Сверхъяркий светодиод в фонарике

Содержание

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.

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.

Читайте также:  Механически прочный двухэлементный "волновой канал"

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.

САМОДЕЛЬНЫЙ ФОНАРИК НА СВЕТОДИОДЕ CREE

Во времена увлечения туризмом был приобретен фонарь Duracell c мощной криптоновой лампой на двух больших батарейках типоразмера D (в советском варианте тип 373). Светил отлично, но высаживал батарейки часа за 3-4.

Кроме того, дважды случилась неприятность – батарейки потекли и электролитом залило все внутри фонаря. Контакты окислились, покрылись ржавчиной и даже после чистки и установки новых элементов питания, фонарь уже не внушал доверия, а уж батарейки тем более. Выбросить было жалко, а не имение возможности использовать, натолкнуло на мысль переделать фонарь на модные сейчас литиевый аккумулятор и светодиод. С полгода в закромах лежал литиевый аккумулятор Sanyo 18650 емкостью 2600 мА/ч, у китайских товарищей выписал вот такой светодиод (якобы Cree XML T6 U2) с рабочим напряжением 3-3,6 В, током 0,3-3 А (опять же, якобы – мощностью 10 Вт), световым потоком 1000-1155 люмен, цветовой температурой 5500-6500 К и углом рассеивания 170 градусов.

Поскольку опыт переделки фонарей на питание от литиевых аккумуляторов уже имелся (ссылка 1 и ссылка 2), то решил пойти тем же путем: применить хорошо зарекомендовавшую себя связку: АКБ 18650 и контроллер заряда TP4056. Оставалось решить одну проблему – какой драйвер использовать для светодиода? Простым токоограничивающим резистором тут не отделаешься – мощность светодиода пусть и не 10 Ватт, как утверждают китайские товарищи, но все же. Изучая материал по «драйверостроению для мощных светодиодов» набрел на очень интересную, и как оказалось, часто применяемую микросхему АМС7135. На основе данной микросхемы китайцы давно и удачно завалили планету своими фонарями). Принципиальная схема питания мощного светодиода на основе АМС7135.

Как видим, допускается питание в диапазоне 2,7. 6 В, а это довольно широкий спектр источников питания, в том числе и литиевые аккумуляторы. Задача чипа – ограничить ток, протекающий через светодиод на уровне 350 мА.
Согласно информации производителя чипа, конденсатор Со нужно использовать, если:

  • длина проводника между АМС7135 и светодиодом больше 3 см;
  • длина проводника между светодиодом и источником питания больше 10 см;
  • светодиод и микросхема не установлены на одной плате.

В реальности производители фонарей зачастую пренебрегаю этими условиями, и исключают конденсаторы из схемы. Но как показал эксперимент – напрасно, о чем несколько позже. К дополнительным преимуществам ИС типа АМС7135 можно отнести наличие встроенной защиты при обрыве, КЗ светодиода и диапазон рабочих температур -4О. 85°С. Подробно документацию на чип АМС7135 можно изучить тут.

Схема электрическая фонаря

Еще одной важной и крайне полезной особенностью данной микросхемы является то, что их можно устанавливать параллельно для увеличения тока, протекающего через светодиод. В результате родилась такая схема:

Исходя из нее, ток протекающий через светодиод, составит 1050 мА, что на мой взгляд, более чем достаточно для совсем не тактического, а хозяйственного фонаря. Далее приступил к монтажу все в единую систему. При помощи дремеля в корпусе фонаря удалил направляющие для батареек и контактные шины:

Так же дремелем убрал посадочное гнездо для криптоновой лампы и сформировал площадку для светодиода

Поскольку мощный светодиод во время работы выделяет много тепла, то для его рассеивания решил применить теплоотвод, снятый с материнской платы.

По задумке, светодиод, теплоотвод и головная часть фонаря с отражателем будут создавать одно целое и накручиваясь на корпус фонаря не должны ни за что цепляться. Для этого обрезал грани теплоотвода, просверлил отверстия для проводов и приклеил светодиод к теплоотводу термоклеем.

В Sprint-Layout набросал плату драйвера, вытравил, спаял и так же приклеил к теплоотводу.

Как можно видеть, на плате драйвера установлены конденсаторы 10 мкф на входе и два по 0,1 мкф. Так вот, без них ток через светодиод составлял 850 мА, после их установки – 1030 мА. Далее, через прокладку из тонкого стеклотекстолита, приклеил к радиатору контроллер зарядки литиевого аккумулятора TP4056.

Сначала хотел всю конструкцию приклеить к отражателю:

Но этого оказалось не достаточно и пришлось сформировать подиум.

Далее упаковка АКБ в корпус фонаря, пайка проводов к кнопке и контроллеру.

Такую компоновку выбрал по причине не желания ковырять в корпусе фонаря отверстие под зарядку – все-же фонарь водонепроницаемый. Минус конечно есть – провода перекручиваются при наворачивании конструкции на корпус фонаря, но я сделал их длину с запасом и изломов нет. В результате получился хороший фонарь на мощном светодиоде в водонепроницаемом корпусе. В качестве зарядки – зарядное от смартфона с током 1 А.

Время работы составляет порядка двух часов, далее яркость снижается, но и этого времени вполне достаточно чтоб освещать пространство очень ярким светом. Специально для сайта “Электрические схемы” – Кондратьев Николай, Г. Донецк.

Переделка лампового фонаря на светодиодный






Шаг первый: корпус
У мастера был ручной фонарь со старым свинцово-кислотным аккумулятором, который уже не заряжался. Именно на базе этого фонаря он и решил сделать свою самоделку. Фонарь достаточно большой, чтобы в его корпусе поместились все нужные детали.

Корпус фонаря мастер разбирает и демонтирует аккумулятор, лампочку, электронику.




Шаг второй: питание
В качестве источника питания мастер использует литий-ионный аккумулятор 3S2P, изготовленный из 6 батарей 18650. Аккумуляторы SAMSUNG INR18650-25R 2500 мАч 3,6В. Ток разряда макс., А 20. Ток заряда макс., А 4. При подключении по схеме 3S2P это дает 5000 мАч, что должно обеспечить свет на максимальной мощности в течение 45 – 50 мин.

В схеме мастер использует BMS для контроля заряда/разряда и разъем для зарядного устройства.




Шаг третий: светодиодный модуль
В качестве источника света мастер использует Cree XHP 70.2. Светодиод устанавливается на монтажной плате диаметром 16 мм поверх медной пластины толщиной 1,5 мм.

Читайте также:  Классический набор электрика

Драйвер имеет 5 режимов: низкий, средний, высокий (100%), режим SOS и режим стробоскопа.
Поскольку отражатель для светодиода и лампа накаливания различны, отражатель пришлось модифицировать. Светодиод и лампа накаливания излучают свет по разному. Лампочка рассеивает свет практически на 360 градусов, в то время как светодиод излучает свет под углом примерно от 120 до 130 градусов от центра. Светодиоды обычно располагаются сзади отражателя, в то время как лампы накаливания располагаются у основания отражателя, чтобы лучше собирать и фокусировать свет.























Шаг четвертый: вентилятор
Система охлаждения состоит из стандартного радиатора Intel и вентилятора 80 мм x 10 мм. Кулер от Intel Core i7-3770. Он не громоздкий, круглый, тонкий и рассчитан на мощность 84 Вт. Этого достаточно, чтобы справиться со светодиодом и драйвером.

Мастер просверлил 4 отверстия в верхней части радиатора. Два для проводов для светодиода, проходящих через драйвер, и два для монтажных винтов. Между медной платой светодиода и радиатором, для лучшей теплопроводности, нанес термопасту. Для установки драйвера мастер сделал из медной пластины крепеж. К радиатору он крепится четырьмя винтами.

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.

Читайте также:  Регулятор скорости подачи проволоки сварочного полуавтомата

Блог Евгения Николаенко

Светодиодные фонарики своими руками

Как-то заказал с Китая SMD светодиоды 5630 для будущего робота, которого уже собираю пол года, и вот диодов пришло много, целая бухта, а излишки надо куда-то использовать 🙂 Решил собрать подсветку для двери на входе в дом. Начав экспериментировать, выяснилось, что можно изготовить неплохие фонарики для подсветки в различных местах дома, и что самое главное — все можно сделать из подручных материалов! 🙂

Первым делом потребуется собрать необходимые материалы, а именно:

Исходные материалы для светодиодного фонарика

  1. Крышка от кефира или молока — основа корпуса фонарика
  2. Светодиоды SMD 5630 или 5730
  3. Резисторы 3,3 — 12 Ом (зависит от источника питания)
  4. Монтажная или печатная плата
  5. Провода
  6. Оргстекло — в качестве крышки корпуса
  7. Аккумулятор 3,7 Вольт или источник питания 5 Вольт

В данной статье я использовал светодиоды SMD 5630 с рабочим напряжением 3,3 Вольта и током 150 миллиампер. Источник питания — аккумулятор от сотового телефона емкостью 5000 МАч и напряжением 3,8 Вольт. При таком напряжении нужны резисторы 3,3 Ома, но за неимением оных пришлось использовать 2,2 Ома.

Светодиоды SMD 5630 и резисторы

При разряде аккумулятора его напряжения падает и в целом не превышает 3,6 вольт, что вполне соответствует номиналам сопротивлений в 2,2 Ома.

Для крепления светодиодов и резисторов подходит небольшой кусочек монтажной платы.

Монтажная плата

Припаиваем диоды, резисторы и питающие провода согласно схеме.

Схема подключения светодиодов к источникам питания 3,7 и 5 Вольт

На схеме представлены номиналы резисторов для 3,7 и 5 Вольт. Для более яркого свечения можно добавить дополнительные светодиоды — 3, 4 и более штук, в зависимости от размера крышки-корпуса и требуемой яркости.

Диоды и резисторы припаяны на монтажную плату

После этого следует проверить работоспособность схемы, подав питание на соответствующие провода.

Проверка свечения светодиодов

Теперь можно зафиксировать плату в крышке при помощи термоклея.

Клеевый пистолет нагревается

Провода пропускаем через боковое отверстие крышки, также зафиксировав их при помощи термоклея.

Плата с диодами зафиксирована термоклеем

Теперь крепим прозрачную крышку из оргстекла при помощи секундного супер клея.

Корпус фонарика и секундный клей

Крышку я вырезал при помощи коронки 44 мм и шуруповерта из листа оргстекла.

Коронка 44 мм и лист оргстекла

Наносим клей по краям стекляшки. Можно точками, а можно и сплошной линией.

Капельки клея на оргстекле

Плотно прижимаем корпус фонарика и держим несколько секунд.

Корпус светодиодного фонарика

Крышка на месте. Фонарик почти готов.

Крышка фонарика установлена по месту

Отверстие в центре фонарика, полученное в результате высверливания круга из оргстекла, можно закрыть при помощи мебельной заглушки.

Мебельная заглушка

Корпус фонарика готов. При желании, можно затереть наждачной бумагой оргстекло для получения матовой поверхности. На фото ниже слева фонарик с прозрачным стеклом, а справа — с матовым, полученным при помощи наждачной бумаги.

Прозрачный и матовый светодиодные фонарики

Подключим оба фонарика к источнику питания.

Светодиодные фонарики в темноте

Вот так выглядит готовое изделие.

Светодиодные фонарики на столе

Яркости таких фонарей хватает чтобы осветить целую комнату.

Светодиодные фонарики светят очень ярко

Для примера — можно сделать подсветку на книжной полке.

Подсветка книжной полки светодиодными фонариками

Или на полке с одеждой в шкафу.

Подсветка полки в шкафу светодиодными фонариками

Ну и конечно же на любимой полке с инструментами 🙂

Подсветка на полке с инструментами

Даже в выключенном состоянии фонарик приятен глазу 🙂

Светодиодный фонарик в выключенном состоянии

Если выводить провода не с боку, а через верх, то можно встроить фонарик таким образом, что провода вовсе не будут видны.

Новое сердце для китайского фонарика

Купив множество китайских фонариков, мощностью от 100 до 16000 люмен, так и не остался доволен.

В большинстве случаев фонарик не отдаёт заявленный продавцом световой поток. Так получается из-за того, что продавцы в лучшем случае указывают максимальный световой поток, который может отдавать установленный светодиодный модуль, но в результате экономии на материалах светодиод работает, если повезёт, в половину от своего максимума. Для ограничения тока применяются тонкие провода, это позволяет отказаться от использования источника постоянного тока и ограничиться простым ШИМ контроллером с силовым ключём.

В качестве донора был выбран «2500Lm CREE XM-L T6 LED Headlamp» ценой в 12 долларов, у которого через год использования умер ШИМ контроллер CX2812. Данный контроллер имеет три выхода для нагрузки, два входа для настройки режимов работы и один вход для кнопки переключения режимов. Первым неприятным моментом практически любого китайского фонарика для меня оказалось наличие режимов Strobe и SOS. В случае с данным контроллером, достаточно подать на вход OPT1 логическую единицу и из пяти режимов останется только три (High, Low, Off). Если единицу подать на оба OPT входа, то режим Low тоже исчезнет.

Продавец заявляет, что в фонарике используется светодиод Cree XM-L T6 и он жарит аж 2500 люменов на максимальном режиме. На сайте Cree для данного светодиода заявлена светосила 100 люменов на ватт и максимальная мощность 10 ватт. На самом деле используется светодиод XM-L U2, его характеристики не сильно отличаются от T6, но из-за толщины проводов до светодиода доходит только 1.1А, что при напряжении аккумулятора 4.1В составляет 4.51Вт. Получается, что на максимальном режиме фонарик излучает примерно 451 люмен. Люксметр показывает 420 люменов, и это довольно далеко от цифры 2500.

Схема драйвера проще некуда и усложнять её не будем. В качестве нового каменного сердца был выбран микроконтроллер ATtiny85, хотя хватило бы и ATtiny13(a), но в нужном корпусе его под рукой не оказалось. Кнопка переключения режимов удачно попала на ножку PB2/INT0, а вот база транзистора оказалась подключенной к выходу RESET. Имея на борту аппаратный ШИМ, было решено использовать именно его, поэтому дорожка ведущая к RESET была перерезана, а база транзистора подключена перемычкой к выходу PB1/OC0B. Для удобства программирования необходимые пины были вынесены наружу. Провода зафиксированы соплями термоклея. Провода от аккумуляторов до платы заменены на чуть более толстые.

Прошивка собиралась в Arduino 1.0.6, в качестве программатора использовался Arduino Nano. Установлены фьюзы в соответствии со схемой «ATtiny85 @ 1 MHz (internal oscillator; BOD disabled)». Вес прошивки в бинарном виде на данный момент составляет 278 байт. В выключенном состоянии фонарик потребляет 0.3мкА, при кратковременном нажатии на кнопку включается минимальный режим, потребление увеличивается до 7.6мА. Для выключения необходимо кратковременно нажать и отпустить кнопку. Если продолжить удержание кнопку, то яркость плавно увеличится до максимальной. Частичная замена проводов не дала существенного прироста яркости, ибо провода от блока питания до головы остались узким местом. На данный момент на максимальном режиме потребление получилось 1.2А, напряжение АКБ 4.2, получается примерно 500 люменов.

Но даже несмотря на то, что китайские продавцы указывают в несколько раз завышенные показатели по светосиле, зачастую даже минимальный, из предложенных, режим был слишком ярким для меня. После переделки, минимального режима вполне достаточно для того, чтобы ночью не запнуться на лесной тропинке или использовать фонарик в качестве ночника при ночёвке в пещере. Итого буквально за пару часов из мёртвого фонарика удалось сделать фонарик моей мечты. Надеюсь мой опыт окажется для кого-нибудь полезным. Код доступен по ссылке HeadLamp.ino.

Обновление 04.02.2015: Подумав немного, добавил возможность моментального включения фонарика на максимальный режим (два быстрых клика), а так же режим стробоскопа (три быстрых клика). Для активации этих режимов необходимо раскомментировать соответствующие дефайны в начале кода.

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