СХЕМА ФОНАРИКА НА СВЕТОДИОДАХ

Простой LED фонарь из доступных компонентов

Предлагаю вниманию простую в повторении, но имеющую неплохие характеристики, схему светодиодного фонарика, к тому-же не требующей микросхем, и иных труднодоступных компонентов.

Схема представляет собой обычный повышающий стабилизатор – бустер. Особенностью является задающий генератор, аналога мне найти не удалось, фактически это гибрид мультивибратора и мультивибратора с активной нагрузкой.

В результате получился генератор, способный работать в широком диапазоне напряжения питания, начиная с 1В., имеющий низкое выходное сопротивление, и как следствие способный отдать в нагрузку значительный ток (вытекающий ток ограничен максимальным током коллектора VT4). Кроме того, он экономичен — ток потребления около 2,5 мА., и имеет ровный прямоугольный сигнал на выходе с короткими фронтами. На рисунке № 1 приведена схема исходного варианта, в ней не предусмотрено стабилизация тока через светодиоды. Частота генерации порядка 45 кГц, КПД около 80%, ток нагрузки регулируется подбором R2.

Схема простого светодиодного фонаря

Конструкция и детали: схема рассчитана на начинающих радиолюбителей, получилась абсолютно не требовательна к деталям, в качестве VT1, VT2 и VT4 подойдут любые средне или высокочастотные транзисторы соответствующей проводимости, с коэффициентом усиления не менее 100. Дроссель может иметь любую конструкцию, индуктивность не критична и может иметь значительный разброс. В авторском варианте применялись две конструкции. Первый на сердечнике СБ 14 из феррита 2000НМ с зазором 0,2 мм., провод диаметром 0,25 мм. до заполнения каркаса. Второй на ферритовом 2000НМ стержне диаметром 2 мм длиной 30мм, намотка в три слоя тем же проводом, длина намотки приблизительно 2 см, каждый слой крепился с помощью «суперклея». При изготовлении или подборе готового дросселя необходимо обращать внимание на сопротивление обмотки, чем ниже, тем лучше. В качестве VT3 желательно выбирать ключевые транзисторы с низким напряжением насыщения, хотя преобразователь работает с любым транзистором, но страдает КПД. Диод поставил первый попавшийся импульсный – КД522, при наличии малогабаритного Шоттки еще лучше. Конденсатор С3 – керамический, если есть возможность увеличить до 1 мкФ то желательно поставить – не помешает. Несколько слов о R6, он, конечно немного портит КПД но зато позволяет снизить броски тока через светодиоды, если их не жалко то можно его исключить.

Настройка: после сборки устройство, если монтаж выполнен без ошибок, начинает работать сразу, однако ток нагрузки необходимо проверить и отрегулировать. Регулировка заключается в изменении сопротивления резистора R2. Настройку производят при максимально возможном напряжении питания, по мере снижения Uпит. ток, и соответственно яркость светодиодов будет снижаться.

Схема простого светодиодного фонаря

На рисунке №2 приведена схема со стабилизацией выходного тока, для этого в схему введен дополнительный транзистор, и увеличен номинал R6. Конструкция и работа схемы аналогична вышеописанной. Настройка имеет особенности связанные с наличием цепи стабилизации. Вначале отключив стабилизацию тока, например не впаивая VT5, при минимальном Uпит выставляем, как описано выше, номинальный ток светодиодов. Затем, задействовав стабилизацию, при максимальном Uпит снова его устанавливаем, но уже подбором R6.

Разумеется, такую стабилизацию назвать прецизионной невозможно, но для данного устройства ее вполне достаточно. Реально схема работала в диапазонах 2,0 – 2,6 В; 2,5 – 3,6В. при этом ток нагрузки изменялся в пределах 3-4 мА.

В заключение замечу, что данная схема имеет значительный запас по выходному току без замены номиналов основных деталей, так при настройке в нагрузке ток порой достигал 80 мА. Поэтому настройку желательно проводить без светодиодов, заменив их эквивалентной нагрузкой.

Делаем современный фонарик

Прогресс подарил нам новый источник света — светодиоды белого цвета свечения. Они обладают рядом преимуществ по сравнению с традиционными лампами накаливания и газоразрядными трубками: большой ресурс порядка 100000 часов, высокая экономичность, высокая прочность и невосприимчивость к вибрациям и ударам. Но все эти преимущества могут быть реализованы только при правильной организации электропитания. Светодиод в отличии от лампы накаливания имеет очень нелинейную вольт-амперную характеристику. При незначительном возрастании напряжения питания свыше 3,6-3,7 В ток потребления резко возрастает и может легко достигнуть опасных пределов. Идеальным режимом эксплуатации светодиода есть питание его постоянным стабилизированным током. Но часто, особенно в дешевых фонарях, светодиоды подключают к батарее или аккумулятору непосредственно, даже без токоограничивающего резистора, что приводит к завышенному току (а значит резкой деградации светодиода) пока батарея свежая и резкому снижению светоотдачи при даже незначительном разряде. Иногда можно встретить вариант с включенным последовательно со светодиом токоограничивающим резистором, но и этот вариант не обеспечивает надлежащую стабилизацию рабочего режима, хотя и предотвращает преждевременный выход из строя светодиода. Кроме того, на резисторе рассеивается значительное количество тепла, что резко снижает КПД фонаря. В фирменных (дорогих) фонариках можно встретить схемы стабилизации тока на специализированных микросхемах, что недоступно для повторения простому смертному радиолюбителю.

Рис. 1. Принципиальная схема стабилизатора тока

Используя же давно известную в радиолюбительских кругах схему (рис. 1) импульсного стабилизатора тока с применением современных доступных радиодеталей можно собрать очень неплохой светодиодный фонарь.

Автором для доработки и переделки был приобретен беспородный фонарь с аккумулятором 6 В 4 Ач, с «прожектором» на лампе 4,8 В 0,75 А и источником рассеянного света на ЛДС 4 Вт. «Родная» накальная лампочка почти сразу почернела ввиду работы на завышенном напряжении и вышла из строя после нескольких часов работы. Полной зарядки аккумулятора при этом хватало на 4-4,5 часа работы. Включение ЛДС вообще нагружало аккумулятор током около 2,5 А, что приводило к его разряду через 1-1,5 часа.

Для усовершенствования фонаря на радиорынке были приобретены белые светодиоды неизвестной марки: один с лучом расходимостью 30 o и рабочим током 100 мА для «прожектора» а также десяток матовых с рабочим током 20 мА для замены ЛДС. По схеме (рис.1) был собран генератор стабильного тока, имеющий КПД порядка 90%. Схемотехника стабилизатора позволила использовать для переключения светодиодов штатный переключатель. Указанный на схеме светодиод LED2 представляет собой батарею из 10 параллельно соединенных одинаковых белых светодиодов, расчитаных на силу тока 20 мА каждый. Параллельное соединение светодиодов кажется не совсем целесообразным в виду нелинейности и крутизны их ВАХ, но как показал опыт, разброс параметров светодиодов настолько мал, что даже при таком включении их рабочие токи практически одинаковы. Важно только полная идентичность светодиодов, по возможности их надо купить «из одной заводской упаковки».

После доработки «прожектор» конечно стал немного послабее, но вполне достаточен, режим рассеянного света визуально не изменился. Но теперь благодаря высокому КПД стабилизатора тока при использовании направленного режима от аккумулятора потребляется ток 70 мА, а в режиме рассеянного света — 140 мА, то есть фонарь может работать без подзарядки примерно 50 или 25 часов соответственно. Яркость от степени разряженности аккумулятора не зависит благодаря стабилизации тока.

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 0,4 В, 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: особых требований к деталям не предъявляется, можно использовать любые малогабаритные резисторы и конденсаторы. Вместо транзистора IRF510 можно применить IRF530, или любой n-канальный полевой ключевой транзистор на ток более 3 А и напряжение более 30 В. Диод D1 должен быть обязательно с барьером Шоттки на ток более 1 А, если поставить обычный даже высокочастотный типа КД212, КПД снизится до 75-80%. Катушка индуктивности может быть 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 1 А без применения теплооотводов на деталях, только подбором сопротивления задающих резисторов.

Читайте также  РЕМОНТ СХЕМ ТЕЛЕВИЗОРОВ

Зарядное устройство для аккумулятора можно оставить «родное» или собрать по любой из известных схем или вообще применить внешнее для уменьшения веса фонаря.

Собирается устройство навесным монтажом в свободных полостях корпуса фонарика и заливается термоклеем для герметизации.

Неплохо также добавить в фонарь новое устройство: индикатор степени заряженности аккумулятора (рис. 2).

Рис. 2. Принципиальная схема индикатора степени зарядки аккумулятора.

Устройство представляет собой по сути вольтметр с дискретной светодиодной шкалой. Этот вольтметр имеет два режима работы: в первом он оценивает напряжение на разряжаемом аккумуляторе, а во втором — напряжение на заряжаемом аккумуляторе. Потому, чтобы правильно оценить степень заряженности для этих режимов работы выбраны разные диапазоны напряжений. В режиме разряда аккумулятор можно считать полностью заряженным, когда на нем напряжение равно 6,3 В, когда он полностью разрядится, напряжение снизится до 5,9 В. В процессе же зарядки напряжения другие, полностью заряженным считается аккумулятор, напряжение на клеммах которого 7,4 В. В связи с этим и выработан алгоритм работы индикатора: если зарядное устройство не подключено, то есть на клемме «+ Зар.» нет напряжения, «оранжевые» кристаллы двухцветных светодиодов обесточены и транзистор Т1 заперт. DA1 формирует опорное напряжение, определяемое резистором R8. Опорное напряжение подается на линейку компараторов ОР1.1 — ОР1.4, на которых и реализован собственно вольтметр. Чтобы увидеть, сколько заряда осталось в аккумуляторе, надо нажать на кнопку S1. При этом будет подано напряжение питания на всю схему и в зависимости от напряжения на аккумуляторе загорится определенное количество зеленых светодиодов. При полном заряде будет гореть весь столбик из 5 зеленых светодиодов, при полном разряде — только один, самый нижний светодиод. При необходимости напряжение корректируют, подбирая сопротивление резистора R8. Если включается зарядное устройство, через клемму «+ Зар.» и диод D1 напряжение поступает на схему, включая «оранжевые» части светодиодов. Кроме того, открывается Т1 и подключает параллельно резистору R8 резистор R9, в результате чего опорное напряжение, формируемое DA1 увеличивается, что приводит к изменению порогов срабатывания компараторов — вольтметр перестраивается на более высокое напряжение. В этом режиме все время, пока аккумулятор заряжается, индикатор отображает процесс его зарядки также столбиком светящихся светодиодов, только на этот раз столбик оранжевый.

МОЩНЫЕ СВЕТОДИОДНЫЕ ФОНАРИКИ

Первый вариант схемы фонарика LED

На испытаниях эта схема показала невероятную стабильность в пределах питающего напряжения 3.7-14вольт (но знайте, при повышении напряжения падает КПД). Как настроил на выходе 3.7 вольт, так и было во всем диапазоне напряжения (выходное напряжение задаем резистором R3, при уменьшении этого сопротивления увеличивается выходное напряжение, но не советую слишком уменьшать, если экспериментируете, рассчитывайте максимальный ток на светодиоде LED1 и максимальное напряжение на втором). Если питаем эту схему от Li-ion аккумуляторов, то КПД приблизительно равен 87-95%. Спросите, а для чего тогда придумали ШИМ? Если не верите, посчитайте сами.

При 4.2вольта КПД = 87%. При 3.8вольт КПД = 95%. P =U*I

Светодиод потребляет 0.7А при 3.7 вольт, а это значит 0.7*3.7=2.59 Вт, отнимаем напряжение заряженного аккумулятора и умножаем на ток потребления: (4.2 — 3.7) * 0.7 = 0.35Вт. Теперь узнаем КПД: (100/(2.59+0.37)) * 2.59 = 87.5%. И половина процента на нагрев остальных деталей и дорожек. Конденсатор C2 — плавный пуск для безопасного включения светодиода и защита от помех. Обязательно мощный светодиод устанавливать на радиатор, я использовал один радиатор от компьютерного блока питания. Вариант расположения деталей:

Первый вариант схемы фонарика - расположение деталей

Выходной транзистор не должен прикасаться задней металлической стенкой к плате, просуньте между ними бумагу или нарисуйте на листе тетради чертеж платы и сделайте ее так, как на другой стороне листа. Для питания LED фонарика использовал две Li-ion батарейки от ноутбуковского аккумулятора, но вполне возможно использование телефонных аккумуляторов, желательно, чтобы их суммарный ток был 5-10А*ч (соединяем параллельно).

Приступим ко второму варианту диодного фонаря

Второй вариант схемы светодиодного мощного фонарика

Первый фонарик продал и почувствовал, что без него ночью немного напрягает, а деталей не было чтобы повторить предыдущую схему, поэтому пришлось импровизировать из того, что было в тот момент, а именно: КТ819, КТ315 и КТ361. Да, даже на таких деталях, возможно собрать низковольтный стабилизатор, но с чуть большими потерями. Схема напоминает предыдущую, но в этой все совсем наоборот. Конденсатор С4 тут тоже плавно подает напряжение. Разница в том, что тут выходной транзистор открыт резистором R1 и КТ315 закрывает его до определенного напряжения, а в предыдущей схеме выходной транзистор закрыт и открывается вторым. Вариант расположения деталей:

Второй вариант схемы светодиодного мощного фонарика - расположение деталей

Пользовался, около полугода, пока линза не треснула повредив контакты внутри светодиода. Он еще работал, но всего три ячейки из шести. Поэтому ушел как подарок:) Теперь расскажу, почему такая хорошая стабилизация с применением дополнительного светодиода. Кому интересно читаем, может пригодиться при проектировании низковольтных стабилизаторов или пропускаем и переходим к последнему варианту.

Итак, начнем с температурной стабилизации, кто проводил опыты знает на сколько это важно зимой или летом. Так вот, в этих двух мощных фонариках действует такая система: при увеличении температуры полупроводниковый канал увеличивается разрешая проходить большему количеству электронов чем обычно, поэтому кажется что сопротивление канала уменьшается и следовательно проходимый ток увеличивается, так как на всех полупроводниках действует одинаковая система, ток через светодиод тоже увеличивается закрывая все транзисторы до определенного уровня, а то есть напряжения стабилизации (эксперименты проводились в температурном диапазоне -21. +50 градусов Цельсия). Я собирал много схем стабилизаторов в интернете и удивлялся «как можно было допускать такие ошибки!” Кто-то даже рекомендовал свою схему для питания лазера, в которой 5 градусов превышения температуры готовило лазер на выброс, так что учитывайте и такой нюанс!

Теперь о самом светодиоде. Каждый, кто игрался с напряжением питания светодиодов знает, что при его увеличении резко увеличивается и ток потребления. Поэтому при незначительном изменении выходного напряжения стабилизатора транзистор (КТ361) во много раз легче реагирует, чем с простым резисторным делителем (для которого необходим серьезный коефициент усиления) что решает все проблемы низковольтных стабилизаторов и уменьшает количество деталей.

Третий вариант LED фонаря

Приступим к последней рассматриваемой схеме и использующейся мной до сегодняшнего дня. КПД больше, чем в предыдущих схемах, и яркость свечения выше, и естественно, к светодиоду купил дополнительную фокус линзу, также тут уже 4 аккумулятора, что примерно равняется ёмкости 14А*часа. Принципиальная эл. схема:

Третий вариант схемы светодиодного мощного фонарика

Схема довольно проста и собрана в SMD исполнении, здесь нет дополнительного светодиода и транзисторов, потребляющих лишний ток. Для стабилизации применен TL431 и этого вполне достаточно, КПД тут от 88 — 99%, если не верите — посчитайте. Фото готового самодельного устройства:

МОЩНЫЕ СВЕТОДИОДНЫЕ ФОНАРИКИ своими руками

LED фонарь в действии:

LED фонарь в действии

Да, кстати про яркость, тут я разрешил на выходе схемы 3.9 вольт и пользуюсь уже больше года, светодиод до сих пор живой, только радиатор немного греется. Но кому захочется, может себе установить и меньше напряжение питания, подбором выходных резисторов R2 и R3 (советую это делать на лампе накаливания, когда получиться нужный вам результат подключайте светодиод). Благодарю за внимание, с вами был Левша Леша (Степанов Алексей).

Инструкция по изготовлению диодного фонаря своими руками

Светодиодные источники света на сегодняшний день пользуются наибольшим успехом среди потребителей. Особенно популярны диодные фонари. Обзавестись светодиодным ручным фонариком можно по-разному: его можно купить в магазине или же сделать своими руками.

Внешний вид светодиодного фонарика

Светодиодный ручной фонарик

Многие люди, которые разбираются в электронике хотя бы немного, по разным причинам, все чаще предпочитают делать такие осветительные приспособления своими руками. Поэтому в данной статье будут рассмотрены несколько вариантов того, как можно самостоятельно сделать диодный ручной фонарик.

Преимущества led-светильников

На сегодняшний день одним из самых выгодных эффективных источников света считается светодиод. Он способен создавать яркий световой поток при небольших мощностях, а также имеет массу других положительных технических характеристик.
Сделать своими руками фонарик из диодов стоит по следующим причинам:

  • отдельные светодиоды стоят не дорого;
  • все моменты сборки достаточно легко реализуются своими руками;
  • самодельный осветительный прибор может работать на батарейках (двух или одной);

Обратите внимание! По причине низкого потребления электроэнергии светодиодов во время работы существует много схем, где в качестве питания прибора выступает всего одна батарейка. При необходимости ее можно будет заменить аккумулятором соответствующих габаритов.

  • наличие простых схем для сборки.

Внешний вид светодиодов

Светодиоды и их свечение

Кроме этого получившийся светильник прослужить значительно дольше, чем аналоги. При этом можно выбрать любой цвет свечения (белый, желтый, зеленый и т.д.). Естественно, что самыми актуальными здесь цветами будут желтый и белый. Но, если нужно сделать особенную подсветку какого-нибудь торжества, то можно использовать и светодиоды с более экстравагантным цветом свечения.

Где можно использовать и особенности светильника

Очень часто бывает ситуация, когда нужен свет, но нет возможности установить систему подсветки и стационарных осветительных приборов. В такой ситуации на выручку придёт переносной светильник. Светодиодный ручной фонарик, который можно сделать с одной или несколькими батарейками, найдет обширное применение в быту:

  • его можно использовать для работы на садовом участке;
  • осуществлять подсветку чуланов и прочих помещений, где отсутствует подсветка;
  • использовать в гараже при осмотре транспортного средства в смотровой яме.

Обратите внимание! При желании по аналогии с ручным фонариком можно сделать модель светильника, которую будет легко установить на любую поверхность. В таком случае фонарик станет уже не переносным, а стационарным источником света.

Чтобы сделать своими руками светодиодный фонарик ручного типа нужно помнить, прежде всего, о недостатках диодов. Действительно широкому распространению led-продукции препятствуют такие ее недостатки, как нелинейная вольтамперная характеристика или ВАХ, а также наличие «неудобного» напряжения для питания. В связи с этим все светодиодные светильники содержат специальные преобразователи напряжения, которые работают от индуктивных накопителей энергии или трансформаторов. В связи с этим перед тем, как приступать к самостоятельной сборке такого светильника своими руками, нужно подобрать необходимую схему.
Собираясь изготовить ручной фонарик из светодиодов необходимо в обязательном порядке продумать его питание. Можно сделать такой светильник на батарейках (двух или одной).
Рассмотрим несколько вариантов того, как можно изготовить диодный ручной фонарик.

Читайте также  Схемы освещения лестницы в доме

Схема со сверхярким светодиодом DFL-OSPW5111Р

Данная схема будет предполагать питание от двух, а не от одной, батарейки. Схема по сборки данного типа осветительного прибора имеет следующий вид:

Пример схемы фонарика

Схема сборки фонарика

Эта схема предполагает питание светильника от батареек типа АА. При этом в качестве источника света будут взят сверхяркий светодиод DFL-OSPW5111Р с белым типом свечения, имеющий яркость 30 Кд и потребление тока на уровне 80 мА.
Чтобы сделать своими руками мини-фонарик из светодиодов на батарейках, нужно запастись следующими материалами:

  • две батарейки. Достаточно будет обычной «таблетки», но можно использовать и другие виды батареек;
  • «карман» для источника питания;

Обратите внимание! Лучшим выбором будет «карман» для батарейки, сделанный на старой материнской плате.

  • сверхяркий диод;

Внешний вид сверхяркого диода

Сверхяркий диод для фонаря

  • кнопка, с помощью которой будет включаться самодельный светильник;
  • клей.

Из инструментов в данной ситуации нужны будут:

  • пистолет для клея;
  • припой и паяльник.

Когда все материалы и инструменты собраны, можно приступать к работе:

  • сначала из старой материнской платы извлекаем карман батарейки. Для этого нам понадобиться паяльник;

Обратите внимание! Выпаивание детали следует делать очень аккуратно, чтобы в процессе не повредить контакты кармана.

  • кнопку для включения фонарика следует припаять к плюсовому полюсу кармана. Только после этого к ней будет припаиваться ножка светодиода;
  • вторую ножку диода необходимо припаять к минусовому полюсу;
  • в результате получиться простая электрическая цепь. Она будет замыкаться при нажатии кнопки, что и приведет к свечению источника света;
  • после сборки цепи устанавливаем батарейку и проверяем ее работоспособность.

Внешний вид самодельного светодиодного фонарика

Если схема была собрана правильно, то при нажатии на кнопку светодиод начнет светиться. После проверки, для повышения прочности цепи, электрические спайки контактов можно залить горячим клеем. После этого цепи помещаем в корпус (можно использовать от старого фонарика) и пользуемся на здоровье.
Плюсом такого метода сборки являются небольшие габариты светильника, который легко поместиться в кармане.

Второй вариант сборки

Еще одним способом сделать светодиодный самодельный фонарик – использовать старый светильник, в котором перегорела лампочка. В данном случае можно также запитать прибор одной батарейкой. Здесь для сборки будет использоваться следующая схема:

Вариант схемы для фонарика

Схема для сборки карманного фонарика

Сборка по этой схеме происходит следующим образом:

  • берем ферритовое кольцо (его можно извлечь из люминесцентной лампы) и наматываем на него 10 витков провода. Провод должен иметь сечение 0,5-0,3 мм;
  • после того, как намотали 10 витков, делаем отвод или петельку и снова мотает 10 витков;

Внешний вид ферритового кольца

Обмотанное ферритовое кольцо

  • далее по схеме соединяем трансформатор, светодиод, батарейку (одной пальчиковой будет вполне достаточно) и транзистор КТ315. Можно еще поставить конденсатор для яркости свечения.

Собранная по схеме конструкция

Если диод не засиял, значит необходимо поменять полярность батарейки. Если не помогло, то дело было не в батарейке и нужно проверить корректность подключения транзистора и источника света. Теперь дополняем нашу схему оставшимися деталями. Теперь схема должна иметь следующий вид:

Пример схемы фонарика

Схема с дополнениями

При включении в схему конденсатора С1 и диода VD1, диод начнет светить намного ярче.

Готовая конструкция с дополнениями

Визуализации схемы с дополнениями

Теперь только осталось выбрать резистор. Лучше всего ставить переменный резистор на 1,5 кОма. После этого нужно отыскать то место, в котором светодиод буде светит ярче всего. Далее сборка фонарика с одной батарейкой предполагает проведение следующих действий:

  • теперь разбираем старый светильник;
  • из узкого однобокого стеклотекстолита вырезаем круг, который должен соответствовать диаметру трубки осветительного прибора;

Обратите внимание! Под соответствующий диаметр трубки стоит подбирать все детали электроцепи.

Внешний вид деталей конструкции

Детали подходящего размера

  • далее размечаем плату. После этого ножиком разрезаем фольгу и лудим плату. Для этого паяльник должен иметь специальное жало. Его можно сделать своими руками, накрутив на конец инструмента проволоку шириной 1-1,5 мм. Конец проволоки нужно заострить и залудить. Должно получиться примерно так;

Внешний вид подготовленного жала пояльника

Подготовленное жало паяльника

  • припаиваем к подготовленной плате детали. Она должна иметь следующий вид:

Внешний вид готовой платы

  • после этого соединяем припаянную плату с первоначальной схемой и проверяем ее работоспособность.

Внешний вид конструкции

Проверка работоспособности схемы

После проверки нужно хорошо припаять все детали. Особенно важно нормально припаять светодиод. Также стоит уделить внимание контактам, идущим к одной батарейке. В итоге должно получиться следующее:

Готовая конструкция со светодиодом

Плата с припаянным светодиодом

Теперь осталось только вставить все в фонарик. После этого края платы можно покрыть лаком.

Внешний вид самодельного фонарика

Готовый светодиодный самодельный фонарик

Такой фонарик можно запитать даже от одной разряженной батарейки.

Разновидности схем сборки

Для того чтобы своими руками собрать светодиодный фонарик, можно использовать самые разнообразные схемы и варианты сборки. Правильно подобрав схему можно даже сделать мигающий осветительный прибор. В такой ситуации следует использовать специальный мигающий светодиод. Такие схемы обычно включают транзисторы и несколько диодов, которые подключаются к различным источникам питания, в том числе и к батарейкам.
Есть варианты сборки ручного диодного светильника, когда вообще можно обойтись без батареек. К примеру, в такой ситуации можно использовать следующую схему:

Вариант схемы без батарейки

Схема сборки фонарика без батарейки

Здесь в качестве источника питания будет выступать шаговый двигатель, взятый из дисковода гибких дисков. Он генерирует поток из свободных электронов за счет совершения ротором маятниковых движений.

Заключение

Для самостоятельной сборки светодиодного фонарика существует большое количество разнообразных схем. Мы привели лишь самые популярные из них. При желании можно даже модифицировать базовую схему, подогнав ее к собственным запросам.

Как устроен фонарик

Ручной фонарик – необходимый в быту и на производстве инструмент. Там, где освещения недостаточно, он поможет выполнить работу, найти неисправность, отыскать упавший или закатившийся предмет. Чтобы отремонтировать вышедший из строя светильник или модернизировать его, необходимо знать его электрическую схему.

Как устроен ручной фонарик

Устройство фонарика несложное. Он состоит из батарейного отсека и отсека с излучателем и рефлектором, а также выключателя питания.

Как устроен фонарик

Такое наполнение не изменилось со дня изобретения карманного электрического светильника, хотя элементная база поменялась кардинально.

Схема простейшего фонарика

Электрическая принципиальная схема простого карманного фонарика состоит всего из трех элементов:

  • батарейки (или нескольких);
  • выключателя питания;
  • лампочки накаливания.

Схема фонарика на светодиодах

В современных условиях лампы накаливания интенсивно вытесняются светодиодами. Они не выдержали конкуренции из-за более низкого КПД и меньшего срока службы. В переносных ручных светильниках полупроводниковые светоизлучающие элементы также получили широкое распространение. Но просто взять и заменить лампочку светодиодом (или матрицей из светодиодов) не получится. Нужно устройство, которое ограничило бы ток через полупроводниковые элементы. Оно называется драйвером и представляет собой электронный стабилизатор тока.

Недостатком такой схемы является невысокая ремонтопригодность такого фонаря – для восстановления электронной схемы потребуется квалифицированный мастер и соответствующее лабораторное оборудование.

Драйвером может служить обычный резистор, который ограничит ток и погасит излишки напряжения. Но на сопротивлении будет бесполезно теряться достаточно большая мощность. Для фонаря с питанием от сети этот факт не важен, а для светильника с батарейным или аккумуляторным питанием такой недостаток может оказаться критическим.

Важно! В конструкцию светодиодного фонаря добавляется еще один элемент – теплоотводящий радиатор. Хотя излучение светодиодов принципиально не связано с нагревом, но закон Джоуля-Ленца не обойти. При прохождении тока через излучающие элементы выделяется тепло. Если не принять мер, то перегрев LED заметно снизит срок их службы.

Схема налобного фонаря

Популярная конструкция светодиодного фонаря – налобная. Такой светильник позволяет полностью освободить руки и направлять луч света в нужное место поворотом головы: вслед за взглядом. Это удобно при ремонте автомобиля, при прогулках по затемненным территориям и т.д.

Схема такого светильника строится по принципу:

  • управляющая схема (отвечает за переключение режимов);
  • буферный усилитель;
  • транзисторный ключ для включения светодиода.

Один из вариантов такого устройства – когда блок управления выполнен на стандартном микроконтроллере (например, ATtiny85), в который зашита программа управления режимом излучателя, промежуточным усилителем служит операционный усилитель OPA335, а в качестве ключа используется полевой транзистор IRLR2905.

Как устроен фонарик

Такая схема недорога, надежна, но имеет технологический недостаток: перед установкой надо программировать контроллер. Поэтому при массовом производстве в качестве блока управления используется специализированная микросхема FM2819 (на корпус может быть нанесено сокращенное обозначение 819L). Этот чип может включать и выключать светоизлучающий элемент, и запрограммирован на четыре режима:

  • максимальная яркость;
  • средняя яркость;
  • минимальная яркость;
  • стробоскоп (мигающий свет).
Читайте также  СХЕМА ЦВЕТОМУЗЫКИ НА СВЕТОДИОДАХ

Режимы переключаются циклически коротким нажатием на кнопку. Длительное нажатие переводит фонарь в режим SOS. Изменить программу нельзя (по крайней мере, в даташите не говорится о такой возможности). Микросхема не требует промежуточного усилителя, но очень мощные светодиоды подключать напрямую к выходу нельзя – есть ограничение по нагрузке (и есть защита от ее превышения).

Как устроен фонарик

Поэтому мощные элементы подключаются через ключ. В большинстве случаев им служит полевой транзистор, допускающий длительную работу с большим током в цепи стока, например FDS9435A производства Fairchild или других аналогичных, которые можно выбрать по параметрам из таблицы характеристик FDS9435A.

Структура Максимальное напряжение затвор-исток, В Сопротивление канала в открытом состоянии Максимальная рассеиваемая мощность, Вт Наибольшй ток стока в постоянном режиме, А
Р-канал 25 0,05 Ом при 5,3 А, 10 В 2,5 5,3

Схема фонарика сводится всего к двум активным элементам и обвязке из нескольких конденсаторов и резисторов (плюс аккумуляторные элементы и матрица из светодиодов, само собой).

Схема аккумуляторного фонарика с зарядкой от сети 220

Удобнее и экономнее питать фонарь не от батареек, а от аккумуляторов, которые можно заряжать. Еще удобнее иметь такой светильник, возобновлять заряд элементов которого можно не извлекая их из корпуса. Достаточно просто подключить фонарик к однофазной сети 220 В.

Здесь к обычной схеме добавлены элементы:

  • двухполупериодный выпрямитель на диодах VD1, VD2 (также может быть собран по мостовой схеме);
  • балластный конденсатор для гашения излишнего напряжения С1 с разрядным сопротивлением R1;
  • резистор R2 для ограничения тока заряда аккумулятора;
  • цепочка R4VD5 для индикации подключения к питающей сети.

Важно! У таких бестрансформаторных схем есть существенный недостаток. При случайном прикосновении к любой точке цепи есть риск оказаться под напряжением. Применение же сетевого понижающего трансформатора приведет к значительному увеличении массогабаритных характеристик.

Поэтому такая схема встречается все реже. Для зарядки аккумуляторов без их извлечения используются внешние источники питания с низким выходным напряжением (включая зарядку от устройства, совместимого со стандартом USB).

Модернизация фонарей

При внимательном рассмотрении схемы фонаря из предыдущего раздела становится очевидным, что светодиод VD5 горит всегда при подключении к сети 220 В. Его свечение не зависит от заряда и даже наличия аккумуляторов. Чтобы устранить этот недостаток, индицирующую цепочку надо включить в цепь заряда батареи. Для этого надо установить резистор R5 мощностью 0,5 Вт с таким расчетом, чтобы при токе в 100 мА на нем падало около 3 В (около 30 Ом). Индицирующую цепочку надо подключить параллельно с соблюдением полярности.

Как устроен фонарик

Все изменения и дополнения показаны синей линией. После переделок светодиод будет гореть только при наличии тока заряда (при выключенном питании излучающей матрицы!)

Проверка работоспособности

Если китайский фонарик вышел из строя, можно попытаться найти неисправный элемент и заменить его либо отремонтировать. Алгоритм поиска показан на примере светильника с зарядкой от сети.

Как устроен фонарик

  1. Если фонарь не светит, при включении в сеть индикатор не горит, надо проверить, приходит ли 220 В на схему. Для этого надо измерить переменное напряжение в точке 1. Если напряжения нет, надо проверить сетевой шнур и разъем.
  2. Если все в порядке, светодиод должен гореть. Если нет – проверить его цепь, а также диод VD2 на предмет короткого замыкания.
  3. Далее надо извлечь аккумуляторы и проверить постоянное напряжение в точке 2 – оно должно быть примерно равно напряжению аккумуляторов. Если нет – проверить исправность диодов VD1, VD2.
  4. Если все в порядке, вероятно, неисправны аккумуляторы. Надо проверить напряжение на них.
  5. Если дело не в этом, надо проверить исправность выключателя, прозвонив его тестером в режиме звуковой проверки (при выключенном из сети устройстве и извлеченных аккумуляторах!).
  6. Если и тут все нормально, неисправность надо искать в драйвере или в светодиодной матрице.

При наличии небольших знаний в электротехнике модернизировать или починить ручной фонарик несложно. Главное, разобраться в его устройстве.

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.

фонарь Duracell c мощной криптоновой лампой

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.

Cree XML T6 U2

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.

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:

СХЕМА - ФОНАРИК НА СВЕТОДИОДЕ CREE

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:

САМОДЕЛЬНЫЙ ФОНАРИК НА СВЕТОДИОДЕ CREEСАМОДЕЛЬНЫЙ ФОНАРИК НА СВЕТОДИОДЕ CREE

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

САМОДЕЛЬНЫЙ ФОНАРИК НА СВЕТОДИОДЕ CREE

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

САМОДЕЛЬНЫЙ ФОНАРИК НА СВЕТОДИОДЕ CREEСАМОДЕЛЬНЫЙ ФОНАРИК НА СВЕТОДИОДЕ CREE

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.

САМОДЕЛЬНЫЙ ФОНАРИК НА СВЕТОДИОДЕ CREEСАМОДЕЛЬНЫЙ ФОНАРИК НА СВЕТОДИОДЕ CREE

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

САМОДЕЛЬНЫЙ ФОНАРИК НА СВЕТОДИОДЕ CREE

САМОДЕЛЬНЫЙ ФОНАРИК НА СВЕТОДИОДЕ CREEСАМОДЕЛЬНЫЙ ФОНАРИК НА СВЕТОДИОДЕ CREE

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.

контроллер зарядки литиевого аккумулятора TP4056контроллер зарядки литиевого аккумулятора TP4056 2

Сначала хотел всю конструкцию приклеить к отражателю:

контроллер зарядки литиевого аккумулятора TP4056 3

Но этого оказалось не достаточно и пришлось сформировать подиум.

САМОДЕЛЬНЫЙ ФОНАРИК НА СВЕТОДИОДЕ CREE

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

САМОДЕЛЬНЫЙ ФОНАРИК НА СВЕТОДИОДЕ CREE

САМОДЕЛЬНЫЙ ФОНАРИК НА СВЕТОДИОДЕ Cree 22

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.

САМОДЕЛЬНЫЙ ФОНАРИК НА СВЕТОДИОДЕ Cree литиевый

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.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: