Характеристики светодиодов для фонарей

Содержание

Характеристики и крупнейшие производители мощных светодиодов для фонариков

При выборе или сборке нового светодиодного фонарика обязательно нужно уделить внимание используемому светодиоду. Если единственная задача будущего фонарика – это подсветка тёмного подъезда, то с этой задачей справится практически любой яркий светодиод белого свечения. Другое дело – желание заполучить портативный осветительный прибор с параметрами под более сложную задачу. В этом случае особое значение имеет световой поток, то есть способность фонаря выдать достаточно мощный луч и осветить широкую площадь пространства.

Светодиоды каких брендов находятся на топовых позициях, и какими характеристиками обладают их светоизлучающие диоды, применяемые в фонариках?

Основные характеристики

За качество света, излучаемого фонарем, отвечает светодиод, который можно без преувеличения назвать сердцем устройства. Стабильность сердечного ритма фонаря зависит от многих параметров, основными из которых являются ток потребления, световой поток и цветовая температура. Законодателем моды принято считать компанию Cree, которая выпускает широкую линейку сверхъярких и мощных светодиодов, в том числе и для фонариков. Современные карманные фонарики проектируют на одном светодиоде мощностью 1, 2, или 3 Вт. В одноваттном исполнении значение прямого тока составляет около 350 мА с падением напряжения 2,8-2,9 В.

Ток и напряжение двухваттного светодиода составляет около 700 мА и 3,0 В соответственно, а аналогичный кристалл в 3 Вт потребляет примерно 1000 мА и 3,2 В. Приведенные электрические показатели характерны для моделей светодиодов ведущих мировых брендов.

Интенсивность излучения, которую еще называют световым потоком, зависит от производителя и семейства светодиода. Паспортное значение светового потока мощных светодиодов принято замерять на максимально допустимом рабочем токе. Компания-изготовитель фирменных фонарей вместе с типом установленного светодиода, указывает количество выдаваемых изделием люмен.

К сожалению, часто на упаковке фонарика указываются завышенные характеристики, в том числе и световой поток. Причина этого проста – любой производитель хочет реализовать как можно больше товара.

Световой поток неразрывно связан с цветовой температурой света. Современный светоизлучающие диоды способны излучать световой поток до 200 люмен на 1 ватт и могут производиться с любой температурой свечения: от желтовато теплого до холодного белого. Фонари с тёплым белым цветом излучения (T≤3500°K) наиболее приятны для глаза, но менее яркие. Освещение с нейтральной цветовой температурой(T=4000-5500°K) более эффективно позволяет рассматривать мелкие детали. Холодно-белый луч (T≥6500°K) в мощных фонарях с большой дальностью освещения, но в течение длительной работы раздражает зрение. В связи с невозможностью проведения точных расчетов, продолжительность жизни светодиодов рассчитывают методом экстраполяции. При температуре 25-50 °C их срок службы кристалла может превысить 200 тыс. ч., но это не оправдано экономически. Поэтому производители допускают повышение рабочей температуры до 85°C, экономя, таким образом, на охлаждении. Превышение порога в 150°C приводит к необратимым процессам выгорания кристалла и потере яркости.

Индекс цветопередачи (CRI) – качественный показатель, характеризующий способность светодиода освещать предметы без искажения их реального цвета. Для светодиодных источников освещения, в том числе и фонариков, показатель цветопередачи в 75 CRI и выше считается хорошим.

Важным элементом светодиода является линза. Она задаёт угол рассеивания светового потока, а значит, определяет дальность луча. В технических характеристиках светодиодов обязательно указывают значение угла излучения. Для каждой модели этот параметр индивидуален и может варьироваться от 20 до 240 градусов. Мощные светодиоды для фонариков имеют угол 90-120° и, как правило, комплектуются отражателем с дополнительной линзой в корпусе.

Несмотря на резкий скачок в развитии мощных многокристальных светодиодов, мировые лидеры продолжают выпуск менее мощные светодиоды. Выпускаются они в корпусах небольшого размера, не превышающего 10 мм в ширине или диаметре. Типовое значение тока таких светоизлучающих диодов не превышает 70 мА, а световой поток – 50 лм. Мощные фонарики на их основе постепенно исчезают с прилавков магазинов, ввиду худших технических характеристик и необходимости последовательно-параллельного подключения для повышения яркости. В сравнении с одним мощным кристаллом надёжность схемы и угол рассеивания нескольких таких элементов в одном корпусе намного хуже.

Отдельно стоит отметить четырёхвыводные светодиоды в корпусе P4 «SuperFlux» или «Пиранья», которые имеют улучшенные технические характеристики. У светодиодов «Пиранья» есть два важных преимущества, благодаря которым они востребованы:

  • более равномерно распределяют световой поток;
  • не нуждаются в отводе тепла;
  • имеют низкую себестоимость.

5 крупнейших производителей

Переносной фонарик должен быть не только эргономичным, но и оснащенным надёжным светодиодным источником с высоким рабочим ресурсом без потери яркости. Чтобы не ошибиться с выбором, предпочтение следует отдавать производителям светодиодной продукции мирового уровня.

Подразделение японской компании Nichia долгое время удерживало лидирующие позиции в производстве светодиодов всех типов. Из-за высокой стоимости продукции и усиливающейся конкуренции со стороны Китая и Тайваня сегодня встретить их светодиоды в фонарях европейского рынка удается все реже. Однако, Nichia необходима миру, как двигатель прогресса. Ведь разработки японских компаний берут за основу их китайские и тайваньские коллеги. Мощные светодиоды для фонариков от всемирно известной компании Cree удерживают первенство не только на американском континенте. Выгодно выделяясь меньшей себестоимостью и высоким качеством, светодиоды от Cree доступны всем желающим европейского континента. Аккумуляторный фонарь на мощном кристалле от американского бренда – это надёжный друг в походе, ночной рыбалке и пр. Philips Lumileds – европейский производитель светоизлучающих диодов широкого спектра. Компания достигла определённого прогресса в построении систем наружного освещения функционального и архитектурного значения. Разработчики Philips Lumileds осуществляют комплексный подход в построении светодиодных систем, учитывая их дизайн, степень защиты и удобство пользования. Хорошо известная в России южнокорейская корпорация Samsung своевременно профинансировала своё подразделение по поиску новых светодиодных решений и теперь имеет полный цикл производства излучающих диодов. Samsung не ограничивается выпуском LED подсветки для собственных дисплеев. Их успехи распространились и на другие сегменты рынка: светодиоды большой мощности (в том числе и для фонарей), ультраяркие элементы для вспышки, а также модули внутреннего и внешнего освещения. Osram Opto Semiconductors прославилась отличными характеристиками светодиодов из серии Duris, которые выгодно отличаются высокой светоотдачей и индексом цветопередачи. Немецкая компания сделала ставку на внедрение светодиодных технологий в промышленные отрасли, ориентируясь на выпуск готовых специализированных ламп и светильников. В лабораториях Osram улучшают показатели светоизлучающих диодов не только видимого спектра, но и делают открытия в ИК, УФ и лазерном направлении.

Доклады научных работников вместе с новостями о развитии искусственного освещения свидетельствуют о продолжающейся здоровой конкуренции между крупными корпорациями. Положительные тенденции развития светодиодных технологий мы видим в постоянно обновляемом модельном ряде фонарей, удивляющих своим дальнобойным лучом, высокой степенью защиты, способностью зарядки от солнечной энергии и прочими ноу-хау.

Автор: Administrator вкл. 14 декабря 2018 . Опубликовано в Светодиодные фонари светильники прожектора

XHP-70

угол засветки: 120°

Максимальная яркость: 4022lm

Максимальный ток: 4.8 A(6V)-2.4 A(12V)

Номинальная яркость: 1005-2011lm

Номинальный ток: 2.1A(6V)-1.05A(12V)

XHP-70.2

угол засветки: 125°

Максимальная яркость: 4292lm

Максимальный ток: 4.8 A(6V)-2.4 A(12V)

Номинальная яркость: 1073-2146lm

Номинальный ток: 2.1A(6V)-1.05A(12V)

XHP-50

угол засветки: 120°

Максимальная яркость: 2546lm

Максимальный ток: 3A(6V)-1.5 A(12V)

Номинальная яркость 636-1273lm

Номинальный ток: 1400mA(6V)-700mA(12 V)

XHP-50.2

угол засветки: 125°

Максимальная яркость: 2654lm

Максимальный ток: 3A(6V)-1.5 A(12V)

Номинальная яркость 663-1327lm

Номинальный ток: 1400mA(6V)-700mA(12 V)

XHP-35

угол засветки: 125°

Максимальная яркость: 1712lm

Максимальный ток: 1.05A

Номинальная яркость: 428-856lm

Номинальный ток: 350mA(12 V)

XHP-35.2

угол засветки: 135°

Максимальная яркость: 1718lm

Максимальный ток: 1.05A

Номинальная яркость: 430-859lm

Номинальный ток: 350mA(12 V)

XHP-35 HI

угол засветки: 115°

Максимальная яркость: 1483lm

Максимальный ток: 1.05A

Номинальная яркость: 371-742lm

Номинальный ток: 350mA(12 V)

угол засветки: 125°

HD – High Density (класс – сверхплотные)

Максимальная яркость: 1150lm

Максимальный ток: 3000mAh

Номинальная яркость: 288-575lm

номинальный ток: 1050mAh

угол засветки: 125°

HD – High Density (класс – сверхплотные)

Максимальная яркость: 1175lm

Максимальный ток: 3000mAh

Номинальная яркость: 294-588lm

номинальный ток: 1400mAh

XPL-HI

угол засветки: 115°

HI – High Intensity (класс сверхяркие)

Максимальная яркость 1095lm

Максимальный ток 3000mAh

Номинальная яркость 240-453lm

номинальный ток 700mAh

угол засветки: 125°

Максимальная яркость 1040lm

Максимальный ток 3000mAh

Номинальная яркость 260-520lm

номинальный ток 700mAh

угол засветки: 125°

Максимальная яркость 1052lm

Максимальный ток 3000mAh

Номинальная яркость 263-526lm

номинальный ток 700mAh

угол засветки: 125°

Максимальная яркость 735lm

Максимальный ток 2000mAh

Номинальная яркость 184-367lm

номинальный ток 350mAh

угол засветки: 125°

Максимальная яркость: 777lm

Максимальный ток: 2000mAh

Номинальная яркость: 194-388lm

номинальный ток: 350mAh

угол засветки: 125°

Максимальная яркость 493lm

Максимальный ток 1500mAh

Номинальная яркость 123-247lm

номинальный ток 350mAh

угол засветки: 115°

Максимальная яркость 629lm

Максимальный ток 1500mAh

Номинальная яркость 157-315lm

номинальный ток 350mAh

угол засветки: 115°

Максимальная яркость 307lm

Максимальный ток 1000mAh

Номинальная яркость 77-154lm

номинальный ток 350mAh

угол засветки: 110°

Максимальная яркость 360-456lm

Максимальный ток 1500mAh

Номинальная яркость 114-228lm

номинальный ток 350mAh

Яркость светодиодов Cree разных серий

Яркость в Люменах у светодиодов Cree разных серий

Выбираем лучшие светодиоды для фонарика

Фонарики различаются по размерам, используемому источнику света, мощности, конструкции.

Важнейшей характеристикой является используемый источник света.

Выбор диода для фонаря зависит от предназначения устройства и условий использования.

Мощные светодиодные фонари

К мощным фонарям относятся изделия различного вида – от маленьких карманных до больших поисковых. Такие приборы используются в сложных условиях, где лучше всего подойдет самый яркий поток света на протяжении длительного времени.

Основные разновидности мощных фонарей:

  1. Прожекторы. Такие приборы могут освещать объекты на большом удалении свыше 500 м, луч света широкий. Эффективны на ближней и средней дистанции. Обычно их используют для активного отдыха или охоты.
  2. Дальнобойные фонари. Луч узконаправленный, дальность действия достигает 1,5 км. Свет концентрируется в одной точке, создавая яркое пятно. Применяются в поисковых работах, в шахтах.

Какие требования предъявляются к мощным фонарикам:

  • удароустойчивость;
  • влагостойкость;
  • эффективный отвод тепла;
  • большая емкость аккумулятора;
  • возможность регулирования угла рассеяния;
  • надежность конструкции.

Важно! Всем эти условия удовлетворяют мощные светодиодные фонари. По сравнению с ксеноновыми и галогеновыми лампами светодиоды практически не нагреваются, имеют высокий КПД и большую светоотдачу.

Типы фонариков по предназначению

К основным характеристикам светодиодов для фонариков относятся:

  • яркость;
  • интенсивность потока, которая зависит от оптической системы (диод, отражатель, система управления);
  • дальность (расстояние, на котором освещенность сохраняется на уровне 0,25 люкс);
  • время работы;
  • защита от внешних условий.
Читайте также:  Как заменить светодиод в лампе?

По назначению выделяются диодные фонари для военных, технического персонала и туристов.

Военные и специальные

Главное требование к военным и специальным диодным фонарям – прочность корпуса и влагозащищенность. К армейским фонарикам относятся тактические или охотничьи. Они закрепляются на ружье. Есть модели для краткоствольного и длинноствольного оружия. Используются для подсветки цели.

К специальному оборудованию относятся поисковые фонари. Они отличаются габаритными размерами, высоким уровнем яркости и прочностью. По типам выделяют недалеко светящие и дальнобойные. Первые имеют широкий угол луча, у вторых пучок света узкий. Питание происходит за счет аккумулятора. Используются спасателями, военными, егерями.

В специальные и военные фонари устанавливаются мощные диоды типа Cree. Могут использоваться фонарики с десятками диодов.

Для технического персонала

Фонари для персонала должны быть удобными, компактными и отличаться долгим временем работы. Такие устройства должны иметь аккумулятор большой емкости. Вес прибора не должен усложнять передвижение работника. Оптимальным вариантом будет фонарь на лоб. Дальность его освещения до 30 метров. Фонарики оснащаются функцией выбора оптимального режима свечения. Используются туристами, охотниками, автомобилистами, строителями.

Для отдыха и туризма

Туристические фонари должны быть устойчивыми к механическому воздействию и условиям окружающей среды. Питание подобные устройства получают от батарейки или аккумулятора. В туризме могут использоваться как специальные и военные фонари, так и обычные карманные устройства.

Существуют кемпинговые фонарики – они внешне похожи на керосиновую лампу. Дают широконаправленный свет. Удобны при подготовке к ночлегу.

Существует вид фонарей, используемых под водой. Они используются при дайвинге. Главное требование – полная водонепроницаемость и высокая яркость свечения. Управляются крупным рычагом или кнопкой. Фонари питаются от аккумулятора. Подводный фонарик нежелательно использовать на воздухе при максимальном свечении, так как они рассчитаны на охлаждение в воде.

Критерии выбора

Перед тем как выбрать светодиод в фонарь, нужно учесть следующие факторы:

  • назначение;
  • мощность ламп;
  • цветовая температура;
  • емкость аккумулятора;
  • оптическая система;
  • конструктивные особенности (устойчивость к механическому воздействию, защита от влаги и пыли, способ удержания в руках).

От этих параметров зависит качество работы фонаря.

Виды светодиодов

Фонари могут оснащаться совершенно разными диодами. В брелочных фонариках активно используются 5-миллимитровые сверхъяркие диоды.

В настоящее время практически во всех приборах используются диоды Cree разных серий. Рассмотрим, какие виды и типы светодиодов используются в фонариках:

  • XP-E XP-E2 – предназначены для брелочных и мелких изделий;
  • XP-G, XP-G2 – используются в небольших фонарях;
  • XM-L и XM-L2 – подходят для использования в крупных мощных моделях.

Диоды с маркировкой 2 выдают яркость на 10-20% больше.

Какие диоды устанавливают в мощных фонариках

Как уже отмечалось, для мощных фонариков подходят светодиоды Cree серии XM-L и XM-L2. Также используются диоды серий MK-R, MT-G2 (для прожекторных моделей), XP-G2, XR-E. В фонарях большой мощности набирают популярность самые яркие диоды Luminus SST.

Диоды серий XM, XP, XR имеют угол свечения от 90 до 120 градусов. Они работают при температурах менее 85 градусов. Максимальный световой поток – 280 Лм, индекс цветопередачи от 70 до 90 Ra. Для питания требуется ток 700 мА (XM) или 350 (XP, XR). Мощность таких приборов не превышает 2 Вт.

Самые мощные светодиоды для прожекторов требуют большей силы тока – до 13000 мА. Их мощность достигает 40 Вт. Наибольший поток света достигает 2500 Лм.

Цветовая температура

Виды диодов для фонарей могут иметь разную цветовую температуру. Оптимальное значение подбирается индивидуально. Известные фирмы-производители выпускают одну модель с различными цветовыми решениями.

Цветовые характеристики светодиодов для фонариков:

  1. Warm White – теплые оттенки. Практически не искажают природные цвета, стоят дороже.
  2. Neutral White – нейтральные. Оптимальны в быту.
  3. Cool White – холодные. Используются в дешевых фонариках, искажают естественные цвета. Могут использоваться в поисковых фонарях, так как дают высокую яркость.

В фонарях цветовая температура диодов не является основным параметром, но на нее стоит обратить внимание. Холодные цвета заставляют человека быть более сфокусированным, поэтому устанавливаются в специальном оборудовании. Теплые оттенки подходят для подсветки.

Аккумуляторы

Элементы питания различаются по принципу получения энергии. Наиболее популярными аккумуляторами являются:

  • литий-ионный;
  • никель-металлогидридный;
  • никель-кадвиевый;
  • литий-полимерный.

В карманных фонариках может использоваться обычная пальчиковая батарейка. В профессиональное оборудование устанавливаются аккумуляторы.

Лучшими считаются литий-ионные аккумуляторы. Они дают большую емкость при малых размерах, высокую токоотдачу, в них отсутствует эффект памяти. Но такие аккумуляторы быстро разряжаются при отрицательных температурах.

В качественных светодиодных фонарях используются аккумуляторы типоразмера 18650. У них высокий срок службы, хорошая степень надежности и безопасности.

Поисковые фонари имеют два сменных аккумулятора 26650 и 18650. Выходное напряжение – 3,7 Вольт. Выпускаются многими изготовителями, есть модели с различной емкостью, временем заряда и разряда. Также подобные аккумуляторы используются в ноутбуках.

Более мощные аккумуляторные фонари могут быть оснащены батареей типа D. Она имеет емкость 10000 мАч и напряжение 1,2 В.

Отражатель и оптическая система

От линзы и отражателя зависит размер и форма светового пятна. Существуют модели фонарей, в которых регулируется возможность перемещения линзы и, соответственно, фокусировка луча. Это удобно при выполнении различных задач – например, для перемещения в темноте требуется освещение широкого пространства, а при поиске нужен узкий пучок света, направленный в одну точку.

Как посчитать время работы фонарика от батареек или аккумуляторов

Время работы напрямую зависит от емкости аккумулятора. Для измерения точного времени, нужно знать силу тока, которую фонарь потребляет. В разных режимах это значение будет отличаться. Время свечения будет равняться емкости батареи, деленной на ток. Так, фонарь с емкостью 2200 мАч при слабом режиме работы в 0,2 А проработает 11 часов. В сильном режиме с током в 0,8 А фонарик будет функционировать чуть меньше трех часов.

Емкость батареи указывается в паспорте фонарика или на самом аккумуляторе. Потребляемый ток также указывается в паспорте или находится по маркировке светодиодной матрицы.

Как переделать обыкновенный фонарик в светодиодный

Мощные фонари стоят довольно дорого. Их цена варьируется от 20 до 500 долларов. Своими руками в домашних условиях можно переделать обычный фонарь с надежным корпусом в мощное устройство на диодах.

Для работы потребуются:

  • надежный корпус от предыдущего фонарика;
  • светодиоды – выбираются в зависимости от нужных характеристик;
  • драйверы для диодов;
  • батарея;
  • зарядное устройство для аккумулятора;
  • кнопка включения-выключения;
  • радиатор.

При использовании мощных светодиодов в фонаре потребуется монтажная плата с алюминиевой подложкой. Для фонарика лучше подобрать диод, рассчитанный на напряжение до 5 вольт, с компактными размерами. Для защиты батареи и подзарядки можно взять плату TP4056. Все составляющие помещаются в корпус устройства.

Если будет создаваться мощный фонарь, можно приобрести диод Luminus SST-90-WW Star. Он компактный, дает большой световой поток. Устанавливаться светодиод должен в массивный корпус с качественным радиатором и драйвером питания.

Важно! Диоды большой мощности не советуется устанавливать в фонарик-брелок. Он быстро перегреется и выйдет из строя.

Основные выводы

В современных фонарях активно используются диоды в качестве источника света. Они отличаются надежностью, долгим сроком службы, высоким КПД и большим световым потокам. Светодиодные фонари могут использоваться для различных целей – в военном деле, в охоте и туризме, в поисково-спасательных работах. К каждому из видов изделий предъявляются свои требования, соответствующие условиям эксплуатации. Фонарь выбирается по емкости аккумулятора, цветовой температуре, мощности, оптической системе и другим важным характеристикам.

В домашних условиях можно самостоятельно сделать фонарь на основе диодов. Для этого нужно в систему провести драйверы, охлаждение и сам диод.

Характеристики светодиодов для фонариков. Ремонт и увеличение мощности

Рассмотрим светодиодную продукцию, начиная от старых 5-мм, до сверхъярких мощных светодиодов мощность которых доходит до 10 Вт.

Чтобы выбрать «правильный» фонарик для своих нужд, нужно разобраться в том какие бывают светодиоды для фонариков и их характеристики.

Какие диоды используются в фонариках?

Мощные светодиодные фонари начались с устройств с матрицей 5-мм.

LED фонари в совершенно разных исполнениях, от карманных до кемпинговых, получили широчайшее распространение в середине 2000-х. Их цена заметно снизилась, а яркость и долгий срок службы от одного заряда батареек сыграли свою роль.

5-ти миллиметровые белые сверхъяркие светодиоды потребляют от 20 до 50 мА тока, при падении напряжения 3.2-3.4 вольта. Сила света – 800 мкд.

Очень хорошо показывают себя в миниатюрных фонариках-брелках. Маленький размер позволяет носить такой фонарик с собой. Питаются они либо от «мини-пальчиковых» батареек, либо от нескольких круглых «таблеток». Часто используются в зажигалках с фонариком.

Вот какие светодиоды в китайских фонариках устанавливаются уже много лет, но их век постепенно истекает.

В поисковых фонарях при большом размере отражателя есть возможность смонтировать десятки таких диодов, но такие решения постепенно отходят на второй план, а выбор покупателей падает в пользу на фонарей на мощных светодиодах типа Cree.

Поисковый фонарь на 5мм светодиодах

Такие фонари работают от батареек типа АА, ААА или аккумуляторов. Стоят недорого и проигрывают как в яркости, так и в качестве современным фонарям на более мощных кристаллах, но об этом ниже.

В дальнейшем развитии фонарей производители перебрали множество вариантов, но рынок качественной продукции занимают фонари с мощными матрицами или дискретными светодиодами.

Какие светодиоды используют в мощных фонариках?

Под мощными фонарями подразумеваются современные фонари различных типов начиная от тех, что размером с палец, заканчивая огромными поисковыми фонарями.

В такой продукции в 2017 году актуальна марка Cree. Это название американской компании. Её продукция считается одной из наиболее передовых в области светодиодной техники. Альтернативой являются LED от производителя Luminus.

Такие вещи значительно превосходят светодиоды с китайских фонариков.

Какие светодиоды Cree в фонариках устанавливаются наиболее часто?

Модели носят название состоящие из трёх четырёх символов, разделённых дефисом. Так диоды Cree XR-E, XR-G, XM-L, XP-E. Модели XP-E2, G2 чаще всего используются для небольших фонариков, а XM-L и L2 – очень универсальные.

Их используют, начиная от т.н. EDC фонарей (для повседневного ношения) – это маленькие фонари размером меньше ладони, до серьёзных поисковых фонарей большого размера.

Давайте рассмотрим характеристики мощных светодиодов для фонариков.

НазваниеCree XM-L T6Cree XM-L2Cree XP-G2Cree XR-E
Фото
U, В2,92,852,83,3
I, мА700700350350
P, Вт2211
Рабочая температура, °CРемонт фонариков

К сожалению цена таких фонариков довольно большая, как и самих диодов. И не всегда есть возможность приобрести новый фонарь, в случае поломки. Давайте разберемся как поменять светодиод в фонарике.

Для ремонта фонарика необходим минимальный набор инструментов:

Чтобы добраться до источника света нужно отвинтить головную часть фонаря, она обычно закреплена на резьбовом соединении.

В режиме проверки диодов или измерения сопротивления проверьте исправность светодиода. Для этого прикоснитесь щупами черным и красным к выводам светодиода, сначала в одном положении, а затем поменяйте местами красный и черный.

Если диод исправен – то в одном из положений будет низкое сопротивление, а в другом – высокое. Таким образом вы определяете, что диод исправен и проводит ток только в одном направлении. Во время проверки диод может излучать слабый свет.

В противном случае в обеих положениях будет короткое замыкание или высокое сопротивление (обрыв). Тогда нужна замена диода в фонаре.

Теперь нужно выпаять светодиод из фонаря и, соблюдая полярность, впаять новый. Будьте внимательны при выборе светодиода, учтите его потребление тока и напряжение, на которое тот рассчитан.

Если вы будете пренебрегать этими параметрами – в лучшем случае фонарик будет быстро садиться, в худшем – драйвер выйдет из строя.

Драйвер – это устройства для питания светодиода стабилизированным током от разных источников. Промышленно изготавливаются драйвера для питания от сети 220 вольт, от автомобильной электросети – 12-14.7 вольт, от Li-ion аккумуляторов, например, типоразмера 18650. Драйвером оборудовано большинство мощных фонарей.

Увеличиваем мощность фонаря

Если вас не устраивает яркость вашего фонаря или вы разобрались как заменить светодиод в фонарике и захотели его модернизировать, прежде чем покупать сверхмощные модели изучите основные принципы работы LED и ограничения в их эксплуатации.

Диодные матрицы не любят перегрева – это главный постулат! А замена светодиода в фонарике на более мощный может привести к такой ситуации. Обратите внимание на модели, в которые устанавливаются более мощные диоды и сравните со своей, если они подобны по размерам и конструктиву – меняйте.

Если ваш фонарь меньше — потребуется дополнительное охлаждение. Подробнее о изготовлении радиаторов своими руками мы писали здесь.

Если вы попытаетесь установить в миниатюрный фонарик-брелок такой гигант, как Сree MK-R, он у вас быстро выйдет из строя от перегрева и это будут зря потраченные средства. Незначительное повышение мощности (на пару ватт) допустимо без модернизации самого фонарика.

В остальном процесс замены марки светодиода в фонарике на более мощную – описан выше.

Фонари Police

Они зарекомендовали себя на протяжении многих лет и с каждой новой моделью этих фонарей спрос не утихает. Новинкой на отечественном рынке стала модель с электрошокером.

LED фонарик Police с шокером

Такие фонари ярко светят и могут выступать в роли средства самообороны. Однако и в них случаются проблемы со светодиодами.

Как заменить светодиод в фонарике Police

Широкий модельный ряд очень трудно охватить в рамках одной статьи, но можно дать общие рекомендации по ремонту.

  1. При ремонте фонаря с электрошокером будьте аккуратны, желательно используйте резиновые перчатки, чтобы избежать удара током.
  2. Фонари с пылевлагозащитой собраны на большом количестве винтов. Они отличаются по длине, поэтому делайте пометки откуда вы выкрутили тот или иной винт.
  3. Оптическая система фонарика Police позволяет регулировать диаметр светового пятна. При разборке на корпусе сделайте отметки в каком положении стояли детали перед снятием, иначе будет трудно поставить блок с линзой обратно.

Замена светодиода, блока преобразователя напряжения, драйвера, аккумулятора возможна с применением стандартного набора для пайки.

Какие светодиоды стоят в китайских фонариках?

Многие товары сейчас покупаются на aliexpress, где можно найти как оригинальную продукцию, так и китайские копии, которые не соответствуют заявленному описанию. Цена за такие приборы бывает сопоставимой с ценой на оригинал.

В фонарике, где заявлен светодиод Cree, его может на самом деле не быть, в лучшем случае будет стоять диод откровенно другого типа, в худшем такой, который внешне будет трудно отличим от оригинала.

Что это может за собой повлечь? Дешевые светодиоды выполняются в низкотехнологичных условиях и не выдают заявленной мощности. Имеют низкий КПД, от того у них усиленный нагрев корпуса и кристалла. Как уже было сказано, что перегрев – самый злой враг для Led приборов.

Так происходит потому, что при нагревании через полупроводник увеличивается ток, вследствие чего нагрев становится еще сильнее, мощности выделяется еще более, лавинообразно это приводит к пробою или обрыву светодиода.

Если постараться и потратить время на поиск информации, можно определить оригинальность продукции.

Сравните оригинал и подделку cree

LatticeBright – это китайский производитель светодиодов, который делает продукцию очень похожей на Cree, наверное это совпадение дизайнерской мысли (сарказм).

Сравнение китайской копии и оригинала Cree

На подложках эти клоны выглядят следующим образом. Можно заметить разнообразие форм подложек для светодиодов, производимое в китае.

Определение подделки по подложке для LED

Подделки изготавливаются довольно умело, многие продавцы не указывают об этом «бренде» в описании товара и о том, где произведены светодиоды для фонарей. Качество таких диодов не самое худшее среди китайского барахла, но и далеко от оригинала.

Установка светодиода вместо лампы накаливания

У многих в старых вещах пылятся коногонки или фонари на лампе накаливания и вы можете легко сделать его светодиодным. Для этого есть либо готовые решения, либо самодельные.

С помощью разбитой лампочки и светодиодов, если добавить немного смекалки и припоя, можно сделать отличную замену.

Железный бочонок в данном случае нужен для улучшения отвода тепла от LED. Далее нужно припаять все детали друг к другу и закрепить клеем.

При сборке будьте аккуратны – избегайте замыкания выводов, в этом поможет термоклей или термоусадочная трубка. Центральный контакт лампы нужно распаять – образуется отверстие. Продеть через него вывод резистора.

Дальше нужно припаять свободный вывод светодиода к цоколю, а резистора к центральному контакту. Для напряжения 12 вольт нужен резистор 500 Ом, а для напряжения в 5 В – 50-100 Ом, для питания от Li-ion 3.7В аккумулятора – 10-25Ом.

Как сделать из лампы накаливания светодиодную

Подобрать светодиод для фонарика гораздо сложнее чем его заменить. Нужно учитывать массу параметров: от яркости и угла рассеивания, до нагрева корпуса.

Кроме того, нельзя забывать об источнике питания для диодов. Если вы освоите все описанное выше – ваши приборы будут светить долго и качественно!

Несколько простых схем питания светодиодов

Несмотря на богатый выбор в магазинах светодиодных фонариков различных конструкций, радиолюбители разрабатывают свои варианты схем для питания белых суперярких светодиодов. В основном задача сводится к тому, как запитать светодиод всего от одной батарейки или аккумулятора, провести практические исследования.

После того, как получен положительный результат, схема разбирается, детали складываются в коробочку, опыт завершен, наступает моральное удовлетворение. Часто исследования на этом останавливаются, но иногда опыт сборки конкретного узла на макетной плате переходит в реальную конструкцию, выполненную по всем правилам искусства. Далее рассмотрены несколько простых схем, разработанных радиолюбителями.

В ряде случаев установить, кто является автором схемы очень трудно, поскольку одна и та же схема появляется на разных сайтах и в разных статьях. Часто авторы статей честно пишут, что эту статью нашли в интернете, но кто опубликовал эту схему впервые, неизвестно. Многие схемы просто срисовываются с плат тех же китайских фонариков.

Автор статьи, которую Вы сейчас читаете, на авторство схем тоже не претендует, это просто небольшая подборка схем на «светодиодную» тему.

Зачем нужны преобразователи

Все дело в том, что прямое падение напряжения на светодиоде, как правило, не менее 2,4…3,4В, поэтому от одной батарейки с напряжением 1,5В, а тем более аккумулятора с напряжением 1,2В зажечь светодиод просто невозможно. Тут есть два выхода. Либо применять батарею из трех или более гальванических элементов, либо строить хотя бы самый простой DC-DC преобразователь.

Именно преобразователь позволит питать фонарик всего от одной батарейки. Такое решение уменьшает расходы на источники питания, а кроме того позволяет полнее использовать заряд гальванического элемента: многие преобразователи работоспособны при глубоком разряде батареи до 0,7В! Использование преобразователя также позволяет уменьшить габариты фонарика.

Простейшая схема для питания светодиода

Схема представляет собой блокинг-генератор. Это одна из классических схем электроники, поэтому при правильной сборке и исправных деталях начинает работать сразу. Главное в этой схеме правильно намотать трансформатор Tr1, не перепутать фазировку обмоток.

В качестве сердечника для трансформатора можно использовать ферритовое кольцо с платы от негодной энергосберегающей люминесцентной лампы. Достаточно намотать несколько витков изолированного провода и соединить обмотки, как показано на рисунке ниже.

Трансформатор можно намотать обмоточным проводом типа ПЭВ или ПЭЛ диаметром не более 0,3мм, что позволит уложить на кольцо чуть большее количество витков, хотя бы 10…15, что несколько улучшит работу схемы.

Обмотки следует мотать в два провода, после чего соединить концы обмоток, как показано на рисунке. Начало обмоток на схеме показано точкой. В качестве транзистора можно использовать любой маломощный транзистор n-p-n проводимости: КТ315, КТ503 и подобные. В настоящее время проще найти импортный транзистор, например BC547.

Если под рукой не окажется транзистора структуры n-p-n, то можно применить транзистор проводимости p-n-p, например КТ361 или КТ502. Однако, в этом случае придется поменять полярность включения батарейки.

Резистор R1 подбирается по наилучшему свечению светодиода, хотя схема работает, даже если его заменить просто перемычкой. Вышеприведенная схема предназначена просто «для души», для проведения экспериментов. Так после восьми часов беспрерывной работы на один светодиод батарейка с 1,5В «садится» до 1,42В. Можно сказать, что почти не разряжается.

Для исследования нагрузочных способностей схемы можно попробовать подключить параллельно еще несколько светодиодов. Например, при четырех светодиодах схема продолжает работать достаточно стабильно, при шести светодиодах начинает греться транзистор, при восьми светодиодах яркость заметно падает, транзистор греется весьма сильно. А схема, все-таки, продолжает работать. Но это только в порядке научных изысканий, поскольку транзистор в таком режиме долго не проработает.

Преобразователь с выпрямителем

Если на базе этой схемы планируется создать простенький фонарик, то придется добавить еще пару деталей, что обеспечит более яркое свечение светодиода.

Нетрудно видеть, что в этой схеме светодиод питается не пульсирующим, а постоянным током. Естественно, что в этом случае яркость свечения будет несколько выше, а уровень пульсаций излучаемого света будет намного меньше. В качестве диода подойдет любой высокочастотный, например, КД521 (принцип действия полупроводникового диода).

Преобразователи с дросселем

Еще одна простейшая схема показана на рисунке ниже. Она несколько сложнее, чем схема на рисунке 1 , содержит 2 транзистора, но при этом вместо трансформатора с двумя обмотками имеет только дроссель L1. Такой дроссель можно намотать на кольце все от той же энергосберегающей лампы, для чего понадобится намотать всего 15 витков обмоточного провода диаметром 0,3…0,5мм.

При указанном параметре дросселя на светодиоде можно получить напряжение до 3,8В (прямое падение напряжения на светодиоде 5730 3,4В), что достаточно для питания светодиода мощностью 1Вт. Наладка схемы заключается в подборе емкости конденсатора C1 в диапазоне ±50% по максимальной яркости светодиода. Схема работоспособна при снижении напряжения питания до 0,7В, что обеспечивает максимальное использование емкости батареи.

Если рассмотренную схему дополнить выпрямителем на диоде D1, фильтром на конденсаторе C1, и стабилитроном D2, получится маломощный блок питания, который можно применить для питания схем на ОУ или других электронных узлов. При этом индуктивность дросселя выбирается в пределах 200…350 мкГн, диод D1 с барьером Шоттки, стабилитрон D2 выбирается по напряжению питаемой схемы.

При удачном стечении обстоятельств с помощью такого преобразователя можно получить на выходе напряжение 7…12В. Если предполагается использовать преобразователь для питания только светодиодов, стабилитрон D2 можно из схемы исключить.

Все рассмотренные схемы являются простейшими источниками напряжения: ограничение тока через светодиод осуществляется примерно так же, как это делается в различных брелоках или в зажигалках со светодиодами.

Светодиод через кнопку включения, без всякого ограничительного резистора, питается от 3…4-х маленьких дисковых батареек, внутреннее сопротивление которых ограничивает ток через светодиод на безопасном уровне.

Схемы с обратной связью по току

А светодиод является, все-таки, токовым прибором. Неспроста в документации на светодиоды указывается именно прямой ток. Поэтому настоящие схемы для питания светодиодов содержат обратную связь по току: как только ток через светодиод достигает определенного значения, выходной каскад отключается от источника питания.

В точности также работают и стабилизаторы напряжения, только там обратная связь по напряжению. Ниже показана схема для питания светодиодов с токовой обратной связью.

При внимательном рассмотрении можно увидеть, что основой схемы является все тот же блокинг-генератор, собранный на транзисторе VT2. Транзистор VT1 является управляющим в цепи обратной связи. Обратная связь в данной схеме работает следующим образом.

Светодиоды питаются напряжением, которое накапливается на электролитическом конденсаторе. Заряд конденсатора производится через диод импульсным напряжением с коллектора транзистора VT2. Выпрямленное напряжение используется для питания светодиодов.

Ток через светодиоды проходит по следующему пути: плюсовая обкладка конденсатора, светодиоды с ограничительными резисторами, резистор токовой обратной связи (сенсор) Roc, минусовая обкладка электролитического конденсатора.

При этом на резисторе обратной связи создается падение напряжения Uoc=I*Roc, где I ток через светодиоды. При возрастании напряжения на электролитическом конденсаторе (генаратор, все-таки, работает и заряжает конденсатор), ток через светодиоды увеличивается, а, следовательно, увеличивается и напряжение на резисторе обратной связи Roc.

Когда Uoc достигает 0,6В транзистор VT1 открывается, замыкая переход база-эмиттер транзистора VT2. Транзистор VT2 закрывается, блокинг-генератор останавливается, и перестает заряжать электролитический конденсатор. Под воздействием нагрузки конденсатор разряжается, напряжение на конденсаторе падает.

Уменьшение напряжения на конденсаторе приводит к снижению тока через светодиоды, и, как следствие, уменьшению напряжения обратной связи Uoc. Поэтому транзистор VT1 закрывается и не препятствует работе блокинг-генератора. Генератор запускается, и весь цикл повторяется снова и снова.

Изменяя сопротивление резистора обратной связи можно в широких пределах изменять ток через светодиоды. Подобные схемы называются импульсными стабилизаторами тока.

Интегральные стабилизаторы тока

В настоящее время стабилизаторы тока для светодиодов выпускаются в интегральном исполнении. В качестве примеров можно привести специализированные микросхемы ZXLD381, ZXSC300. Схемы, показанные далее, взяты из даташитов (DataSheet) этих микросхем.

На рисунке показано устройство микросхемы ZXLD381. В ней содержится генератор ШИМ (Pulse Control), датчик тока (Rsense) и выходной транзистор. Навесных деталей всего две штуки. Это светодиод LED и дроссель L1. Типовая схема включения показана на следующем рисунке. Микросхема выпускается в корпусе SOT23. Частота генерации 350КГц задается внутренними конденсаторами, изменить ее невозможно. КПД устройства 85%, запуск под нагрузкой возможен уже при напряжении питания 0,8В.

Прямое напряжение светодиода должно быть не более 3,5В, как указано в нижней строчке под рисунком. Ток через светодиод регулируется изменением индуктивности дросселя, как показано в таблице в правой части рисунка. В средней колонке указан пиковый ток, в последней колонке средний ток через светодиод. Для снижения уровня пульсаций и повышения яркости свечения возможно применение выпрямителя с фильтром.

Здесь применяется светодиод с прямым напряжением 3,5В, диод D1 высокочастотный с барьером Шоттки, конденсатор C1 желательно с низким значением эквивалентного последовательного сопротивления (low ESR). Эти требования необходимы для того, чтобы повысить общий КПД устройства, по возможности меньше греть диод и конденсатор. Выходной ток подбирается при помощи подбора индуктивности дросселя в зависимости от мощности светодиода.

Микросхема ZXSC300

Отличается от ZXLD381 тем, что не имеет внутреннего выходного транзистора и резистора-датчика тока. Такое решение позволяет значительно увеличить выходной ток устройства, а следовательно применить светодиод большей мощности.

В качестве датчика тока используется внешний резистор R1, изменением величины которого можно устанавливать требуемый ток в зависимости от типа светодиода. Расчет этого резистора производится по формулам, приведенным в даташите на микросхему ZXSC300. Здесь эти формулы приводить не будем, при необходимости несложно найти даташит и подсмотреть формулы оттуда. Выходной ток ограничивается лишь параметрами выходного транзистора.

При первом включении всех описанных схем желательно батарейку подключать через резистор сопротивлением 10Ом. Это поможет избежать гибели транзистора, если, например, неправильно подключены обмотки трансформатора. Если с этим резистором светодиод засветился, то резистор можно убирать и проводить дальнейшие настройки.

Повышающий преобразователь для светодиодного фонарика из КЛЛ

В наш век прогресса и разнообразных нанотехнологий довольно многие уже используют для освещения дома «энергосберегающие лампочки» (которые на самом деле правильно называть «КЛЛ со встроенным ПРА»). Вроде таких:

Как ни странно, оные чудо-приборы будущего тоже иногда ломаются. В этом случае большинство людей просто утилизирует их вместе с остальным мусором, совершенно не подозревая, что такая лампочка, даже отслужившая свое, еще может принести существенную пользу. Например, в ней есть почти все, что нужно, чтобы собрать простой светодиодный фонарик, работающий от одной полуторавольтовой батарейки.

Для начала давайте посмотрим, что же собственно мы будем собирать:

Сия схема служит для того, чтобы повысить полтора вольта, выдаваемые батарейкой, до рабочего напряжения белого светодиода (около трех вольт, ток ограничивается за счет свойств катушки-обмотки). Она является вариацией давно известного преобразователя на блокинг-генераторе. Сразу скажу, что достоинство у приведенного варианта только одно – простота. Он пригоден исключительно для питания «обычных» белых светодиодов с рабочим током в районе 20 мА, да и то в режиме сомнительной оптимальности. Проистекает это оттого, что параметры подобной схемы зависят от кучи разных факторов (температуры в том числе), и практически не поддаются точному расчету – чистая эмпирика. Впрочем, схема обладает отличной повторяемостью, и вполне подойдет для того, чтобы развлечься долгим вечером или экстренно собрать фонарик в полевых условиях. Кроме того, существуют более пристойные ее модификации (ссылки на различные варианты даны ниже).

Несколько слов о том, как она работает. Изначально транзистор открывается током, протекающим через вторичную обмотку трансформатора T1 и резистор. Вследствие этого через открытый транзистор и первичную обмотку также начинает протекать нарастающий ток. Нарастающий ток порождает в сердечнике усиливающееся магнитное поле, которое в полном соответсвии с уравнениями Максвелла приводит к возникновению напряжения на вторичной обмотке. Однако вторичная обмотка включена навстречу первичной (точки рядом с обмотками обозначают их условное начало), потому возникающее на ней напряжение оказывается противонаправленным напряжению на участке база-эмиттер, и начинает компенсировать последнее, закрывая транзистор. Транзистор закрывается. Однако катушки обладают значительной индуктивностью, и потому ток в них не может прекратиться сразу. Через закрытый транзистор он течь не может. Но параллельно ему подключен светодиод, через который и протекает ток в этом случае. Катушка является в этот момент источником тока, а светодиод кроме всего прочего работает как стабистор, ограничивая напряжение на себе и транзисторе – без него выходное напряжение может достигать десятков вольт. Светодиод светится, энергия, запасенная в катушке, расходуется, поле в сердечнике убывает, а вместе с ним уменьшается напряжение на вторичной обмотке. В какой-то момент оно уменьшается настолько, что больше не компенсирует напряжение, приложенное к базе. Транзистор открывается, и все повторяется сначала.

Схема может быть собрана из практически любых деталей на любой коленке, и с вероятностью 98% будет работоспособна.

А теперь собственно о том, как сделать вышеописанное из энергосберегайки.

Расковыриваем корпус. Отверткой аккуратно разделяем его на две половинки, чтобы достать схему балласта, из которой добывается большинство необходимого.

Откусываем бокорезами провода, и достаем балласт:

В нем нас интересует дроссель (с него будем сматывать провод для обмоток), ферритовое колечко (на нем будем мотать трансформатор) и транзистор.

К сожалению, в этом экземпляре балласта я не смог обнаружить необходимого резистора (0.3 – 1K), потому взял подходящий экземпляр из закромов. Хотя в полевых условиях можно попытаться набрать подходящий номинал из имеющихся в балласте.

Светодиод берем там же, в хламе. Самый обычный 10мм белый светодиод:

Собираем все в кучку, дабы полюбоваться:

Теперь надо намотать трансформатор. Для этого освобождаем кольцо от тех обмоток, что на нем уже есть, разламываем дроссель пассатижами (у меня он был склеен компаундом, так что культурно разобрать не представлялось возможным), и добываем из него провод:

На кольцо надо намотать примерно по 25 витков провода для каждой обмотки. Для удобства целесообразно вести намотку так: сматываем с дросселя примерно восемьдесят сантиметров провода (отмерить можно даже без линейки – по длине примерно как четыре листа А4 в высоту; а чтобы дроссель при разматывании не колол пальцы, можно загнуть его ножки пассатижами), складываем провод пополам и наматываем обмотку прямо в два провода. После чего обрезаем концы проволоки до удобной длины, и получаем сразу две одинаковые обмотки.

При намотке я не особо старался запомнить, какие выводы какой обмотке принадлежат, и потому после прозвонил их тестером.

Транзистор имеет смысл проверить, ибо взят он из неисправной лампы, и потому, возможно, неработоспособен. Я проверил, и обнаружил, что так оно и есть. Потому я взял еще один балласт и выпаял другой транзистор из него.

Это оказался могучий MJE13003. Проверил – рабочий.

Выдержки из нагугленного даташита на него:

Поскольку, как я уже говорил, эта схема может быть собрана из чего угодно, как угодно и где угодно, в даташите нас интересует прежде всего распиновка. Остальные параметры и так имеют огромнейший запас.

Ну вот, все есть:

Собираем по схеме:

Обмотки абсолютно равноценны, потому разницы, какую включать в коллектор, а какую – в цепь базы, нет. Если же после сборки генератор не заработает, это значит, что надо поменять местами выводы одной из обмоток, и он наверняка запустится. Но я попал с первого раза.

Ну вот, работает!

Как я уже говорил, эта схема сильно упрощена. Если же хочется чего-то в том же духе, но более стабильного и правильного, то стоит обратить внимание на следующие схемы (в порядке возрастания «правильности»):

Совсем пристойно, даже с явной стабилизацией тока:

Вот и все. В заключение хочу повторить, что все перечисленные схемы в силу упомянутых в начале недостатков пригодны лишь для построения небольших «несерьезных» фонариков выходного дня, либо когда в полевых условиях нужно экстренно собрать что-то светящееся. Для мощных светодиодов они не подходят категорически.

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Загрузка ...
Adblock
detector