процесс происходит на частоте порядка десятков килогерц.
О деталях :
Вместо транзистора IRF510 можно применить IRF530, или любой n-канальный полевой ключевой транзистор на ток более 3А и напряжение более 30 В.
Диод D1 должен быть обязательно с барьером Шоттки на ток более 1А, если поставить обычный даже высокочастотный типа КД212, КПД снизится до 75-80%.
Катушка индуктивности самодельная, мотают ее проводом не тоньше 0,6 мм, лучше - жгутом из нескольких более тонких проводов. Около 20-30 витков провода на броневой сердечник Б16-Б18 обязательно с немагнитным зазором 0,1-0,2 мм или близкий из феррита 2000НМ. При возможности толщину немагнитного зазора подбирают экспериментально по максимальному КПД устройства. Неплохие результаты можно получить с ферритами от импортных катушек индуктивности, устанавливаемых в импульсных блоках питания, а также в энергосберегающих лампах. Такие сердечники имеют вид катушки для ниток, не требуют каркаса и немагнитного зазора. Очень хорошо работают катушки на тороидальных сердечниках из прессованного железного порошка, которые можно найти в компьютерных блоках питания (на них намотаны катушки индуктивности выходных фильтров). Немагнитный зазор в таких сердечниках равномерно распределен в объеме благодаря технологии производства.
Эту же схему стабилизатора можно использовать и совместно с другими аккумуляторами и батареями гальванических элементов напряжением 9 или 12 вольт без какого-либо изменения схемы или номиналов элементов. Чем выше будет напряжение питания, тем меньший ток будет потреблять фонарик от источника, его КПД будет оставаться неизменным. Рабочий ток стабилизации задают резисторы R4 и R5.
При необходимости ток может быть увеличен до 1А без применения теплооотводов на деталях, только подбором сопротивления задающих резисторов.
Зарядное устройство для аккумулятора можно оставить «родное» или собрать по любой из известных схем или вообще применить внешнее для уменьшения веса фонаря.
Светодиодный фонарь из калькулятора Б3-30
В основу преобразователя взята схема калькулятора Б3-30, в импульсном источнике питания которого используется трансформатор толщиной всего 5 мм, имеющий две обмотки. Использование импульсного трансформатора от старого калькулятора позволило создать экономичный светодиодный фонарь.
В результате получилась очень простая схема.
Преобразователь напряжения выполнен по
схеме однотактного генератора с индуктивной обратной связью на транзисторе VT1
и трансформаторе Т1. Импульсное напряжение с обмотки 1-2 (по принципиальной
схеме калькулятора Б3-30) выпрямляется диодом VD1 и подается на сверхъяркий
светодиод HL1. Конденсатор С3 фильтр. За основу конструкции взят фонарь
китайского производства рассчитанного на установку двух элементов питания типа
АА. Преобразователь монтируется на печатной плате из односторонне фольгированного
стеклотекстолита толщиной 1,5 мм
рис.2
размерами, заменяющими один
элемент питания и вставляемой в фонарь вместо него. К торцу платы обозначенной
знаком «+» припаивается контакт, изготовленный из двухсторонне фольгированного
стеклотекстолита диаметром 15мм, обе стороны соединяются перемычкой и
облуживаются припоем.
После установки на плату всех деталей торцевой контакт «+» и трансформатор Т1 заливаются термоклеем для увеличения прочности. Вариант компоновки фонаря показан на рис.3 и в конкретном случае зависит от типа используемого фонаря. В моем случае никакой доработки фонаря не потребовалось, отражатель имеет контактное кольцо, к которому подпаивается минусовой вывод печатной платы, а сама плата крепится к отражателю с помощью термоклея. Печатная плата в сборе с отражателем вставляется вместо одного элемента питания и зажимается крышкой.
В
преобразователе напряжения использованы малогабаритные детали. Резисторы типа
МЛТ-0,125, конденсаторы С1 и С3 импортные, высотой до 5 мм. Диод VD1 типа
1N5817 с барьером Шотки, при его отсутствии можно использовать любой
выпрямительный диод, подходящий по параметрам, желательно германиевый ввиду
более малого падения напряжения на нем. Правильно собранный преобразователь в
налаживании не нуждается, если не перепутаны обмотки трансформатора, в
противном случае поменяйте их местами. При отсутствии вышеуказанного
трансформатора его можно изготовить самостоятельно. Намотка производится на
ферритовое кольцо типоразмера К10*6*3 магнитной проницаемостью 1000-2000. Обе
обмотки наматываются проводом ПЭВ2 диаметром от 0,31 до 0,44 мм. Первичная
обмотка имеет 6 витков, вторичная 10 витков. После установки такого
трансформатора на плату и проверки работоспособности его следует закрепить на
ней с помощью термоклея.
Испытания фонаря с элементом питания типа АА представлены в таблице 1.
При испытании использовалась самая дешевая батарейка типа АА стоимостью всего 3 р. Начальное напряжение под нагрузкой составило 1,28 В. На выходе преобразователя напряжение, измеренное на сверхярком светодиоде 2,83 В. Марка светодиода неизвестна, диаметр 10 мм. Общий потребляемый ток 14 mА. Суммарное время работы фонаря составило 20 часов непрерывной работы.
При снижении напряжения на элементе питания ниже 1V яркость заметно падает.
| Время, ч | V батареи, В | V преобр., В |
| 0 | 1,28 | 2,83 |
| 2 | 1,22 | 2,83 |
| 4 | 1,21 | 2,83 |
| 6 | 1,20 | 2,83 |
| 8 | 1,18 | 2,83 |
| 10 | 1,18 | 2.83 |
| 12 | 1,16 | 2.82 |
| 14 | 1,12 | 2.81 |
| 16 | 1,11 | 2.81 |
| 18 | 1,11 | 2.81 |
| 20 | 1,10 | 2.80 |
Самодельный фонарик на светодиодах
Основа - фонарик «VARTA» с питанием от двух батареек типа АА:
Поскольку диоды имеют сильно нелинейную ВАХ необходимо оснастить фонарь схемой для работы на светодиоды, которая обеспечит постоянную яркость свечения по мере разряда батареи и сохранит работоспособность при возможно более низком напряжении питания.
Основа стабилизатора напряжения, это микромощный повышающий DC/DC конвертор MAX756.
По заявленным характеристикам он работает при снижении входного напряжения до 0.7В.
Схема включения - типовая:
Монтаж
выполнен навесным способом.
Электролитические конденсаторы - танталовые ЧИП. Они имеют низкое последовательное сопротивление, что несколько улучшает КПД. Диод Шоттки - SM5818. Дроссели пришлось соединить два в параллель, т.к. не оказалось подходящего номинала. Конденсатор С2 - К10-17б. Светодиоды - сверхяркие белые L-53PWC «Kingbright».
Как видно на рисунке, вся схема легко уместилась в пустом пространстве светоизлучающего узла.
Выходное напряжение стабилизатора в данной схеме включения равно 3.3V. Поскольку падение напряжения на диодах в номинальном диапазоне токов (15-30мА) составляет около 3.1V, то лишние 200мV пришлось гасить на резисторе, включенном последовательно с выходом.
Кроме этого, небольшой последовательный резистор улучшает линейность нагрузки и стабильность схемы. Связано это с тем, что диод имеет отрицательный ТКС, и при разогреве его прямое падение напряжения уменьшается, что приводит к резкому росту тока через диод, при питании его от источника напряжения. Разравнивать токи через параллельно включенные диоды не пришлось - различия яркости на глаз не наблюдалось. Тем более, что диоды были одного типа и взяты из одной коробки.
Теперь о конструкции светоизлучателя. Как видно на фотографиях, светодиоды в схеме не запаяны намертво, а являются съемной частью конструкции.
Потрошится
родная лампочка, и во фланце с 4-х сторон делаются 4 пропила
(один там уже был). 4 светодиода располагаются симметрично по кругу. Плюсовые
выводы (по схеме) припаиваются на цоколь возле пропилов, а
минусовые вставляются изнутри в центральное отверстие цоколя, обрезаются и тоже
пропаиваются. «Ламподиод», вставляется на
место обычной лампочки накаливания.
Тестирование:
Стабилизация выходного напряжения (3.3V) продолжалась вплоть до снижения напряжения питания до ~1.2V. Ток нагрузки при этом составлял около 100мА (~ по 25мА на диод). Затем выходное напряжение начало плавно снижаться. Схема перешла в другой режим работы, при котором она уже не стабилизирует, а выдает на выход все, что может. В таком режиме она проработала до напряжения питания 0.5V! Выходное напряжение при этом упало до 2.7В, а ток со 100мА до 8мА.
Немного о КПД.
КПД
схемы около 63% при свежих батарейках. Дело в том, что миниатюрные дроссели,
использованные в схеме, имеют чрезвычайно высокое омическое сопротивление -
около 1.5ом
Решение кольцо из µ-пермаллоя с проницаемостью порядка 50.
40 витков провода ПЭВ-0.25, в один слой - получилось около 80мкГ. Активное сопротивление около 0.2 Ом, а ток насыщения по расчетам - более 3А. Выходной и входной электролит меняем на 100мкФ, хотя без ущерба для КПД можно уменьшить и до 47мкФ.
Схема светодиодного фонаря на DC/DC конверторе фирмы Analog Device - ADP1110.
Стандартная типовая схема включения ADP1110.
Данная микросхема-конвертер, согласно спецификации фирмы-производителя, выпускается в 8 вариантах:
| Модель | Выходное напряжение |
| ADP1110AN | Регулируемое |
| ADP1110AR | Регулируемое |
| ADP1110AN-3.3 | 3.3 V |
| ADP1110AR-3.3 | 3.3 V |
| ADP1110AN-5 | 5 V |
| ADP1110AR-5 | 5 V |
| ADP1110AN-12 | 12 V |
| ADP1110AR-12 | 12 V |
Микросхемы с индексами «N» и «R» отличаются только типом корпуса: R компактнее.
Если вы купили чип с индексом -3.3, можете пропускать следующий абзац и переходить к пункту «Детали».
Если нет - представляю вашему вниманию еще одну схему:
В ней добавлены две детали, позволяющие получить на выходе требуемые 3,3 вольта для питания светодиодов.
Схему можно улучшить, приняв во внимание, что для работы светодиодам нужен источник тока, а не напряжения. Изменения в схеме, что бы она выдавала 60мА (по 20 на каждый диод), а напряжение диоды нам выставят автоматически, те самые 3.3-3.9V.
резистор R1 служит для измерения тока. Преобразователь так устроен, что когда напряжение на выводе FB (Feed Back) превысит 0.22V, он закончит повышать напряжение и ток, значит номинал сопротивления R1 легко рассчитать R1 = 0.22В/Iн, в нашем случаи 3.6Ом. Такая схема помогает стабилизировать ток, и автоматически выбрать необходимое напряжение. К сожалению, на этом сопротивлении будет падать напряжение, что приведет к снижению КПД, однако, практика показала, что оно меньше чем превышение, которое мы выбрали в первом случаи. Я измерял выходное напряжение, и оно составило 3.4 - 3.6В. Параметры диодов в таком включении также должны быть по возможности одинаковыми, иначе суммарный ток в 60мА, распределился между ними не поровну, и мы опять, получим разную светимость.
Детали
1. Дроссель подойдет любой от 20 до 100 микрогенри с маленьким (меньше 0.4 Ома) сопротивлением. На схеме указано 47 мкГн. Его можно сделать самому - намотать около 40 витков провода ПЭВ-0.25 на кольце из µ-пермаллоя с проницаемостью порядка 50, типоразмера 10х4х5.
2. Диод Шоттки. 1N5818, 1N5819, 1N4148 или аналогичные. Analog Device НЕ РЕКОМЕНДУЕТ использовать 1N4001
3. Конденсаторы. 47-100 микрофарад на 6-10 вольт. Рекомендуется использовать танталовые.
4. Резисторы. Мощностью 0,125 ватта сопротивлением 2 Ома, возможно 300 ком и 2,2 ком.
5. Светодиоды. L-53PWC - 4 штуки.
Преобразователь напряжения для питания светодиода DFL-OSPW5111Р белого свечения с яркостью 30 Кд при токе 80 мА и шириной диаграммы направленности излучения около 12°.
Ток, потребляемый от батареи напряжением 2,41V, - 143мА; при этом через светодиод протекает ток около 70 мА при напряжении на нем 4,17 В. Преобразователь работает на частоте 13 кГц, электрический КПД составляет около 0,85.
Трансформатор Т1 намотан на кольцевом магнитопроводе типоразмера К10x6x3 из феррита 2000НМ.
Первичную и вторичную обмотки трансформатора наматывают одновременно (т. е. в четыре провода).
Первичная обмотка содержит - 2x41 витка провода ПЭВ-2 0,19,
Вторичная обмотка содержит - 2x44 витка провода ПЭВ-2 0,16.
После намотки выводы обмоток соединяют в соответствии со схемой.
Транзисторы КТ529А структуры p-n-p можно заменить на КТ530А структуры n-p-n, в этом случае необходимо изменить полярность подключения батареи GB1 и светодиода HL1.
Детали размещают на рефлекторе, используя навесной монтаж. Обратите внимание на то, чтобы был исключён контакт деталей с жестяной пластиной фонаря, подводящей «минус» батареи GB1. Транзисторы скрепляют между собой хомутом из тонкой латуни, который обеспечивает необходимый отвод тепла, и затем приклеивают к рефлектору. Светодиод размещают взамен лампы накаливания так, чтобы он выступал на 0,5... 1 мм из гнезда для её установки. Это улучшает отвод тепла от светодиода и упрощает его монтаж.
При первом включении питание от батареи подают через резистор сопротивлением 18...24 Ом чтобы не вывести из строя транзисторы при неправильном подключении выводов трансформатора Т1. Если светодиод не светит, необходимо поменять местами крайние выводы первичной или вторичной обмотки трансформатора. Если и это не приводит к успеху, проверяют исправность всех элементов и правильность монтажа.
Преобразователь напряжения для питания светодиодного фонаря промышленного образца.
Преобразователь напряжения для питания светодиодного фонаря
Схема
взята из руководства фирмы Zetex по применению микросхем ZXSC310.
ZXSC310 - микросхема драйвера светодиодов.
FMMT 617 или FMMT 618.
Диод Шоттки - практически любой марки.
Конденсаторы C1 = 2.2 мкФ и C2 = 10 мкФ для поверхностного монтажа, 2.2 мкФ величина, рекомендованная производителем, а С2 можно поставить примерно от 1 до 10 мкФ
Катушка индуктивности 68 микрогенри на 0.4 А
Индуктивность и резистор устанавливают
с одной стороны платы (где нет печати), все остальные детали - с другой.
Единственную хитрость представляет изготовление резистора на 150 миллиом. Его
можно сделать из железной проволоки 0.1 мм, которую можно добыть, расплетая
тросик. Проволочку следует отжечь на зажигалке, тщательно протереть мелкой
шкуркой, облудить концы и кусочек длиной около 3 см припаять в отверстия на
плате. Далее в процессе настройки надо, измеряя ток через диоды, двигать
проволочку, одновременно разогревая паяльником место ее припаивания к плате.
Таким образом, получается нечто вроде реостата. Добившись тока в 20 мА, паяльник убирают, а ненужный кусок проволочки обрезают. У автора вышла длина примерно 1 см.
Фонарик на источнике тока
Рис. 3. Фонарик на источнике тока, с автоматическим выравниванием тока в светодиодах, так что светодиоды могут быть c любым разбросом параметров (светодиод VD2 задает ток, который повторяют транзисторы VT2, VT3, таким образом, токи в ветвях будут одинаковыми)
Транзисторы конечно тоже должны быть одинаковыми, но разброс их параметров не так критичен, поэтому можно взять либо дискретные транзисторы, либо если сможете найти, три интегральных транзистора в одном корпусе, у них параметры максимально одинаковые. Проиграйтесь с размещением светодиодов, нужно подобрать пару светодиод-транзистор так что бы выходное напряжение было минимально, это повысит КПД.
Введение транзисторов выровняло яркость, однако они имеют сопротивление и на них падает напряжение, что вынуждает преобразователь повышать уровень выходного до 4В, для снижения падения напряжения на транзисторах можно предложить схему на рис.4, это модифицированное токовое зеркало, вместо опорного напряжения Uбэ=0.7В в схеме на рис.3 можно воспользоваться встроенным в преобразователем источником 0.22В, и поддерживать его в коллекторе VT1 при помощи операционика, также встроенным в преобразователь.
Рис. 4. Фонарик на источнике тока, с автоматическим выравниванием тока в светодиодах, и с улучшенным КПД
Т.к. выход операционника имеет тип «открытый коллектор» его необходимо «подтянуть» к питанию, что делает резистор R2. Сопротивления R3, R4 выполняют функции делителя напряжения в точке V2 на 2, таким образом операционник поддержит в точке V2 напряжение 0.22*2 = 0.44В, что меньше чем в предыдущем случаи на 0.3В. Брать делитель еще меньше, чтобы понизить напряжение в точке V2, нельзя т.к. биполярный транзистор имеет сопротивление Rкэ и при работе на нем будет падать напряжение Uкэ, чтобы транзистор правильно работал V2-V1 должно быть больше Uкэ, для нашего случая 0.22В вполне достаточно. Однако биполярные транзисторы можно заменить полевыми, в которых сопротивление сток исток гораздо меньше, это даст возможность уменьшить делитель, так чтобы, сделать разность V2-V1 совсем незначительной.
Дроссель. Дроссель нужно брать с минимальным сопротивлением, особое внимание следует уделить максимальному допустимому току он должен быть порядка 400 -1000 мА.
Номинал не играет такой роли как максимальный ток, поэтому Analog Devices рекомендует, что-то между 33 и 180мкГн. В данном случаи, теоретически, если не обращать внимание на габариты, то чем больше индуктивность, тем лучше по всем показателем. Однако на практике это не совсем так, т.к. мы имеем не идеальную катушку, она имеет активное сопротивление и не линейна, кроме того, ключевой транзистор при низких напряжениях уже не выдаст 1.5А. Поэтому лучше попробовать несколько катушек разного типа, конструкции и разного номинала, что бы выбрать катушку, при которой самый высокий КПД, и самое маленькое минимальное входное напряжение, т.е. катушку, с которой фонарик будет светиться максимально долго.
Конденсаторы. C1 может быть любым. С2 лучше взять танталовым т.к. у него маленькое сопротивление это повышает КПД.
Диод Шотки. Любой на ток до 1А, желательно с минимальным сопротивлением и минимальным падением напряжения.
Транзисторы. Любые с током коллектора до 30 мА, коэф. усиления тока порядка 80 с частотой до 100Мгц, КТ318 подойдет.
Светодиоды. Можно белые NSPW500BS со свечением в 8000мКд от Power Light Systems .
Преобразователь напряжения ADP1110, или его замену ADP1073, для его использования схему на рис.3 нужно будет изменить, взять дроссель 760мкГ, а R1 = 0.212/60мА = 3.5Ом.
Фонарь на ADP3000-ADJ
Параметры:
Питание 2.8 - 10 В, КПД ок. 75%, два режима яркости - полный и половина.
Ток через диоды 27 мА, в режиме половинной яркости - 13 мА.
В схеме для получения высокого КПД желательно использовать чип-компоненты.
Правильно собранная схема в настройке не нуждается.
Недостатком схемы является высокое (1,25V) напряжение на входе FB (вывод 8).
В настоящее время выпускаются DC/DC конвертеры с напряжением FB около 0,3V, в частности, фирмы Maxim, на которых реально достичь КПД выше 85%.
Схема фонаря на Кр1446ПН1.
Резисторы R1 и R2 - датчик тока. Операционный усилитель U2B - усиливает напряжение, снимаемое с датчика тока. Коэффициент усиления = R4 / R3 + 1 и составляет примерно 19. Требуется такой коэффициент усиления, чтобы при токе через резисторы R1 и R2 60 мА напряжение на выходе открыло транзистор Q1. Изменяя эти резисторы, можно устанавливать другие значения тока стабилизации.
В принципе операционный усилитель можно и не ставить. Просто вместо R1 и R2 ставится один резистор 10 Ом, с него сигнал через резистор 1кОм подаётся на базу транзистора и всё. Но. Это приведёт к уменьшению КПД. На резисторе 10 Ом при токе 60 мА напрасно рассеивается 0.6 Вольта - 36 мВт. В случае применения операционного усилителя потери составят:
на резисторе 0.5 Ома при токе 60 мА = 1.8 мВт + потребление самого ОУ 0.02 мА пусть при 4-х Вольтах = 0.08 мВт
= 1.88 мВт - существенно меньше, чем 36 мВт.
О компонентах.
На месте КР1446УД2 может работать любой малопотребляющий ОУ с низким минимальным значением напряжения питания, лучше подошёл бы OP193FS, но он достаточно дорогой. Транзистор в корпусе SOT23. Полярный конденсатор поменьше - типа SS на 10 Вольт. Индуктивность CW68 100мкГн на ток 710 мА. Хотя ток отсечки у преобразователя 1 А, она работает нормально. С ней получился наилучший КПД. Светодиоды я подбирал по наиболее одинаковому падению напряжения при токе 20 мА. Собран фонарик в корпусе для двух батарей AA. Место под батареи я укоротил под размер батарей AAA, а в освободившемся пространстве навесным монтажом собрал эту схему. Хорошо подойдёт корпус для трёх батарей AA. Ставить нужно будет только две, а на месте третьей разместить схему.
КПД получившегося устройства.
Входные U I P Выходные U I P КПД
Вольт мА мВт Вольт мА мВт %
3.03 90 273 3.53 62 219 80
1.78 180 320 3.53 62 219 68
1.28 290 371 3.53 62 219 59
Замена лампочки фонарика “Жучёк” на модуль фирмы Luxeon Lumiled LXHL - NW 98.
Получаем ослепительно яркий фонарик, с очень легким жимом (по сравнению с лампочкой).
Схема переделки и параметры модуля.
Преобразователи StepUP DC-DC конверторы ADP1110 фирма Analog devices.
Питание: 1 или 2 батарейки 1,5в работоспособность сохраняется до Uвход.=0,9в
Потребление:
*при разомкнутом переключателе S1 = 300mA
*при замкнутом переключателе S1 = 110mA
Светодиодный электронный фонарь
С питанием всего от одной пальчиковой батареи типоразмера АА или AAA на микросхеме (КР1446ПН1), которая является полным аналогом микросхемы МАХ756 (МАХ731) и имеет практически идентичные характеристики.
За основу взят фонарь, в котором в качестве источника питания используются две пальчиковые батарейки (аккумуляторы) типоразмера АА.
Плата преобразователя помещается в фонарь вместо второго элемента питания. С одного торца платы припаян контакт из луженой жести для питания схемы, а с другого - светодиод. На выводы светодиода надет кружок из той же жести. Диаметр кружка должен быть чуть больше диаметра цоколя отражателя (на 0,2-0,5 мм), в который вставляется патрон. Один из выводов диода (минусовой) припаян к кружку, второй (плюсовой) проходит насквозь и изолирован кусочком трубочки из ПВХ или фторопласта. Назначение кружка - двойное. Он обеспечивает конструкции необходимую жесткость и одновременно служит для замыкания минусового контакта схемы. Из фонаря заранее удаляют лампу с патроном и помещают вместо нее схему со светодиодом. Выводы светодиода перед установкой на плату укорачивают таким образом, чтобы обеспечивалась плотная, без люфта, посадка «по месту». Обычно длина выводов (без учета пайки на плату) равна длине выступающей части полностью вкрученного цоколя лампы.
Схема соединения платы и аккумулятора приведена на рис. 9.2.
Далее фонарь собирают и проверяют его работоспособность. Если схема собрана правильно, то никаких настроек не требуется.
В конструкции применены, стандартные установочные элементы: конденсаторы типа К50-35, дроссели ЕС-24 индуктивностью 18-22 мкГн, светодиоды яркостью 5-10 кд диаметром 5 или 10 мм. Разумеется, возможно, применение и других светодиодов с напряжением питания 2,4-5 В. Схема имеет достаточный запас по мощности и позволяет питать даже светодиоды с яркостью до 25 кд!
О некоторых результатах испытаний данной конструкции.
Доработанный таким образом фонарь проработал со «свежей» батарейкой без перерыва, во включенном состоянии, более 20 часов! Для сравнения - тот же фонарь в «стандартной» комплектации (то есть с лампой и двумя «свежими» батарейками из той же партии) работал всего 4 часа.
И еще один важный момент. Если применять в данной конструкции перезаряжаемые аккумуляторы, то легко следить за состоянием уровня их разрядки. Дело в том, что преобразователь на микросхеме КР1446ПН1 стабильно запускается при входном напряжении 0,8-0,9 В. И свечение светодиодов стабильно яркое, пока напряжение на аккумуляторе не достигло этого критического порога. Лампа гореть при таком напряжении, конечно, еще будет, но вряд ли можно говорить о ней как о реальном источнике света.
Рис. 9.2 Рис 9.3
Печатная плата устройства приведена на рис. 9.3, а расположение элементов - на рис. 9.4.
Включение и выключение фонаря одной кнопкой
Схема собрана на микросхеме D-триггера CD4013 и полевом транзисторе IRF630 в режиме "выкл." ток потребления схемы - практически 0. Для стабильной работы D-триггера на входе микросхемы подключен фильтр резистор и конденсатор их функция- устранение контактного дребезга. Не используемые выводы микросхемы лучше никуда не подключать. Микросхема работает от 2 до 12 вольт, в качестве силового ключа можно использовать любой мощный полевой транзистор, т.к. сопротивление сток-исток у полевого транзистора ничтожно мало и не нагружает выход микросхемы.
CD4013A в корпусе SO-14, аналог К561ТМ2, 564ТМ2
Простые схемы генератора.
Позволяют
питать светодиод с напряжением загорания 2-3V от 1-1,5V. Короткие импульсы
повышенного потенциала отпирают p-n переход. КПД конечно понижается, но это
устройство позволяет "выжать" из автономного источника питания почти
весь его ресурс.
Проволока 0,1 мм - 100-300 витков с отводом от середины, намотанные на тороидальное колечко.
Светодиодный фонарь с регулируемой яркостью и режимом "Маяк"
Питание
микросхемы - генератора с регулируемой скважностью (К561ЛЕ5 или 564ЛЕ5) которая
управляет электронным ключом, в предлагаемом устройстве осуществляется от
повышающего преобразователя напряжения, что позволяет питать фонарь от одного
гальванического элемента 1,5.
Преобразователь выполнен на транзисторах VT1, VT2 по схеме трансформаторного автогенератора с положительной обратной связью по току.
Схема генератора с регулируемой скважностью на упомянутой выше микросхеме К561ЛЕ5 немного изменена с целью улучшения линейности регулирования тока.
Минимальный потребляемый ток фонаря с шестью параллельно включенными суперяркими светодиодами L-53MWC фирмы Kingbnght белого свечения равен 2.3 мА Зависимость потребляемого тока от числа светодиодов - прямо пропорциональная.
Режим "Маяк", когда светодиоды с невысокой частотой ярко вспыхивают и затем гаснут, реализуется при установке регулятора яркости на максимум и повторном включении фонаря. Желаемую частоту световых вспышек регулируют подбором конденсатора СЗ.
Работоспособность фонаря сохраняется при понижении напряжения до 1.1v хотя при этом значительно уменьшается яркость
В качестве электронного ключа применен полевой транзистор с изолированным затвором КП501А (КР1014КТ1В). По цепи управления он хорошо согласуется с микросхемой К561ЛЕ5. Транзистор КП501А имеет следующие предельные параметры, напряжение сток-исток - 240 В; напряжение затвор-исток - 20 В. ток стока - 0.18 А; мощность - 0.5 Вт
Допустимо параллельное включение транзисторов желательно из одной партии. Возможная замена - КП504 с любым буквенным индексом. Для полевых транзисторов IRF540 напряжение питания микросхемы DD1. вырабатываемое преобразователем, должно быть повышено до 10 В
В фонаре с шестью параллельно включенными светодиодами L-53MWC потребляемый ток примерно равен 120 мА при подключении параллельно VT3 второго транзистора - 140 мА
Трансформатор Т1 намотан на ферритовом кольце 2000НМ К10- 6"4.5. Обмотки намотаны в два провода, причем конец первой обмотки соединяют с началом второй обмотки. Первичная обмотка содержит 2-10 витков, вторичная - 2*20 витков Диаметр провода - 0.37 мм. марка - ПЭВ-2. Дроссель намотан на таком же магнитопроводе без зазора тем же проводом в один слой, число витков - 38. Индуктивность дросселя 860 мкГн
Схема преобразователя для светодиода от 0,4 до 3V - работающая от одной батарейки AAA. Этот фонарь повышает входное напряжение до нужного простым конвертером DC-DC.
Выходное напряжение составляет приблизительно 7 вт (зависит от напряжения установленного диода LEDs).
Building the LED Head Lamp
Что касается трансформатора в конвертере DC-DC. Вы должны его сделать самостоятельно. Изображение показывает, как собрать трансформатор.
Ещё вариант преобразователей для светодиодов _http://belza.cz/ledlight/ledm.htm
Фонарь на свинцово-кислотном герметичном аккумуляторе с зарядным устройством .
Свинцово кислотные герметичные аккумуляторные батареи самые дешевые в настоящее время. Электролит в них находится в виде геля, поэтому аккумуляторы допускают работу в любом пространственном положении и не производят никаких вредных испарений. Им свойственна большая долговечность, если не допускать глубокого разряда. Теоретически они не боятся перезаряда, однако злоупотреблять этим не следует. Подзарядку аккумуляторных батарей можно производить в любое время, не дожидаясь их полной разрядки.
Свинцово-кислотные герметичные аккумуляторные батареи подходят для применения в переносных фонарях, используемых в домашнем хозяйстве, на дачных участках, на производстве.
Рис.1. Схема электрического фонаря
Электрическая принципиальная схема фонаря с зарядным устройством для 6-вольтового аккумулятора, позволяющая простым способом не допустить глубокий разряд аккумулятора и, таким образом, увеличить его срок службы, показана на рисунке. Он содержит заводской или самодельный трансформаторный блок питания и зарядно-коммутационное устройство, смонтированное в корпусе фонаря.
В авторском варианте в качестве трансформаторного блока применен стандартный блок, предназначенный для питания модемов. Выходное переменное напряжение блока 12 или 15 В, ток нагрузки – 1 А. Встречаются такие блоки и с встроенными выпрямителями. Они также подходят для этой цели.
Переменное напряжение с трансформаторного блока поступает на зарядно-коммутационное устройство, содержащее вилку для подключения зарядного устройства X2, диодный мостик VD1, стабилизатор тока (DA1, R1, HL1), аккумулятор GB, тумблер S1, кнопку экстренного включения S2, лампу накаливания HL2. Каждый раз при включении тумблера S1 напряжение аккумулятора поступает на реле К1, его контакты К1.1 замыкаются, подавая ток в базу транзистора VТ1. Транзистор включается, пропуская ток через лампу HL2. Выключают фонарь переключением тумблера S1 в первоначальное положение, в котором аккумулятор отключен от обмотки реле К1.
Допустимое напряжение разряда аккумулятора выбрано на уровне 4,5 В. Оно определяется напряжением включения реле К1. Изменять допустимое значение напряжения разряда можно с помощью резистора R2. С увеличением номинала резистора допустимое напряжение разряда увеличивается, и наоборот. Если напряжение аккумулятора ниже 4,5 В, то реле не включится, следовательно, не будет подано напряжение на базу транзистора VТ1, включающего лампу HL2. Это значит, что аккумулятор нуждается в зарядке. При напряжении 4,5 В освещенность, создаваемая фонарем, неплохая. В случае экстренной необходимости можно включить фонарь при пониженном напряжении кнопкой S2, при условии предварительного включения тумблера S1.
На вход зарядно-коммутационного устройства можно подавать и постоянное напряжение, не обращая внимание на полярность стыкуемых устройств.
Для перевода фонаря в режим заряда необходимо состыковать розетку Х1 трансформаторного блока с вилкой Х2, расположенной на корпусе фонаря, а затем включить вилку (на рисунке не показана) трансформаторного блока в сеть 220 В.
В приведенном варианте применен аккумулятор емкостью 4,2 Ач. Следовательно, его можно заряжать током 0,42 А. Заряд аккумулятора производится постоянным током. Стабилизатор тока содержит всего три детали: интегральный стабилизатор напряжения DA1 типа КР142ЕН5А либо импортный 7805, светодиод HL1 и резистор R1. Светодиод, кроме работы в стабилизаторе тока, выполняет также функцию индикатора режима заряда аккумулятора.
Настройка электрической схемы фонаря сводится к регулировке тока заряда аккумулятора. Зарядный ток (в амперах) обычно выбирают в десять раз меньше численного значения емкости аккумулятора (в ампер-часах).
Для настройки лучше всего собрать схему стабилизатора тока отдельно. Вместо аккумуляторной нагрузки к точке соединения катода светодиода и резистора R1 подключить амперметр на ток 2…5 А. Подбором резистора R1 установить по амперметру вычисленный ток заряда.
Реле К1 – герконовое РЭС64, паспорт РС4.569.724. Лампа HL2 потребляет ток примерно 1А.
Транзистор КТ829 можно применить с любым буквенным индексом. Эти транзисторы являются составными и имеют высокий коэффициент усиления по току – 750. Это следует учитывать в случае замены.
В авторском варианте микросхема DA1 установлена на стандартном ребристом радиаторе размерами 40х50х30 мм. Резистор R1 состоит из двух последовательно соединенных проволочных резисторов мощностью 12 Вт.
Схемы:
РЕМОНТ СВЕТОДИОДНОГО ФОНАРИКА
Номиналы
деталей (С, D, R)
C = 1 мкФ. R1 = 470 кОм. R2 = 22 кОм.
1Д, 2Д - КД105А (допустимое напряжение 400V предельный ток 300 mA.)
Обеспечивает:
зарядный ток = 65 - 70mA.
напряжение = 3,6V.
LED-Treiber PR4401 SOT23
Здесь можно посмотреть к чему привёли
результаты эксперимента.
Предложенная Вашему вниманию схема,
была использована для питания светодиодного фонарика, подзарядки мобильного
телефона от двух металлгидритных аккумуляторов, при создании
микроконтроллерного устройства, радиомикрофона. В каждом случае работа схемы
была безупречной. Список, где можно использовать MAX1674 можно ещё долго
продолжать.
Самый простой способ получить
более-менее стабильный ток через светодиод - включить его в цепь
нестабилизированного питания через резистор. Надо учитывать, что питающее
напряжение должно быть как минимум в два раза больше рабочего напряжения
светодиода. Ток через светодиод рассчитывается по формуле:
I led = (Uмакс.пит - U раб. диода) : R1
Эта схема чрезвычайно проста и во
многих случаях является оправданной, но применять ее следует там, где нет нужды
экономить электричество, и нет высоких требований к надежности.
Более стабильные схемы, - на основе линейных стабилизаторов:
В качестве стабилизаторов лучше
выбирать регулируемые, или на фиксированное напряжение, но оно должно быть как
можно ближе к напряжению на светодиоде или цепочке последовательно соединенных
светодиодов.
Очень хорошо подходят стабилизаторы типа LM 317.
ный немецкий текст:
iel war es, mit nur einer NiCd-Zelle (AAA, 250mAh) eine der neuen
ultrahellen LEDs mit 5600mCd zu betreiben. Diese LEDs benötigen 3,6V/20mA.
Ich habe Ihre Schaltung zunächst unverändert übernommen, als
Induktivität hatte ich allerdings nur eine mit 1,4mH zur Hand. Die
Schaltung lief auf Anhieb! Allerdings ließ die Leuchtstärke doch noch
zu wünschen übrig. Mehr zufällig stellte ich fest, dass die LED
extrem heller wurde, wenn ich ein Spannungsmessgerät parallel zur LED
schaltete!??? Tatsächlich waren es nur die Messschnüre, bzw. deren
Kapazität, die den Effekt bewirkten. Mit einem Oszilloskop konnte ich dann
feststellen, dass in dem Moment die Frequenz stark anstieg. Hm, also habe ich
den 100nF-Kondensator gegen einen 4,7nF Typ ausgetauscht und schon war die
Helligkeit wie gewünscht. Anschließend habe ich dann nur noch durch
Ausprobieren die beste Spule aus meiner Sammlung gesucht... Das beste Ergebnis
hatte ich mit einem alten Sperrkreis für den 19KHz Pilotton (UKW), aus dem
ich die Kreiskapazität entfernt habe. Und hier ist sie nun, die
Mini-Taschenlampe:
Источники:
http://pro-radio.ru/
http://radiokot.ru/
Чтобы передвигаться или работать в темноте, нужен фонарик. Они бывают разных типов начиная от маленьких карманных до больших военных или поисковых. Конструкция и мощность фонарика зависит от его предназначения, например, для того чтобы в темном подъезде подсветить замочную скважину достаточно карманного фонарика малой мощности, а для туристов нужен кемпинговый фонарь, который может светить во все стороны, подобно керосиновой лампе и водонепроницаемый ударопрочный фонарь, чтобы передвигаться в условиях плохой видимости. В этой статье мы рассмотрим, как выбрать мощный светодиодный аккумуляторный фонарь для ваших целей.
Критерии выбора
Чтобы сделать правильный выбор светодиодного фонаря нужно учесть ряд факторов, среди которых:
- Тип и мощность светодиодов. От них зависит яркость и потребление энергии.
- Цветовая температура. От нее зависит комфорт при использовании.
- Емкость и типа аккумуляторов. Влияет на продолжительность работы.
- Отражатель и оптическая система. От них зависит насколько будет сфокусирован световой поток.
- Конструктивные особенности. Влияют на ударопрочность, устойчивость к воде и пыли, удобство использования, переноски и удержание в руках.
Виды светодиодов
В фонариках могут использоваться различные светодиоды и с каждым годом выходят все более мощные и яркие их модели. Однако это не мешает разделить их на основные применяемые типы:
- 5 мм светодиоды. Ранее использовались во всех светодиодных фонарях, сейчас это устаревший тип светодиодов, причиной этому является их малая яркость и ощутимое потребление энергии. Чтобы получить сильный световой поток от фонарика приходится устанавливать много таких светодиодов, что не всегда возможно, поскольку такой фонарь никак не поместится в карман.
На фото ниже приведен пример фонарей на 5 мм светодиодах 5 мм светодиоды в фонарях
- SMD-светодиоды.
Могут использоваться различных типов – 5050, 3528, 5730 и другие. У них есть два преимущества – высокая мощность и малые габариты. Это позволяет добиться хорошего светового потока для малогабаритных фонарей. Матрицы из таких светодиодов устанавливают на кемпинговые фонари и фонари других типов с функцией режима с рассеянным светом. Он позволяет осветить большую площадь от одного фонарика рассеянным потоком, пусть и с потерями освещенности, а не сфокусированного яркого пучка. 
Панель с рассеянным светом на фонарике
- Мощные светодиоды 1, 3, 5 Ватт. Здесь можно выделить две группы:
- Noname светодиоды.
- Фирменные светодиоды, например, марки CREE и ее популярные модели XM-l и прочие.
Фонарь на мощных светодиодах Соответственно дешевые китайские светодиоды устанавливаются в продукцию бюджетного ценового сегмента, а фирменные — в более дорогие модели фонарей. Отличия заключаются в удельном световом потоке – количестве Люмен на 1 Ватт мощности, иначе говоря, коэффициентом полезного действия. От этого зависит не только то, как ярко будет светить фонарь, но и то, как долго он будет работать от одного заряда аккумуляторов. Также наблюдается и то, что дешевые мощные светодиоды быстрее выходят из строя, как и любая noname продукция.
Какие светодиоды устанавливают в мощных фонариках
Как уже было сказано, наиболее распространенными являются светодиоды фирмы CREE, мы подготовили сводную таблицу с характеристиками популярных моделей светодиодов для фонариков.
| Название | Cree XM-L T6 | Cree XM-L2 | Cree XP-G2 | Cree XR-E |
| Фото | 
| 
| 
|  |
| U, В | 2,9 | 2,85 | 2,8 | 3,3 |
| I, мА | 700 | 700 | 350 | 350 |
| P, Вт | 2 | 2 | 1 | 1 |
| Рабочая температура, °C | <150 | <85 | <85 | <85 |
| Световой поток, Лм | 280 | 320 | 145 | 100 |
| Угол свечения, ° | 125 | 125 | 115 | 90 |
| Индекс цветопередачи, Ra | 80-90 | 70-90 | 80-90 | 70-90 |
И более мощные.
| Название | Cree MT-G2 | Сree MK-R | Luminus SST-50 | Luminus SBT-90 |
| Фото | 
| 
| 
| 
|
| U, В | 5,7; 8,55; 34,2; | 6; 12; | 3,6 | 3,5 |
| I, мА | 1100; 735; 185; | 2500; 1250 | 5000 | 9000…13500 |
| P, Вт | 6,3 | 8,5 | 18 | 20…40 |
| Рабочая температура, °C | <85 | <150 | <85 | <85 |
| Световой поток, Лм | 440 | 510 | 1250 | 2000…2500 |
| Угол свечения, ° | 115 | 120 | 100 | 90 |
| Индекс цветопередачи, Ra | <70 | 70-90 | 80-90 | 80-90 |
Но светодиоды могут обозначаться другим образом, более краткой маркировкой, например:
- XM-L: T5, T6, U2.
- XP-G: R4, R5, S2.
- XP-E: Q5, R2, R.
- XR-E: P4, Q3, Q5.
В этом видео показан процесс замены такого светодиода.
Цветовая температура
Для фонариков цветовая температура не столь важна, как цветовая температура для освещения помещений. Однако стоит обратить на нее внимание. воспринимается для зрения как более мягкий, а нейтральные и холодные оттенки заставляют вас быть более внимательным и сфокусированным. 
Цветовая температура фонариков
Аккумуляторы
Сейчас лидирующее место в продажах занимают Li-ion аккумуляторы. Причиной этому является их большая емкость при малых габаритах, хорошая токоотдача, практически полное отсутствие эффекта памяти. Есть и недостатки, о которых следует помнить – на холоде литийионные аккумуляторы разряжаются быстрее, чем в тепле, а при замыкании литиевой банки без защиты произойдет реакция с большим выделением тепла, вплоть до взрыва. 
Аккумулятор 18650
Мощные светодиодные фонарики оснащаются чаще всего именно литиевыми аккумуляторами, кроме них бывают и АКБ других типов:
- Ni-Cd – никель-кадмиевые.
- Ni-Mh – никель-металгидридные.
- Pb – свинцовые.
Но в последнее время они используются в фонариках все реже и реже.
Отражатель и оптическая система
Конструкция отражателя и наличие линз влияет на форму светового пятна. Отдельные модели имеют возможность перемещения линзы, что позволяет фокусировать луч света. Линзы собирают световой поток, в результате вы получаете более освещенное пространство, но меньшее по площади, чем без фокусировки. 
Фокусировка светового луча
Но для разных задач нужен и световой луч разных размеров. Например, если фонарь будет использоваться для ремонта машины, то в большинстве случаев лучше подойдут модели с возможностью фокусировки, чтобы освещать большую площадь при поиске неисправности, после чего сузить луч света в небольшую, но яркую точку при ее устранении или подробном изучении. В то же время для движения в темноте сфокусированное пятно не нужно, лучше подойдут фонари, которые широко освещают пространство перед собой.
Типы по предназначению
Кроме используемых элементов и их особенностей, при выборе фонарики различают и по предназначению. Чтобы правильно выбрать светодиодный фонарь для конкретных задач нужно четко осознавать для чего вы будете его использовать, ведь универсальных моделей как таковых нет.
Военные и специальные приборы
Основной особенностью военных фонарей и осветительных приборов специального назначения является в первую очередь высокая прочность корпуса и его устойчивость к попаданию влаги. К таким приборам относятся и поисковые фонари, которые светят ярко и далеко, что позволяет найти что-либо в сложных условиях, например, в лесу или в больших помещениях. 
Военный фонарь
Модели для технического персонала
Фонари для технического персонала должны обладать компактностью и долгим временем работы. Их размер и вес не должен усложнять передвижения работника, который и без того с собой носит инструменты и детали. Отличным дополнением такому прибору будет наличие возможности фокусировать световой луч и налобное крепление. 
Налобный фонарь
Для отдыха на природе и туризма
Для туристов подойдут поисковые и кемпинговые фонари, также и те, что используются в военных целях, поскольку условия, в которых они будут работать, похожи – влажность, возможность ударов и падений и прочее. Кемпинговый фонарь напоминает керосиновую лампу, представляет собой широконаправленный или направленный во все стороны осветительный прибор. Его удобно использовать, например, при подготовке к ночлегу и ужину. Также следует обратить время на фонари со встроенным генератором. Они могут либо работать без батареек, либо подзаряжаться при воздействии на рычаг генератора (вращение или ритмичное нажатие на рукоять, в зависимости от конструкции). 
Кемпинговый фонарь
Как переделать обыкновенный фонарик в светодиодный
Давайте рассмотрим, как сделать светодиодный фонарик своими руками. Для этого вам понадобится следующий набор деталей и инструментов:
- Корпус. Можно взять от старого фонаря или сделать своими руками, как вариант распечатать на 3D-принтере.
- Светодиоды. Подбираются индивидуально.
- или резисторы, чтобы ограничить их ток.
- Аккумулятор.
- Контроллер заряда для аккумуляторов или зарядное устройство, подходящее под тип используемых АКБ.
- Кнопка для включения или тумблер.
Если вы будете использовать мощные светодиоды – вам понадобится монтажная плата на алюминиевой подложке. 
Подложка для светодиодов
Для улучшения теплоотвода нужно использовать радиатор, можно взять от материнской платы. Небольшие радиаторы устанавливаются на чипсеты, северный мост, силовые ключи и другие элементы платы. 
Светодиоды на радиаторе от материнской платы. Не забудьте промазать все термопастой!
Для зарядки и защиты аккумулятора 18650 можно использовать плату TP4056 с защитой, ее можно заказать на Алиэкспресс или купить в радиомагазине, стоит 20-50 рублей. 
Плата зарядки литиевых аккумуляторов на базе tp4056
Интересно: Эту плату можно использовать, чтобы заменить одноразовые батарейки в фонарике или же для переделки любого прибора на аккумуляторы.
Упаковываем это в корпус фонаря, если он железный, как на фото, не забудьте предусмотреть изоляцию для всех плат.
Для питания светодиодов можно использовать специализированный драйвер или импульсный повышающий преобразователь, например, MT3608. Выходное напряжение устанавливается с помощью многооборотного потенциометра, на фото ниже его можно узнать по корпусу синего цвета.
Мнение эксперта
Алексей Бартош
Специалист по ремонту, обслуживанию электрооборудования и промышленной электроники.
Задать вопрос экспертуЕсли вы будете использовать драйвер для питания, то главными его характеристиками являются выходной ток и мощность, от нее зависит, сколько вы сможете подключить светодиодов последовательно.
Нужно подобрать такое напряжение, чтобы ток был ниже номинального на 10-30%. Для 1 Вт светодиодов номинальный ток лежит в пределах 300-350 мА. 
Повышающий преобразователь в фонарике
Менее сложным способом является подбор рабочего режима по нагреву светодиодов. То есть постепенно увеличивать напряжение, пробуя радиатор на ощупь, он не должен греться, или его температура должна быть менее 50 градусов Цельсия, это такая температура, когда при касании рука ее еще терпит и вам не хочется её одернуть. Это неточный способ, поэтому лучше ориентироваться и по току, и по нагреву. 
Самодельный фонарик в сборе
Одно дело, если Вам нужно изредка организовать дополнительную подсветку в подвале или кладовке и совсем другое - постоянное использование фонаря в экстремальных условиях дикой природы. В первом случае подойдет практически любой не брендированный фонарик: вполне можно положиться на собственную интуицию. Однако, если Вы планируете использовать прибор длительное время, старайтесь не приобретать самые дешевые варианты.
Если Ваша профессиональная деятельность или любимое увлечение связано с военными или поисковыми операциями, покупайте только фонари известных марок. Ничто не стоит так дорого как доброе имя: производители дорожат своим брендом и поддерживают его репутацию, постоянно внедряя в модели технические улучшения.
При выборе мобильного осветительного прибора нужно учитывать целых ряд различных факторов, например таких, как материал исполнения корпуса, источники питания, однако сердцем современного фонаря остаются светодиоды - полупроводники, которые способны излучать яркое оптическое свечение, если пропустить через них в прямом направлении электрический ток. Виды светодиодов и их характеристики - это то, что нужно поставить на первое место при выборе фонаря.
Трудно себе представить, что такое важное практическое изобретение как светодиоды долгое время использовалось только в качестве световой индикации. Первый светодиод был запатентирован в 1927 году Лосевым О.В., однако широкое практическое употребление длительное время было заморожено из-за слабого уровня развития полупроводниковых технологий. На данном этапе современные производители используют самые разные виды светодиодов для фонарей. Как же в них разобраться?
Тонкости выбора: современные виды светодиодов и их характеристики
В 95% в новых моделях фонарей применяются светодиоды Cree, которые выпускаются в разных сериях. За короткое время это предприимчивый производитель практически выжил с рынка всех конкурентов.
Главное отличие светодиодов привязано к максимальной яркости свечения и размерам. Из всего предлагаемого разнообразия отдельно стоит выделить следующие основные серии:
- XP-E и XP-E2 имеют стандартные размеры 3,5х3,5 мм, рассчитаны на силу тока 1А и мощность 3,5Вт. Как правило, используются в брелочных и мелких моделях.
- XP-G, XP-G2 при аналогичных размерах диода мощность составляет 4,9 Вт, сила тока - 1,5 А, яркость до 490 лм. Используют в мелких фонарях, как и предыдущую серию.
- XM-L и XM-L2 при размерах 5х5 мм обеспечивают 10 Вт мощности, 3А тока и 1040 лм яркости. Такие диоды в количестве одного или нескольких штук применяются в средних и больших фонарях.
Светодиоды, которые дополнительно промаркированы цифрой 2, отличаются тем, что выдают яркость на 10-20% выше.
В последнее время популярность набирают также светодиоды Nichia 219, которые практически совершили прорыв. Они отличаются от фирмы Cree более качественной цветопередачей, которая приятна для глаза.
Важный световой параметр: бин яркости или световая температура
Виды светодиодов для фонарей имеют разную температуру свечения. Будьте внимательны: наиболее комфортный спектр свечения подбирается индивидуально, а у солидных производителей одна модель может выпускаться с различными вариантами светодиода разных оттенков.
Производители разделяют их на основные группы, которые достаточно просто различить, благодаря стандартной маркировке:
- Warm White - теплые цвета. Такие светодиоды стоят дороже, так как дают меньшее искажение природных цветов.
- Neutral White - нейтральные. Являются золотой серединой. Как и светодиоды с теплым спектром оптимально подходят для бытовых целей.
- Cool White - холодные. Как правило, монтируются в более бюджетных моделях, несколько искажают натуральные цвета за счет синеватого оттенка, однако, по сравнению с теплыми, обеспечивают более высокую яркость. Используются в мощных тактических и поисковых фонарях.
LED драйверы: стабилизация тока
Во всех качественных моделях светодиод питается не напрямую от аккумуляторов, а через стабилизирующее устройство - драйвер. Помимо экономии заряда батареи, наличие этой комплектующей обеспечивает ряд таких важных дополнительных функций, как возможность ступенчатого регулирования яркости свечения, режим мигания, контроль температуры, разряда батареи, режимов эксплуатации.
Выбирая оптимальные виды светодиодов для фонарей, следует помнить, что, чем больше площадь светодиода, тем легче создать с его помощью широкий луч и наоборот. Чем больше люменов издает фонарь, тем ярче поток света и тем короче время работы элементов питания.
