В основе работы светодиодов лежат знания о полупроводниках и соответствующая практика. Они известны человечеству почти полвека. При этом все исходные материалы для изготовления таких осветительных приборов знакомы уже больше чем 20 лет. Тем не менее правильно их соединить и получить впечатляющие характеристики светодиодов удалось совсем недавно. Это освещение представляет собой инновационный прорыв, благодаря которому диоды стали достаточно эффективными и безопасными с экологической точки зрения. Считается, что такие аксессуары намного экономичнее, чем классические лампы накаливания. Их можно использовать в различных сферах жизни человека не только из-за удобства эксплуатации, но и благодаря желаемой температуре свечения.

Характеристики

Для того чтобы понять принцип работы устройств, необходимо знать следующие характеристики светодиодов:

1. Световой поток. Этот параметр измеряется в люменах (Лм) и показывает количество света, которое выдает лампа. Чем больше будет этот показатель, тем ярче она будет светить.
2. Мощность потребления, измеряется в Ваттах (Вт). Чем меньше этот параметр, тем экономичнее расход электроэнергии.
3. Светоотдача, ее единицей измерения считается Лм/Вт. Она является главной в работе и эффективности всего осветительного прибора.
4. Диаграмма направления излучения. Параметр кривой силы света, благодаря которому распределяются потоки, излучающиеся диодами.
5. Цветовая температура (оттенки белого освещения). Измеряется в градусах Кельвина в допустимом диапазоне от 2700 до 7000 К. Оттенок теплого цвета считается самым благоприятным для глаз, который варьируется до 4000 К, а все показатели, которые выше, принято обозначать, как «холодный белый». Чаще всего светильники с теплым светом стоят намного дороже, чем с холодным, так как это напрямую связано с особенностями их производства.
6. Индекс цветопередачи. Эта величина показывает, насколько правдиво будет отображен цвет предмета, который освещается выбранными светильниками. Чем выше такой параметр, тем правдивее передается оттенок исходного предмета.
7. Производительность приборов освещения. Самым правильным решением является выбор брендовых заводов-изготовителей, так как такие компании могут предоставить более точные технические характеристики светодиодов, благодаря чему прибор прослужит заявленное время работы. Также в таких лампах предусмотрена защита от скачков напряжения и перегрева.
8. Размер прибора. Не нужно судить о недостатках и достоинствах исходя из размера кристалла. Не имеет значения, большой или маленький используется светодиод, самым важным считается его мощность.

Учитывая такие характеристики светодиодов, можно выбрать именно то устройство, которое даст максимальный эффект от его целевого использования.

Показатели качества

О показателях качества светодиодного изделия можно судить, исходя из следующих критериев:
- производитель (предпочтительнее продукция известных компаний, которые публикуют открытые данные о надежности их приборов);
- использование специально разработанного конструктива и формы для максимально быстрого отвода тепла, регулирующих температурный режим при работе чипа;
- оптические (светотехнические) спецификации LED-лампы, которые можно получить от независимой лаборатории либо изготовителя;
- высококачественные гарантийные обязательства;
- итоги результатов долгосрочных испытаний функционирования приборов.

Разновидности белого цвета

Чаще всего в быту, для декораций и освещения используются белые светодиоды, характеристики которых зависят от их тона.

• Теплый белый свет: его цветовая температура составляет 2700 К, и он отличается небольшим желтоватым оттенком, похожим на пламя, которое излучает свеча. Именно такой оттенок характерен для ламп накаливания, он успокаивает и расслабляет. Важно отметить, что использование матового или прозрачного плафона будет менять оттенок на более мягкий либо насыщенный. Этот вид света не основной, но он прекрасно подойдет для дополнительного и декоративного освещения, будет идеальным для установки в спальнях. Благодаря ему можно создать в помещении гармонию и домашнее тепло.
• Натуральный белый свет : его цветовая температура составляет 4200 К, он является самым популярным и чаще всего используемым. Подходит для применения в качестве основного источника освещения помещений как коммерческого характера, так и бытового. Можно использовать для всех типов поверхностей, таких как кухонная столешница либо рабочий стол в кабинете. Как и теплый свет, натуральный имеет несколько оттенков. Светильники и лампы с матовым рассеиванием будут иметь совсем другой спектр насыщенности, чем приборы с прозрачной колбой. Он способствует получению более точного и направленного света, нежели матовый, через который излучаются мягкие блики ненавязчивого оттенка.
• Холодный белый свет : его цветовая температура составляет 6000 К. Имеет своеобразный голубоватый оттенок. Этот тон является очень ярким и чаще всего используется для офисов, а также как локальное освещение. Достаточно широкое распространение получил на парковках, в подъездах, на придомовой территории, а также в парках, алеях и скверах. Часто устанавливается для подсветки уличных реклам, коммерческих вывесок и прочего.

Разновидности светодиодов

Существуют самые разные светодиоды, параметры и характеристики которых полностью зависят от их видов:

1. Моргающие: используются в индикаторах для привлечения внимания. Этот вид практически не отличается от обычных, однако для его изготовления применяется встроенный кругооборот мультивибратора, который мерцает с перерывом в 1 секунду. Основные виды таких диодов распространяют однотонные световые лучи, более сложные по своим характеристикам могут вспыхивать несколькими оттенками поочередно либо одновременно, благодаря параметру RGB.

2. Многоцветные моргающие светодиоды , характеристики которых достаточно разнообразны и могут быть представлены в двух разных кристаллах, работающих один навстречу другому, поэтому, когда загорается первый, то полностью гаснет второй. При помощи тока, который движется в начальном направлении, появляется один цвет, а в противоположном - другой. Благодаря такому виду работы образуется и третий цвет, так как два основных смешиваются.

3. Трехцветные светодиоды , параметры и характеристики которых заключаются в наличии нескольких светоизлучающих диодов, не связанных друг с другом, но совмещеных в одном корпусе. Они работают по отдельности, могут светиться одновременно, но управление у них остается совершенно разным.

4. Светоизлучающие RGB-диоды с синими, красными и зелеными элементами, в которых используется связь с четырьмя проводами и единым общим катодом либо анодом.

5. Монохромные дисплеи с семью сегментами, а так же с применением starburst - формата. Такие экраны показывают все цифры, а некоторые даже определенный набор букв. Использование Starburst позволяет отображать все символы.

Достаточно распространенные в 80-х годах алфавитно-цифровые и числовые дисплеи стали менее популярны после появления ж/к мониторов.

Преимущества светодиодного освещения

Будучи относительно новой технологией, светодиоды в большинстве случаев лучше многих источников освещения по качеству света, энергооэффективности, экологичности и рентабельности. Характеристики светодиодов превосходят параметры ламп высокого накаливания практически во всех областях применения, но такое освещение еще не может решить всех поставленных задач. Диоды белого оттенка уже прекрасно зарекомендовали себя как альтернатива люминесцентным трубчатым и лампам высокого давления. Но еще должно пройти небольшое количество времени, пока такие технологии начнут использовать в системе общественного пользования.

Что означает маркировка SMD?

Расшифровка такого показателя звучит как Surface Mounted Device, что в переводе на русский язык означает «прибор, который монтируется на поверхности». В качестве такого приспособления выступает диод, а поверхность в нашем случае - это основание ленты.

Любые SMD-светодиоды, характеристики которых схожи с параметрами всех остальных подобных ламп, состоят из нескольких кристаллов, размещенных в корпусе с контактными выводами, а также линзами, формирующими световой поток. Он излучается полупроводниками и направляется в миниатюрную оптическую систему, которая и образуется сферическими рефлекторами, а также прозрачным корпусом самого диода.

Какие же еще имеют СМД-светодиоды характеристики? Маркировка, которая представлена цифрами на ленте, показывает размеры кристалла в миллиметрах. Полоса на основе SMD очень хорошо гнется в продольном направлении.

Что означает маркировка DIP LED?

Существуют в продаже и LED-светодиоды, характеристики которых очень схожи с SMD. По своим техническим параметрам они представляют собой цилиндрический корпус, который размещен на торцовой ленте. Такой тип имеет хорошую силиконовую защиту. Цифры, которые присутствуют в маркировке, так же как и у SMD, означают диаметр диода.

Для подсветки мебели можно использовать такие кристаллы, только для стеклянных полок. В отличие от предыдущей ленты, этот вид очень хорошо сгибается и в поперечном направлении.

Параметры качественного светодиодного фонаря

На сегодняшний день на рынке можно приобрести большое количество и обычных фонарей, но их активно вытесняют светодиодные. Произошло это в первую очередь из-за того, что последние дают намного более яркий свет.

Для того чтобы правильно подобрать светодиоды для фонариков, характеристики которых весьма разнообразны, необходимо при выборе учесть все основные требования покупателя. То, на что нужно обратить внимание - это тип луча, он может быть широким или узким. Какому виду отдать предпочтение, зависит от будущего применения. К примеру, чтобы можно было видеть предметы на расстоянии 30 метров, лучше подобрать фонарик с широким лучом, а модели с узким могут хорошо подсветить удаленные объекты. Чаще всего такое освещение имеют тактические приборы, которыми пользуются туристы, охотники и велосипедисты.

Еще одним важным фактором, влияющим на работу фонаря, является тип его питания. Для самых простых бытовых приборов используются обыкновенные батарейки типа АА или ААА, но для сильных и мощных устройств такого объема будет недостаточно. В этом случае необходимо воспользоваться литий-ионными аккумуляторами, которые могут работать беспрерывно в течение 5 часов.

Стоит обратить свое внимание и на светодиоды для фонариков, характеристики яркости которых отличаются между собой не более чем на 40%. Гарантией качества выбранных устройств служит наличие маркировки. В случаи ее отсутствия можно говорить о несертифицированном изделии, чаще всего китайского производства.

Светодиоды фирмы CREE

Эта фирма специализируется на изготовлении сверхкачественных и ярких диодов. Она одна из первых начала разрабатывать новые белые лампочки, тем самым установив новую веху в индустрии.

Светодиоды CREE, характеристики которых представлены, остаются конкурентоспособными в своей отрасли:

Имеют рекордные значения светового потока, достигающие 345 люменов при токе 1000 мА;
- тепловое сопротивление на низком уровне;
- относительно расширенный угол изучения;
- миниатюрный, равномерно распределенный кристалл;
- максимальный прием тока до 1500 мА;
- улучшенную линзу из силикона вместо используемого стекла;
- максимальную температуру работы кристалла 150 °С.

Как видно, такие технологии только вступают в силу и приносят исключительные выгоды от их использования. Каждый день делаются новые открытия, светодиодные лампы становится более экономичными и яркими, благодаря чему начинают по праву занимать лидирующее место на световой арене.

Особенности лент SMD 5050

Светодиоды этой серии имеют размер 5х5 мм и световой поток, зависящий от цвета, который располагается в диапазоне от 2 до 8 люменов. Также их можно поделить по степени влагозащиты - IP20 и IP65, так как они имеют два разных вида покрытий, а именно - полиуретановое и силиконовое. Первые можно размещать только внутри помещения, а вторые, соответственно, подойдут уже и для улицы, так как им не страшна излишняя влажность.

Светодиоды 5050, характеристики и свойства которых помогают создать яркий свет, состоят из трех кристаллов с разными или одинаковыми диодами в одном корпусе. Разноцветные лампы получили название RGB (красный-зеленый-синий), после подключения контроллеров в них можно получить самые разные цвета.

Основными техническими характеристиками являются:

Прозрачное и жесткое полиуретановое покрытие;
- качественная пайка;
- число светодиодов на 1 метр составляет 60 штук;
- кратность резки - 3 кристалла, которая составляет 50 мм;
- ширина, длина, высота в мм 10 х 5000 х 3;
- блок питания подключается к12V либо к 24V DC.

Особенности лент SMD5730

Применяя высокоэффективные светодиоды 5730, характеристики и свойства которых заключаются в высокой теплопроводности и низком сопротивлении, обеспечивают длительный срок службы устройства. Они устойчивы к вибрации, повышенной влажности окружающей среды и перепадам температуры. Достаточно малы, имеют широкий угол свечения и прекрасно подходят для любых поверхностей при монтаже. Их можно приобрести в катушках и лентах.

Многим нравится использовать светодиоды 5730, характеристики которых подходят для применения в различных устройствах, что является очень удобным как для обыкновенных пользователей, так и для дизайнеров. Они являются незаменимыми для освещения торговых и офисных помещений, где важной считается не только высокая энергоэффективность, но и комфортная светопередача.

Для тех, кто использует светодиоды, маркировка, характеристика и свойства имеют немаловажное значение. У них есть ряд превосходств над своими предшественниками, а именно:

Люминофорные белые светодиоды номинальной мощностью в 0,5 Вт отличаются значительным сроком эксплуатации, стабильными показателями и качественным исполнением;
- высокая устойчивость к перепадам температуры, вибрациям и повышенной влажности окружающей среды;
- деградация светового потока - не больше чем 1% за 3000 часов работы;
- корпус изготовлен из качественного термостойкого полимера, который выдерживает до +250 °С;
- светодиоды полностью пригодны для пайки оплавлением.

Как правило, когда приходит мысль о покупке фонаря - будь-то по необходимости или «на всякий случай» - мало кто понимает, что современный фонарь уже не тот, что был прежде. Поэтому в представлении большинства людей фонарик все еще остается всего лишь трубкой со слабой лампочкой и батарейками, которых хватает ненадолго.

Фонарь в повседневной жизни человека

На самом же деле осветительные приборы сильно изменились. Технологический прогресс в этой области идет семимильными шагами, и за последние несколько лет выпущено большое количество моделей, радикально превосходящих своих предшественников. Появилось множество особенностей, определяющих причину, почему в одних условиях лучше этот фонарик, а в некоторых - другой. Давайте подробней рассмотрим, что собой представляет современный фонарь, и на что следует обратить внимание при выборе.

I. Назначение и способы применения фонарей

Этот «малыш» будет практически незаметен на связке ключей, но сможет при необходимости осветить местность на несколько десятков метров

Изначально необходимо понимать, для каких целей покупается фонарь. Вряд ли только, чтобы «видеть в темноте»! Для чего потребуется фонарик: для работы, для дома, для поисковых и спасательных операций, походов, подводных погружений, охоты или исследования всяких укромных и темных уголков, вроде горных пещер или недр городской канализации? В зависимости от предназначения фонарика можно определить, какие из его функций действительно нужны, а какие обернутся только дополнительными финансовыми затратами или бесполезным увеличением массы и габаритов. Например, в качестве фонаря для дачи или дома вполне хватит самого простого образца - даже необязательно светодиодного, а хоть бы и на лампе накаливания, с питанием от щелочных батарей типоразмера D, потому что большие габариты и масса (в раз умных пределах) не являются в этом случае решающим или даже значимым фактором. Для туризма лучшим вариантом будет многорежимный светодиодный фонарь на современных литиевых аккумуляторах/батарейках, поскольку здесь важна не только яркость, но и минимальная масса элементов питания, которые придется носить с собой. Если же необходимо освободить обе руки, пригодится фонарь с креплением на голове. Давайте с позиций рядового потребителя рассмотрим основные возможности всех типов современных фонариков, виды светодиодов для фонарей и преимущества каждого из них. В качестве примера будут представлены фонари производства компании Olight.

Фонарик-брелок, или «наключник» , как следует из названия, крепится на связку ключей. Предназначен такой фонарик для использования на сверхблизких дистанциях - например, чтобы посветить себе под ноги или найти в темноте замочную скважину. Для этих целей вполне достаточно одного режима работы с интенсивностью свечения в 3-5 люмен (это, конечно, не означает, что ярче нельзя). Для таких фонарей основные требования - легкость и компактность, поэтому здесь обычно используются простой 5-мм светодиод и литиевые батарейки в виде тонких дисков (так называемые «таблетки»), а корпус самого фонарика изготавливается из пластика. В последнее время хорошей альтернативой таким фонарям выступают изделия традиционной цилиндрической формы, но совсем небольшие и легкие, использующие для работы батарейки/аккумуляторы типоразмера ААА (в просторечии - «мизинчики»). Корпус таких фонарей, как и у более «взрослых» собратьев, изготавливают из алюминия с защитным анодированием высокой твердости, реже - из полированной нержавеющей стали и титановых сплавов. Часто они имеют современный мощный светодиод и несколько режимов работы, а также полноценную защиту от влаги. Управление режимами работы у таких фонарей, как правило, осуществляется вращением «головы», а не кнопкой, так как последняя заметно увеличивает габариты фонаря - а «наключнику», как резервному, «на всякий случай», фонарю, это совершенно ни к чему. Пример отличного «наключника» - Olight i3S EOS (см.).

Выбор фонаря в первую очередь определяется его будущим назначением

Фонари EDC (Every Day Carry - англ. «повседневное ношение») - одна из самых популярных категорий с большим разнообразием выбора. Здесь есть как простейшие дешевые однорежимные, так и брендовые, дорогие и многорежимные устройства. Как правило, фонари данной категории весьма компактны, часто оснащены клипсой для крепления на кармане или поясе. Используются такие фонари преимущественно в городе, варианты применения их очень разнообразны, поскольку они уже способны обеспечивать достаточно приличную яркость светового потока. Многорежимные фонари хороши тем, что на минимальном режиме яркости ими удобно светить под ноги, а максимального свечения будет вполне достаточно, чтобы осветить дорогу на несколько десятков метров вперед. Мощность таких фонарей варьируется в среднем от 3-10 люмен в минимальном режиме, а максимальная яркость свечения будет зависеть от используемых элементов питания и светодиода. Обычно такие фонари на одной пальчиковой батарейке выдают максимум около 120-150 люмен - на литиевых же элементах питания обычно в два-три, а иногда и в четыре раза больше. Кроме того, в таких фонарях часто дополнительно предусмотрены режимы мигания - точнее, режим SOS (световые импульсы низкой частоты) и режим стробоскопа (высокочастотное мигание - подходящее, например, для оборонительного ослепления агрессивно настроенного человека, злой собаки или внезапно нагрянувшего налогового инспектора).
Самое популярное питание EDC-фонарей - батарейки/аккумуляторы АА, продающиеся чуть ли не на каждом углу; также есть варианты на литиевых батарейках/аккумуляторах: CR123A, 16340, 14500, реже - на 18650 или двух элементах CR123A.

Компактные фонари EDC + «наключник»

Для EDC-фонарей материалом корпуса обычно является алюминиевый сплав с анодированием высокой твердости. Благодаря этому фонарь имеет достаточный запас прочности для большинства условий применения, а твердое анодирование хорошо защищает его от потертостей и царапин. Кроме алюминия, используют также нержавеющую сталь и титановые сплавы - правда, теплопрово дность у этих материалов ниже, поэтому на максимальных режимах лучше такие фонари часто не использовать. Зато вид у полированной «нержавейки» или титана очень солидный, а последний еще и практически так же легок, как алюминий, хотя и заметно дороже. Форма светового пятна для EDC-использования желательна с широким «хотспотом» (центральным ярким пятном) - так будет значительно удобней высвечивать объекты на близких дистанциях, для которых такие фонари и предназначены.
Отличным примером EDC-фонариков является серия Baton от Olight: S10, S15 и S20 (см. –).

Надев такой светорассеиватель на «голову» ручного фонаря, можно получить неплохую замену кемпинговому

Туристические фонари - также популярная разновидность осветительных приборов, во многом схожая с предыдущей; но здесь уже очень желательна повышенная яркость - а также, и это важно, увеличенная емкость элементов питания. В фонарях для туризма обязательно должны быть несколько режимов работы, благодаря которым можно будет легко осветить и лесную тропинку, и столик в кемпинге, и интерьер палатки. Для пешего или велосипедного туризма важным моментом, на который стоит обратить внимание, является баланс между энергоемкостью источника питания и его массой, поэтому лучшим вариантом для туристического фонаря будет питание от 2-3 литиевых одноразовых батареек AА (можно и щелочных АА, но литиевые легче) - либо от одного качественного аккумулятора 18650 с высокой емкостью. Применение батареек типоразмеров D и С для пешего туризма весьма сомнительно ввиду плохого соотношения «масса/энергоемкость». Фонари на 4-8 батареек АА или 2-3 аккумулятора 18650, конечно, тоже могут подходить для туристических целей - но, как правило, проще взять дополнительный комплект питания для более скромного фонаря. Световое пятно в туристических фонарях, как и в EDC, предпочтительно широкое - за счет увеличенной мощности такой фонарик будет легко высвечивать и достаточно удаленные объекты. Также нелишним при выборе туристического фонаря будет обратить внимание на защищенность - особенно влагоустойчивость. Защищенность фонаря описывается по международной спецификации IPxx, где первая из цифр «XX» показывает уровень защищенности от попадания посторонних предметов (как правило - пыли), а вторая - уровень защищенности от влаги. Максимальная защита соответствует индексу IP68 - это идеал для туристического фонаря; впрочем, вполне достаточно будет и IP67, а вот меньше - уже нежелательно. Для фонарей туристического типа производители выпускают разнообразные аксессуары, благодаря которым можно существенно расширить спектр возможностей вашего фонаря. Например, существуют насадки-диффузоры, рассеивающие свет - благодаря чему вместо свечения узким лучом на близких дистанциях фонарь будет освещать пространство вокруг себя подобно обычной электрической лампочке или свече.

Универсальные (туристические) фонари

Пример удачных моделей фонарей, которые, можно с уверенностью использовать для для туристических целей:
- Olight ST25 ;
- Olight R20 и R40 - отлично подходит для туризма, поскольку оснащен портом microUSB для зарядки от внешних источников: «пауэрбанка», солнечных батарей или автомобильного прикуривателя (см. и).
Также для туризма вполне подойдет и Olight S20 серии Baton (см.).

Тактические/охотничьи фонари разработаны специально для использования в условиях боевых действий, чаще всего - совместно с оружием. Есть фонари, рассчитанные на установку только на короткоствольное оружие (пистолеты и револьверы), а есть варианты для длинноствольного оружия (ружья и винтовки). Такие фонари используют для подсветки цели, а также для ослепления и дезориентации противника.
При использовании по назначению специализированному тактическому фонарю приходится выдерживать немалые испытания - это и отдача при выстреле, и разнообразные удары, вибрации и т.п.; поэтому такие фонари должны обладать повышенной прочностью корпуса и резьбовых соединений, а также более надежной «начинкой». Корпуса «тактиков» изготавливают из алюминиевых сплавов, реже - из стали и специальных композитных материалов. В качестве светоизлучателей раньше применялись лампы накаливания, которые сейчас практически полностью уступили место мощным светодиодам. Современные светодиоды создают световой поток яркостью в несколько сотен люмен, благодаря чему возможно эффективно освещать цели на расстоянии в сотни метров. Луч «тактика», как правило, весьма узок - и сделано это для того, чтобы избежать ослепления владельца фонаря отражением света от близкора сположенных предметов, попадающих в световой «конус». Тактический фонарь обычно обладает кнопкой прямого включения - фонарь начинает светить до фиксации кнопки во включенном положении, благодаря чему можно очень быстро включить и выключить фонарь, а также подать сигнал «морганием». Помимо этого, на «тактик» может монтироваться выносная кнопка для дистанционного включения, позволяющая оперативно управлять фонарем, установленным на оружие: благодаря наличию такой кнопки стрелок не отвлекается от наблюдения за целью.
Часто на тактические фонари устанавливают стальной безель в виде зубчатого кольца, благодаря чему фонарь можно использовать в качестве ударного инструмента - например, для разбивания оконных или автомобильных стекол - а также оружия ударно-дробящего действия без риска его повредить.
Изначально в тактических фонарях обычно использовалась пара относительно емких, но довольно дорогих и одноразовых батареек CR123А, но благодаря распространению аккумуляторов типоразмера 18650 разработчики «тактиков» в качестве основного питания стали использовать именно их. В виде редких исключений встречаются тактические фонари на АА- и даже ААА-батарейках.

Примеры отличных тактических фонарей от компании Olight: M18 Striker, M20SX-L2 Warrior, M21X-L2 Warrior, M22 Warrior, M3X Triton
(см. 10–15).

Фонари поисковые - как правило, довольно крупные и увесистые, с небольшим временем свечения, но при этом с очень высокой яркостью. В основном, такие бывают двух видов: светящие относительно недалеко, но широким лучом и, наоборот, дальнобойные с узким лучом света (эффективная дальность освещения у последних может достигать километра и более). Для питания светодиода здесь обычно применяются либо несколько аккумуляторов типа 18650/26650/36650, либо специальные неразборные аккумуляторные блоки. Обычно такие фонари используются в профессиональных видах деятельности - например, спасателями, егерями или военными - поэтому они отвечают самым жестким требованиям по надежности изделия и его защищенности. Примеры таких фонарей от компании Olight: SR Mini Intimidator, SR52 Intimidator, SR95S UT Intimidator, SR96 Intimidator, X6 Marauder (см. 17–20, 23).

Поисковые фонари

Налобник Olight H15S Wave интересен, в первую очередь, возможностью включения и выключения «без рук» - за счет специальной сенсорной системы

Налобные фонари по аналогии с телефонными гарнитурами еще иногда называют HandsFree, поскольку при работе руки владельца остаются свободными. Такой тип фонарей хорошо подходит для очень многих областей использования - в том числе и как вспомогательный фонарик «ближнего боя» к основному «бластеру».
Один из наиболее важных параметров налобного фонаря - это его масса, поэтому обычно такие фонари делают из легкого алюминиевого сплава, часто в сочетании с полимерами или композитными материалами. Бывают, конечно, налобники, и целиком изготовленные из пластика - но это, как правило, наиболее дешевые модели; такие бюджетные изделия, как правило, обладают серьезными недостатками - это либо слишком малая яркость свечения, либо вызываемый работой мощного источника света сильный нагрев (которого не удается избежать из-за проблем с охлаждением у пластикового корпуса), вследствие чего фонарь быстро выходит из строя. Оптимальным питанием для небольшого и легкого налобного фонаря являются батарейки/аккумуляторы типоразмеров AA и AAA, а также CR123А. Если же нужен фонарик мощнее или с большим запасом энергии, то придется пожертвовать удобством ношения, поскольку использование элемента питания 18650 или нескольких АА (реже ААА/CR123А) приводит к увеличению размеров и массы фонаря, а это делает его использование менее удобным. Тем не менее, комплексная задача удобства для пользователя и наличия большого запаса энергии решается - для этого выпускают налобные фонари с раздельными блоками; излучатель такого фонаря крепится традиционно, на лбу, а батарейный блок располагается на затылке - тем самым обеспечиваются равномерное распределение массы и комфортность работы с фонарем.
Типичная мощность светового потока налобных фонарей составляет 30-150 люмен. Также существуют модели с яркостью в несколько сотен люмен и более - но они уже достаточно увесисты (от 100 г без батарей - а с отдельным батарейным блоком еще больше). Форма луча «налобников» может быть разной и выбирается под конкретные задачи: если необходимо светить преимущественно на близкие дистанции, то желателен луч пошире (возможно вообще использование равномерного заливаюшего света), а если фонарь предстоит использовать вместо ручного для освещения средних и дальних дистанций, то здесь пригодится узкий луч.

Налобные фонари

Варианты хороших налобников от компании Olight:
H15S Wave - питается от оригинального аккумулятора Li-Ion или от 4хААА, а за счет штатного светорассеивателя может создавать как узкий луч, так и широкий (см. 21);
H25 Wave - питается от выносного аккумуляторного блока, который можно положить в карман/рюкзак или разместить на поясе под одежду (что особо актуально при использовании фонаря в мороз). Также особенностью фонаря является бесконтактное включение/выключение и встроенный в аккумуляторный блок «пауэрбанк», который придется очень кстати в случае необходимости подзарядить, например, мобильный телефон (см. 22).

Фонари подводные, или «дайверские» , используются пловцами при погружениях (дайвинге) на значительную глубину днем или ночью, а также при подводной охоте. Основные требования к таким фонарям - полная водонепроницаемость и достаточно высокая яркость свечения. Управление в таких фонарях производится чаще всего крупным рычагом/кнопкой или магнитным кольцом, что обеспечивает легкость включения фонаря и переключения режимов его работы даже в перчатках для подводного плавания. Питание - емкие литиевые аккумуляторы типоразмеров 18650, 26650, 36650, также часто используются встроенные аккумуляторы, а иногда - и несколько батарей АА. Важно помнить, что подводный фонарь - особенно высокой мощности - нежелательно использовать в максимальном режиме свечения на воздухе, поскольку конструкция подобных фонарей рассчитана на нормальное охлаждение только в воде; на воздухе же подводный фонарь может перегреться и выйти из строя.

Zexus ZX-500: 300/150 лм, время работы 72 ч/144 ч, питание 3хD, габариты 100х180х85 мм, масса 420 г

Как следует из названия, предназначены для освещения кемпинга или любого другого широкого пространства. Чаще всего кемпинговые фонари освещают все вокруг себя заливающим светом - по принципу свечи или электролампочки - но бывают и варианты с пусть широким, но направленным светом. Главным критерием при выборе кемпингового фонаря в большинстве случаев является совсем не яркость свечения, а время его работы на одном комплекте элементов питания. Полезно также, чтобы такой фонарь имел несколько режимов работы - в том числе и режим подачи сигнала бедствия SOS. Вдобавок для кемпингового фонаря, как и для ручного туристического, крайне важны массогабаритные характеристики - фонарь на 3-4 батареях типоразмера D вряд ли будет удобно носить в походе, а вот фонарь на 3-4 батарейках АА (ААА) или одном аккумуляторе 18650 - вполне. Питание на батареях D или С подойдет для стационарного варианта использования - или же для автотуризма. Материал корпуса кемпинговых фонарей - обычно пластик, металл используется реже. Бывают кемпинговые фонари со встроенными зарядными устройствами - механическими (нужно крутить ручку, как у старых грузовиков) или на солнечных батареях (в этом случае нужен прямой солнечный свет) - с помощью которых можно подзарядить севший аккумулятор. Примеры: Zexus ZX-500 (см.).
Фонари с регулируемым фокусом (zoom), они же «линзовики» - cпециально выделены в отдельную категорию, поскольку пользуются определенной популярностью в сверхбюджетном классе, но из-за особенностей конструкции не являются лучшим вариантом для покупки. В основе конструкции таких фонарей лежит схема с изменяемым расстоянием между линзой (обычно асферической) и светодиодом, благодаря чему можно получить луч как в виде очень широкого светового конуса для ближних дистанций, так и очень узкий и дальнобойный луч (причем - без боковой засветки). У подобных фонарей есть как достоинства, так и недостатки - причем последних немало. Конструкции с подвижной «головой» обычно слабо защищены от влаги, пыли и песка, к тому же подвижная головная часть с линзой со временем может «разболтаться» и перестать фиксироваться в нужном положении. В свою очередь, конструкции с подвижным светодиодом (перемещаемым внутри неподвижного корпуса) плоха тем, что со временем в них отламываются провода между платой управления и диодом; вдобавок у этих фонарей обычно недостаточный теплоотвод, что тоже не добавляет фонарю надежности. Весомым недостатком является еще и то, что на длинном фокусе теряется до 50% света. Конечно, есть и брендовые линзовые фонари, которые сделаны значительно качественнее бюджетных - однако принципиальные особенности изменяемой фокусировки у них сохраняются. Есть, конечно, у «линзовиков» и достоинства - это гибкость применения; иногда бывает полезно иметь возможность переключения с узкого луча, применяемого для освещения затемненных пространств большой глубины (вроде тоннелей или колодцев), на широкий заливной свет, который пригодится, например, для хозяйственной деятельности на привале.

II. Характеристики и показатели, определяющие уровень фонаря

Самые популярные линзовые «сверхбюджетники»

На рынке присутствует огромное количество разнообразных фонариков - и когда возникает желание купить хороший фонарь для конкретной цели (или на все случаи жизни), задаешься вопросом «А какой из них хороший?» Хочется ведь, чтобы фонарь ни в коем случае не подвел, когда дойдет до дела. Итак, если нужно купить действительно хороший фонарь - он должен быть брендовым. Известные компании-производители фонарей очень дорожат своим имиджем, поэтому обычно несут полную ответственность за свой товар, четко соблюдая гарантийные обязательства и зачастую даже обеспечивая послегарантийное обслуживание. Кроме того, в брендовых фонарях обычно имеется огромное разнообразие вариантов управления и режимов работы, поэтому в использовании такие фонари значительно приятнее и комфортнее. Небрендовые фонари подкупают, в основном, своей ценой - правда, при этом покупатель неизбежно получает кота в мешке. Использование фонаря неизвестного происхождения может выя вить целую кучу проблем и недостатков - это и некачественные материалы, и плохая резьба, и слабый теплоотвод, и отсутствие влагозащищенности, и неприятный «синюшный» спектр свечения, халтурная пайка электроники и пр. Кроме того, показатели яркости свечения и дальнобойности луча у небрендовых фонарей, как правило, серьезно завышены - часто в разы, а то и на порядки. Подобный «маркетинг» рассчитан, в первую очередь, на неосведомленных покупателей, вдобавок обладающих слабым зрением, чтобы лишние нолики, приписанные к характеристикам, не вызывали подозрений. Клепают небрендовую продукцию - какая бы там Германия, Швейцария или Америка ни значилась на этикетках - преимущественно в Китае. Собственно китайское происхождение уже не является однозначным синонимом низкого качества - многие серьезные американские и европейские производители уже достаточно давно либо используют изготовленные в Поднебесной комплектующие, либо и вовсе перенесли производство в Китай; вдобавок и многие китайские компании уже добились признания высокого качества своей продукции на мировом рынке - и фонари тут не исключение. Однако существует принципиальная разница между продукцией специализированного завода, оснащенного современнейшим оборудованием со строгим контролем качества и укомплектованного хорошо обученным и ответственным персоналом - и продукцией какой-нибудь гаражно-подвальной мастерской, работники которой техническое образование получили, разбирая краденые мопеды, а для стимуляции полета мысли дизайнеров используется исключительно гаоляновый самогон. Тем не менее, персоналу последних предприятий тоже нужно кормить семьи - именно этим и объясняется такое обилие в продаже фонарей неизвестных марок и происхождения, качество изготовления которых «гуляет» не только от названия к названию, но даже и от экземпляра к экземпляру у одноименных изделий. Понятно, что приобретение такого фонаря - чистой воды лотерея. Отсюда вывод: если фонарик нужен крайне редко (например, чтобы спуститься в погреб за картошкой или найти распределительный щиток, когда внезапно пропал свет), то, возможно, хватит и небрендового фонаря - лишь бы он не был самым дешевым. Если же фонарь планируется использовать для мало-мальски серьезных дел - например, походов в местах, удаленных от цивилизации, исследования каких-нибудь заброшенных уголков, спелеологии, дайвинга, охоты, поисково-спасательных или военных операций, где от качества и надежности работы фонаря может зависеть и жизнь, и здоровье владельца и близких ему людей, выбирать нужно только брендовое изделие, свою цену оно окупит с лихвой.

Тип источника света - все о светодиодах

Еще в 1920-х годах советский физик Олег Лосев, исследуя явление электролюминесценции, предсказал появление твердотельных, то есть не нуждающихся в вакууме, и малогабаритных источников света с очень низким (в пределах 10 вольт) напряжением питания, а позднее получил два авторских свидетельства на устройство, названное им «световым реле» - вот что такое светодиод . Однако слабое развитие полупроводниковых технологий привело к тому, что в течение долгого времени светодиоды использовались только в качестве индикаторов - светящихся точек различных цветов. В последние же годы произошла настоящая революция в этой области, которая привела к созданию сверхъярких светодиодов. До их появления источником света фонарей являлись лампочки с нитью накаливания, но в настоящее время светодиоды вытеснили их практически полностью. Дело в том, что у ламп есть весьма существенные минусы по сравнению со светодиодами: это, в первую очередь малый ресурс работы (особенно в ситуациях, связанных с экстремальными условиями, частыми вибрациями, ударами), а также малая эффективность - при одинаковом потреблении электрического тока лампа светит значительно слабее светодиода. Правда, есть у ламп и плюсы; одним из наиболее значительных является правильный температурный спектр - благодаря чему цвета предметов, освещаемых такой лампой, в отличие от светодиодного освещения не искажаются. Еще один плюс ламп накаливания - отсутствие дополнительной электроники, которая потенциально может выйти из строя и подвести владельца фонаря в самый неподходящий момент; хотя, конечно, в высококачественных фонарях вероятность этого сведена к минимуму.

Типы и разновидности светодиодов

Производители светодиодов, как и любой электроники, постоянно усовершенствуют свою продукцию, благодаря чему на рынке фонарей можно встретить разные типы светодиодов, в которых простому пользователю достаточно сложно разобраться. Наиболее популярны светодиоды американской компании Cree Inc.: XR-E, XP-E, XP-G, XM-L, а также более новые XP-E2, XP-G2, XM-L2 - эти светодиоды чаще всего ставят в некрупные фонари (кроме XM-L и XM-L2, которые являются весьма универсальными и подходят как для компактных EDC-фонарей, так и для мощных поисковиков). Светодиоды Cree MT-G2 и MK-R, а также светодиоды SST-50, SST-90, SBT-70 и SBT-90 от компании Luminus, как правило, используются в больших и мощных поисковых фонарях, работающих от нескольких аккумуляторов. Кроме того, светодиоды различаются по яркостным бинам - специальным кодам системы сортировки светодиодов по яркости. У светодиодов Cree имеет цифробуквенное обозначение; для диодов XM-L(2) наиболее распространены бины T5, T6, U2, для диодов XP-G(2) - R4, R5, S2, для диодов XP-E(2) - Q5, R2, R3, для диодов XR-E - P4, Q3, Q5, R2.
Поэтому если производитель или продавец указывает, что «фонарь на диоде T6» - он имеет в виду диод XM-L T6.

виды светодиодов для фонарей, яркость

Если распределять популярные по условной шкале яркости, по мере возрастания, выглядеть это будет так: P4-Q3-Q5-R2-R4-R5-S2-T5-T6-U2.
Одно из основных отличий диодов друг от друга - их размеры, а точнее, площадь светоизлучающего кристалла. Чем меньше площадь кристалла, тем проще сфокусировать его свечение в узкий луч - и наоборот. Поэтому старенький светодиод XR-E сфокусировать проще всего, а достаточно крупный XM-L при тех же условиях будет светить значительно шире. Если же от светодиода XM-L необходимо получить максимально узкий луч, придется использовать довольно крупный, широкий и глубокий отражатель, что негативно скажется на массе и габаритах корпуса. А вот с маленьким отражателем на таком светодиоде получится очень удачный карманный фонарик с широким ближним светом.

Соотношение цена-качество

При выборе фонаря, естественно, следует читать описание светодиодов и учитывать яркость его свечения. Измеряется она в люменах - чем больше люмен в световом потоке фонаря, тем ярче он светит и, соответственно, тем быстрее «съедает» запас энергии элементов питания. При сравнении брендовых фонарей можно более-менее уверенно отталкиваться от значений их яркости свечения, заявленных производителями; однако далеко не всегда все так идеально. Прежде некоторые производители несколько лукавили при подсчетах люменов в своих фонарях, часто не учитывая потерь света в оптической системе при разных температурных режимах и т.п., в результате чего декларируемые характеристики оказывались несколько завышенными. Сейчас для уравнения характеристик фонарей разных брендов используется специальный единый стандарт, определяющий методы измерения яркости и дальнобойности (ANSI FL1) - и если измерения характеристик производились согласно стандарту ANSI, то это будет указано на упаковке. Часто имеет место своего рода «военная хитрость»: спустя некоторое время после начала работы на максимальной мощности яркость свечения фонаря автоматически снижается. Называется это Step Down (англ. «на ступень ниже»); подобный алгоритм работы часто служит лишь для того, чтобы обеспечить производителю возможность указать на упаковке максимально возможное значение яркости. Однако в некоторых случаях «степдаун» действительно полезен - благодаря ему элементы питания не садятся так быстро, как могли бы, работай фонарь постоянно на максимуме. Также бывает, что изделие с более сфокусированным лучом, но меньшей яркости по стандарту ANSI может обставить по дальнобойности более мощный фонарь с более широким лучом - тут уже играют роль оптическая система и используемый светодиод. Одним словом, брендовые фонари можно смело выбирать и сравнивать по яркости свечения, указанной производителем, если она измерялась по стандарту ANSI - но желательно еще и учитывать особенности оптической системы фонаря, а также наличие «степдауна» в некоторых моделях.

Рефлектор/линза асферическая/TIR-линза - все эти устройства нужны для фокусировки света, излучаемого светодиодом; проще говоря, они формируют световой луч.
Рефлектор - оптимальный вариант. Благодаря ему получаются яркое центральное пятно и заметная боковая засветка. Такая структура света очень удобна для ориентирования в освещаемом пространстве - как на близких, так и на дальних дистанциях. Кроме того, рефлектор может быть гладким либо текстурированным (с внутренней поверхностью, имеющей вид апельсиновой корки). За счет гладкого рефлектора фонарь будет дальше светить, поэтому такой вариант полезен для дальнобойных фонарей, а у текстурированного есть другое достоинство - благодаря ему переход от центрального пятна к боковой засветке происходит более плавно, поэтому такая форма света более удобна для близких дистанций, что важно для фонарей EDC.
Асферическая линза в фонарях с изменяемым фокусом создает свет от широкого заливающего до очень узкого и довольно дальнобойного луча. Как описывалось выше, такие фонари достаточно узкоспециализированы и для комфортного использования в разных жизненных ситуациях не очень удобны.
Особенность TIR-линзы (Total Internal Reflection - англ. «полное внутреннее отражение) состоит в том, что в отличие от рефлектора TIR-линза собирает весь свет от светодиода в один пучок заранее определенной ширины, практически не давая боковой засветки. Таким способом можно получить очень узкий и дальнобойный луч, необходимый для поисковых или тактических фонарей, или же, наоборот, очень широкий луч, хорошо подходящий для туристических, налобных или EDC-фонарей.

Применение светодиодов

Часто потребитель, выбирая фонарь, хочет от него максимальной дальности свечения - однако в большинстве случаев дальнобойные фонари вовсе и не нужны. Чаще всего фонарь используется для освещения близлежащей местности или объектов, находящихся на удалении не более нескольких десятков метров. Дальнобойные же фонари светят на сотню метров и дальше - правда, часто весьма узким лучом, который плохо освещает окружающее пространство, особенно на близких расстояниях. В результате, освещая таким фонарем удаленные объекты, пользователь не сможет разглядеть то, что находится в непосредственной близости от него - образно говоря, под ногами. Конечно, фонарь можно периодически перемещать, водя им из стороны в сторону и вверх-вниз - но куда проще в таких случаях воспользоваться фонариком с меньшей дальнобойностью, но обладающим широким лучом, который прекрасно сможет одновременно осветить все, что нужно. Так что, зная совершенно очевидно, что дальнобойные фонари, незаменимые для спасателей, охотников или военных, в повседневном использовании для бытовых задач не особо и полезны.

На фото видно сравнение тональности освещения, которое дают светодиоды трех разных спектров: «теплого», «нейтрального» и «холодного». При выборе температуры света фонаря нужно ориентироваться на такие моменты: светодиод с теплым спектром свечения в минимальной степени искажает цвета освещаемого объекта, но имеет меньшую яркость, чем светодиод нейтрального спектра - и тем более «холодный» светодиод. У последнего же все наоборот. Поэтому если нужен мощный поисковый или тактический фонарь, где важнее яркость, то лучше выбирать светодиоды с холодным спектром свечения. Если же фонарь нужен для бытовых задач, туризма либо для использования в варианте налобного фонарика, то здесь все же важнее правильная цветопередача - и, следовательно, светодиод с теплым спектром свечения будет выигрышнее. Нейтральные же светодиоды - золотая середина как по правдивости цветопередачи, так и по яркости света.

Сравнение «теплого», «нейтрального» и «холодного» света. Первый меньше искажает цвета, последний - контрастнее и мощнее, «нейтральный» - золотая середина

Обыкновенная пальчиковая батарейка АА с номинальным напряжением 1,5 вольта при большом токе потребления не сможет выдавать положенное напряжение и будет «проседать», плюс напряжение по мере разряда будет быстро снижаться - а следовательно, яркость свечения фонарика на таком элементе питания будет так же быстро падать. Для того чтобы яркость не снижалась попутно с разрядом батареи, современные фонари оснащают специальными электронными стабилизаторами питания. Фонарь с таким стабилизатором будет поддерживать режим яркости до последнего; а когда напряжение батареи упадет ниже определенного порогового уровня, автоматика просто переключит фонарь на более слабый режим - которого фонарь так же стабильно и упорно будет придерживаться, пока батарейка не сядет окончательно.

Не считая самых дешевых фонарей, имеющих только кнопку включения/выключения, у большинства современных, пусть даже небрендовых, фонарей предусмотрено несколько режимов работы, включая стробоскоп (высокочастотное мигание) и SOS (сигнал бедствия). У небрендовых изделий режимов работы обычно три (максимальная мощность/средняя мощность/стробоскоп) либо пять (минимальная мощность/средняя мощность/максимальная мощность/стробоскоп/SOS); при этом средняя мощность обычно соответствует 50% максимальной яркости свечения, а минимальная - 10% (бывает, конечно, и иначе). В брендовых же фонарях все значительно сложнее. Здесь управление режимами работы может осуществляться кнопками (обычными механическими или электронными), вращением «головы», поворотом магнитного кольца, а также комбинацией вышеперечисленного. У некоторых фонарей «на борту» есть разнообразные датчики для включения/выключения или смены режимов - например, датчик движения, позволяющий переключать режимы легким встряхиванием фонаря, или инфракрасный сенсор, включающий/выключающий налобный фонарь при взмахе рукой перед ним без каких-либо нажатий на кнопки. Для того чтобы определиться с предпочтениями, потенциальному пользователю лучше всего самостоятельно попробовать управление тем или иным способом, поскольку каждый из них имеет свои особенности - которые на практике могут привести, например, к тому, что для управления вашим фонарем вам понадобятся обе руки. Если это некритично, то можно выбирать, что больше понравится. Режимов работы у брендовых фонарей также множество. Здесь стоит упомянуть о фонарях с возможностью плавного, бесступенчатого изменения яркости или самостоятельного программирования режимов работы. С одной стороны, это удобно тем, что можно идеально подстроить режим свечения под конкретную ситуацию. С другой же стороны, зная о времени работы от одного комплекта элементов питания при каждом из фиксированных режимов, можно достаточно точно рассчитать необходимое количество элементов питания, которые вам стоит держать про запас для той или иной задачи - в фонарях же с плавной регулировкой подобные расчеты можно произвести только в режиме максимальной или минимальной яркости свечения.

Обыкновенный алюминиевый рефлектор (отражатель), TIR-линза, асферическая линза (для фонарей с изменяемой шириной луча)

Основным (и наилучшим) материалом для изготовления современных мощных фонарей являются алюминиевые сплавы, наиболее важные достоинства которых - легкость, достаточная прочность, отличная теплопроводность и относительная дешевизна. Также благодаря защитным анодным покрытиям, твердым и износостойким, фонари с корпусом из алюминиевых сплавов довольно тяжело поцарапать. Сталь также используют в производстве корпусов для фонарей, но значительно реже - поскольку фонарь при этом становится тяжелее, а светодиод вследствие более низкой теплопроводности стали при работе гораздо хуже охлаждается, из-за чего может просто выйти из строя. Однако если вам не нужна большая яркость свечения, то фонарь в стальном полированном корпусе будет прекрасным имиджевым аксессуаром. Достаточно часто встречаются также фонари из титановых сплавов (обычно - с полированной поверхностью корпуса, но иногда и матовые). Эти фонари не уступают стальным ни прочностью, ни стильной внешностью - но при этом несколько легче, а также обычно значительно дороже. Пластик же в конструкции фонарей используется, как правило, в качестве дополнения к алюминию - либо для корпусов фонарей малой мощности, вроде кемпинговых или простеньких налобных.

Современные фонари имеют довольно прочный, чаще всего металлический, корпус, защищающий стекло и электронику от внешних механических воздействий. Однако, даже приобретя брендовый фонарь, не стоит бездумно испытывать его на прочность, швыряя с крыши на бетон - для подобного он все же не предназначен. Если же выбирать фонарь по максимальной защищенности от ударов и вибраций, то это однозначно будет тактический фонарь, предназначенный для установки на оружие и спокойно выдерживающий динамические нагрузки, возникающие при выстреле. Высокая влагозащищенность уровня IPx7/IPx8 - когда фонарь смело можно окунать в воду - присутствует практически во всех брендовых фонарях, даже достаточно бюджетных. Исключения, как правило, составляют бюджетные фонарики, фонари с изменяемым фокусом, кемпинговые фонари и некоторые налобные, которые безопасно переживут разве что средний дождь.

В отличие от батареек с выходным напряжением 1,5 В, аккумуляторы NiMh (никель-металлгидридные) выдают номинальное напряжение 1,2 В - поэтому некоторые фонари с ними могут работать некорректно. Однако качественные NiMH-аккумуляторы, в отличие от батареек, обычно позволяют брендовым фонарикам светить на все свои заявленные производителем люмены.
Такую батарейку часто называют «мизинчиковой» или «мини-пальчиковой». Фонари на подобной батарейке очень маленькие и легкие - масса их может составлять всего 10-30 г. Максимальная яркость - около 60-80 люмен, что уже позволяет неплохо светить на десяток-другой метров; правда, при такой яркости батарейки ААА хватит ненадолго, минут на 30-40 - поэтому используются такие фонари обычно в качестве запасных «на всякий случай».
«Пальчиковая» батарейка - самый популярный вид элементов питания, который можно купить чуть ли не на каждом углу. Емкость ее в 2-2,5 раза выше, чем у «мизинчиковой», поэтому фонари на АА-батарейках будут светить дольше - причем при более высокой яркости (90-120 лм). Брендовые фонари при использовании качественных элементов питания выдают около 140-160 люмен и более на хорошем NiMH-аккумуляторе. Габариты фонарей на АА-батарейках заметно больше, чем ААА-фонарей - на связку ключей повесить уже получится не всегда - но они все еще остаются достаточно компактными (масса - в пределах 50-80 г, длина - не более 8-10 см).

Сравнение габаритов популярных литиевых аккумуляторов (слева направо): 10440 (АА), 15270 (CR2), RCR123A, 16340, 14500 (AA), 18650

Фонарики на двух «мизинчиковых» батарейках достаточно редки - как правило, это брендовые фонари, выполненные в виде стильной ручки во множественных вариантах расцветки. Яркость их составляет обычно 150-200 люмен - правда, работают они при такой яркости недолго. Однако за счет очень маленького рефлектора такие фонарики дают широкий луч, очень удобный для ближнего освещения.

В таких фонарях батарейки устанавливаются последовательно друг за другом, в результате чего получается достаточно длинный (около 15 см) и тонкий фонарик. По сравнению с одной батарейкой здесь в запасе имеется уже вдвое больше энергии, поэтому яркость свечения таких фонарей также увеличена - и доходит до 250 люмен и более; для экономии энергии, впрочем, всегда можно перейти в более экономный режим. В целом, фонари на двух АА-батарейках являются самыми универсальными с точки зрения распространенности элементов питания, габаритов, массы и яркости свечения.
Один из самых популярных видов питания - как у большинства небрендовых и особо бюджетных фонарей, так и у некоторых брендовых (в настоящее время, правда, уже конструктивно устаревших). Основной недостаток такого типа питания - при достаточно больших массе и габаритах общая энергоемкость все же довольно невелика; к тому же, как правило, у таких фонарей отсутствует стабилизация яркости свечения по мере разряда батареек.
и Фонари на нескольких пальчиковых батарейках встречаются самые разнообразные - от туристических и просто универсальных (на 3-4 батарейки АА) до дальнобойных поисковых и подводных (на 8 АА-батареек). Характеристики таких фонарей обычно сходны с данными мощных фонарей на литиевых аккумуляторах - но имеют преимущества там, где проще достать пальчиковые батарейки/аккумуляторы, или теми пользователями, кому элементы питания этого типоразмера предпочтительнее (например, если зарядное устройство с комплектами запасных АА-аккумуляторов уже есть, а покупать отдельное зарядное устройство для литиевых элементов и сами такие аккумуляторы совершенно не хочется).
В настоящее время брендовые фонари, использующие такой тип элементов питания, уже практически не встречаются. Исключение составляют разве что очень популярные в свое время, но уже устаревшие фонари-дубинки американской фирмы Maglite.
Данный тип элементов питания несколько более популярен, чем предыдущий, и, помимо фонарей-дубинок Maglite, используется также в некоторых моделях у брендового производителя Fenix; хотя, конечно, широким распространением это не назовешь. Чаще всего D-батарейки сейчас используются в больших кепминговых фонарях - как правило, в количестве 3-4 штук одновременно.

Две одноразовые батарейки в виде тонких дисков диаметром около 2 см используются в сверхкомпактных фонарях-брелоках - имеющих, как правило, пластиковый корпус и оснащенных простым 5-мм светодиодом. Такие фонарики отличаются очень малыми габаритами и массой - но и свет тоже дают довольно слабый слабый (впрочем, его более чем достаточно, если нужно подсветить замочную скважину или не промахнуться мимо ступенек в темном подъезде). Для фонарика «на всякий случай» такого комплекта питания - выше крыши.
Этот аккумулятор сходен габаритами с ААА-батарейкой - вследствие чего некоторые «наключники», штатно работающие на батарейках ААА, могут питаться и от такого аккумулятора. Яркость при этом увеличивается в 2-3 раза, однако время работы в максимальном режиме существенно уменьшается - буквально до десятка минут. Есть еще один серьезный недостаток - маленький фонарик при таком увеличении яркости свечения очень быстро разогревается и может выйти из строя. Поэтому фонарь с таким аккумулятором лучше на максимуме не использовать. Емкость аккумулятора 10440 составляет около 300 мА·ч, напряжение - 3,7 (3,6) В.
Фонари на этих одноразовых батарейках встречаются весьма редко - но вариант для «наключника» очень интересный. Элемент CR2 почти в 2 раза короче 10440, но зато в полтора раза толще. Напряжение - 3,0 В, емкость - около 800 мА·ч. Вместо одноразовых батареек CR2 можно использовать аккумулятор типоразмера 15270 с напряжением 3,0 В и емкостью около 200 мА·ч.

Olight SR95S-UT Intimidator: Luminus SBT-70, 1250/500/150 лм, время работы 3 ч/8 ч/ 48 ч, дальность 1000 м, питание – специальный аккумуляторный блок, габариты 325х90 мм, масса 1230 г

Одноразовая литиевая батарейка с напряжением 3 вольта - компактный и легкий элемент питания, при этом имеющий весьма приличную емкость (около 1500 мА·ч), за счет чего фонари на данном элементе питания довольно популярны. Такие фонари очень хорошо подходят для EDC-использования, поскольку получаются весьма легкими и компактными, при этом по яркости свечения, достигающей значения в 200-250 люмен (при продолжительности работы «на максимуме» около часа) почти догоняя более серьезные фонарики. Основной недостаток таких батареек - стоимость, поскольку вместо одной CR123A можно купить 4-7 качественных батареек типоразмера АА.
Литиевые аккумуляторы, сходные по размерам с одноразовыми батарейками CR123A и предназначенные для ее замены. Существуют две версии таких аккумуляторов: с напряжением 3,0 В и 3,7 (3,6) В; и если первый тип аккумуляторов абсолютно взаимозаменяем с батарейкой CR123A (с той лишь разницей, что емкость аккумулятора примерно втрое меньше), то вторая версия с повышенным напряжением должна поддерживаться самим фонарем, иначе он может выйти из строя. Если же фонарь может работать с аккумулятором, имеющим напряжением 3,7 (3,6) В - емкость таких аккумуляторов больше, чем у «трехвольтовых», и составляет 500-700 мА·ч, - то применение этого элемента питания обеспечит увеличенную яркость свечения, доходящую до 350-450 люмен. Однако следует учесть, что при такой яркости свечения корпус компактного фонаря может не справиться с отводом тепла от светодиода, вследствие чего фонарь может раскалиться до невозможности удержания его в руке и, в конце концов, выйти из строя. Так что увлекаться максимальным режимом свечения в таких случаях не стоит.
Lithium - это литиевая батарейка, сходная с обыкновенной «пальчиковой» (AA) и геометрически, и по номинальному напряжению - 1,5 В - вот только емкость ее в 2-3 раза больше (около 3000 мАч), а масса в 1,5-2 раза меньше. Вдобавок, эта батарейка отлично выдерживает высокие токовые нагрузки, поэтому фонарь с таким элементом питания будет светить не хуже, чем с качественным NiMH-аккумулятором, а может, и лучше. Главный недостаток таких батареек - цена; как и в случае с CR123A, вместо одной АА Litium можно купить 4-7 обычных качественных «пальчиковых» батареек.
Аккумулятор размером с «пальчиковую» батарейку (АА) и емкость до 800 мА·ч. Главный плюс фонарей на этих аккумуляторах - универсальность. При использовании 14500 яркость свечения достигает 350-450 люмен при времени работы около получаса; если же такой аккумулятор внезапно «сядет», то его легко и непринужденно можно заменить повсеместно встречающейся батарейкой АА - и ваш фонарь будет продолжать светить, пусть и не так ярко.
Две одноразовые литиевые батарейки, устанавливаемые последовательно друг за другом. Ранее такой тип питания чаще всего использовался в тактических фонарях, реже - в EDC; в настоящее время обычно являяется запасным питанием для фонарей на аккумуляторах 18650.
Наиболее удобный для большинства современных фонарей тип питания, завоевавший популярность благодаря наилучшему сочетанию габаритных размеров, массы и энергоемкости. Размером 18650 несколько крупнее «пальчиковой» батарейки, масса его составляет 45-50 г, а максимальная емкость - до 3600 мА·ч. Фонари на этом элементе питания встречаются самые разнообразные - от небольших фонариков для EDC до достаточно крупных тактических и поисковых моделей. В целом, если не смущает необходимость покупки специального зарядного устройства (кроме вариантов фонарей со встроенным зарядным), именно фонари на таком типе аккумуляторов будут лучшими в соотношении габариты/масса/яркость свечения.

Благодаря использованию сразу двух аккумуляторов 18650 в фонаре достигается увеличение яркости свечения или времени работы, но также увеличиваются масса фонаря (может достигать 200-500 г) и габаритные размеры. Чаще всего элементы питания в таких фонарях устанавливаются последовательно друг за другом; иногда для этого используется съемный удлинитель-экстендер. Также встречаются фонари с параллельным расположением аккумуляторов для уменьшения габаритов. Но в любом случае такие фонари, как правило, отличаются мощностью и дальнобойностью - с дальностью «поражения» до полукилометра и более.

Стильный фонарик из полированного титана заметно выделяется среди алюминиевых собратьев - и будет прекрасным помощником на каждый день

Такой тип питания используется, как правило, в поисковых (реже - подводных) фонарях на самых мощных диодах - вроде SST90, SBT70, МK-R или нескольких XM-L2. Яркость свечения таких фонарей достигает тысяч люмен, а масса - полкилограмма и более; они могут быть как сверхдальнобойными с максимальной дальностью свыше километра, так и обеспечивающими широкий засвет при дальности до нескольких сотен метров. В любом случае, такие фонари требуют особо бережного отношения - поскольку, во-первых, они довольно массивны и при падении вероятнее могут выйти из строя, чем их более легкие собратья, а во-вторых, стоимость таких фонарей весьма высока.
Элементы питания длиной с 18650 и несколько превосходящие его диаметром, благодаря чему обладают большей энергоемкостью. Обычно используются в мощных поисковых и дайверских фонарях, хотя на одном элементе 26650 бывают и компактные «карманники».
В некоторых случаях это является необходимостью - например, в сверхмощных фонарях, где иначе пришлось бы использовать большое количество отдельных элементов питания, - в других же сделано для большего удобства владельца, поскольку процесс зарядки здесь ничем не отличается от зарядки мобильного телефона, и никаких дополнительных зарядных устройств приобретать для этого не нужно. В некоторых фонарях «родной» аккумулятор, заряжаемый встроенным зарядным устройством, можно в случае необходимости заменить сторонним (правда, этот сторонний зарядить уже получится не всегда). Это может пригодиться, если где-то в пути «родной» аккумулятор сел, а светить все же нужно.

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 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 так же

Для безопасности и возможности продолжать активную деятельность в темное время суток человек нуждается в искусственном освещении. Первобытные люди раздвигали темень, поджигая ветки деревьев, далее придумали факел и керосинку. И только после изобретения французским изобретателем Жорджом Лекланше в 1866 году прототипа современной батарейки, а в 1879 году Томсоном Эдисоном лампы накаливания, у Дэвида Майзелла появилась возможность запатентовать 1896 году первый электрический фонарь.

С тех пор в электрической схеме новых образцов фонарей ничего не изменялось, пока в 1923 году российский ученый Олег Владимирович Лосев не нашёл связь люминесценции в карбиде кремния и p-n-переходе, а в 1990 году ученым не удалось создать светодиод с большей светоотдачей, позволяющий заменить лампочку накаливания. Применение светодиодов вместо ламп накаливания, благодаря низкому энергопотреблению светодиодов, позволило многократно увеличить время работы фонарей при той же емкости батареек и аккумуляторов, повысить надежность фонариков и практически снять все ограничения на область их использования.

Светодиодный аккумуляторных фонарь, который Вы видите на фотоснимке попал мне в ремонт с жалобой, что купленный на днях китайский фонарик Lentel GL01 за $3, не светит, хотя индикатор заряда аккумулятора светится.

Внешний осмотр фонаря произвел положительное впечатление. Качественное литье корпуса, удобная ручка и включатель. Стержни вилки для подключения к бытовой сети для зарядки аккумулятора сделаны выдвижными, что исключает необходимость хранения сетевого шнура.

Внимание! При разборке и ремонте фонаря, если он подключен к сети следует соблюдать осторожность. Прикосновение незащищенным участком тела к неизолированным проводам и деталям может привести к поражению электрическим током.

Как разобрать светодиодный аккумуляторный фонарь Lentel GL01

Хотя фонарик подлежал гарантийному ремонту, но вспоминая свои хождения при при гарантийном ремонте отказавшего электрочайника (чайник был дорогим и в нем перегорел ТЭН , поэтому своими руками его отремонтировать не представлялось возможным), решил заняться ремонтом самостоятельно.

Разобрать фонарь оказалось легко. Достаточно повернуть на небольшой угол против часовой стрелки кольцо, фиксирующее защитное стекло и оттянуть его, затем отвинтить несколько саморезов. Оказалось кольцо фиксируется на корпусе с помощью байонетного соединения.

После снятия одной из половинок корпуса фонарика появился доступ ко всем его узлам. Слева на фотоснимке видна печатная плата со светодиодами , к которой прикреплен с помощью трех саморезов рефлектор (отражатель света). В центре расположен аккумулятор черного цвета с неизвестными параметрами, имеется только маркировка полярности выводов. Правее аккумулятора находится печатная плата зарядного устройства и индикации. Справа установлена сетевая вилка с выдвижными стержнями.

При внимательном рассмотрении светодиодов оказалось, что на излучающих поверхностях кристаллов всех светодиодов имелись черные пятна или точки. Стало ясно даже без проверки светодиодов мультиметром , что фонарик не светит по причине их перегорания.

Почерневшие области имелись также на кристаллах двух светодиодов, установленных в качестве подсветки на плате индикации зарядки аккумулятора. В светодиодных лампах и лентах обычно выходит из строя один светодиод, и работая как предохранитель, защищает остальные от перегорания. А в фонаре вышли из строя все девять светодиодов одновременно. Напряжение на аккумуляторе не могло увеличиться до величины, способной вывести светодиоды из строя. Для выяснения причины пришлось начертить электрическую принципиальную схему.

Поиск причины отказа фонаря

Электрическая схема фонаря состоит из двух функционально законченных частей. Часть схемы, расположенная левее переключателя SA1, выполняет функцию зарядного устройства. А часть схемы, изображенная справа от переключателя, обеспечивает свечение.

Работает зарядное устройство следующим образом. Напряжение от бытовой сети 220 В поступает на токоограничивающий конденсатор С1, далее на мостовой выпрямитель, собранный на диодах VD1-VD4. С выпрямителя напряжение подается на клеммы аккумулятора. Резистор R1 служит для разряда конденсатора после изъятия вилки фонарика из сети. Таким образом, исключается удар током от разряда конденсатора в случае случайного прикосновения рукой одновременно двух штырей вилки.

Светодиод HL1, включенный последовательно с токоограничивающим резистором R2 в противоположном направлении с правым верхним диодом моста, как, оказалось, светится всегда при вставленной вилке в сеть, даже если аккумулятор неисправен или отсоединен от схемы.

Переключатель режимов работы SA1 служит для подключения к аккумулятору отдельных групп светодиодов. Как видно из схемы получается, что если фонарь подключен к сети для зарядки и движок переключателя находится в положении 3 или 4, то напряжение с зарядного устройства аккумулятора попадает и на светодиоды.

Если человек включил фонарик и обнаружил, что он не работает, и, не зная, что движок выключателя обязательно необходимо установить в положение «выключено», о чем в инструкции по эксплуатации фонаря ничего не сказано, подключит фонарь к сети на зарядку, то за счет броска напряжения на выходе зарядного устройства на светодиоды попадет напряжение, значительно превышающее расчетное. Через светодиоды потечет ток, превышающий допустимый и они перегорят. При старении кислотного аккумулятора за счет сульфитации свинцовых пластин напряжение заряда аккумулятора возрастает, что тоже приводит к перегоранию светодиодов.

Еще одно схемное решение, которое удивило, это параллельное включение семи светодиодов, что недопустимо, так как вольтамперные характеристики даже светодиодов одного типа отличаются и поэтому проходящий ток через светодиоды тоже будет не одинаковым. По этой причине при выборе номинала резистора R4 из расчета протекания через светодиоды максимально допустимого тока, один из них может перегружаться и выйти из строя, а это приведет к перегрузке по току параллельно включенных светодиодов, и они тоже перегорят.

Переделка (модернизация) электрической схемы фонаря

Стало очевидным, что поломка фонаря связана с ошибками, допущенными разработчиками его электрической принципиальной схемы. Чтобы отремонтировать фонарь и исключить его повторную поломку необходимо его переделать, заменив светодиоды и внести незначительные изменения в электрическую схему.

Для того чтобы индикатор заряда аккумулятора действительно сигнализировал о его зарядке, необходимо светодиод HL1 включить последовательно с аккумулятором. Для свечения светодиода необходим ток несколько миллиампер, а выдаваемый ток зарядным устройством должен составлять около 100 мА.

Для обеспечения этих условий достаточно отсоединить HL1-R2 цепочку от схемы в местах, указанных красными крестиками и параллельно с ней установить дополнительный резистор Rd номиналом 47 Ом мощностью не менее 0,5 Вт. Ток заряда, протекая через Rd будет создавать на нем падение напряжения около 3 В, которое обеспечить необходимый ток для свечения индикатора HL1. Заодно точку соединения HL1 и Rd необходимо подключить к выводу 1 переключателя SA1. Таким простым способом будет исключена возможность подачи напряжения с зарядного устройства на светодиоды EL1-EL10 во время заряда аккумулятора.

Для выравнивания величины токов, протекающих через светодиоды EL3-EL10, необходимо исключить из схемы резистор R4 и последовательно с каждым светодиодом включить отдельный резистор номиналом 47-56 Ом.

Электрической схема после доработки

Внесенные в схему незначительные изменения повысили информативность индикатора заряда недорогого китайского светодиодного фонаря и многократно повысили его надежность. Надеюсь, что производители светодиодных фонарей после прочтения этой статьи внесут изменения в электрические схемы своих изделий.

После модернизации электрическая принципиальная схема приняла вид, как на чертеже выше. Если необходимо освещать фонариком продолжительное время и не требуется большой яркости его свечения, то можно дополнительно установить токоограничивающий резистор R5, благодаря которому время работы фонарика без подзарядки увеличится в два раза.

Ремонт светодиодного аккумуляторного фонаря

После разборки в первую очередь нужно восстановить работоспособность фонаря, а потом уже заниматься модернизацией.

Проверка светодиодов мультиметром подтвердила их неисправность. Поэтому все светодиоды пришлось выпаять и освободить от припоя отверстия для установки новых диодов.

Судя по внешнему виду, на плате были установлены ламповые светодиоды из серии HL-508H диаметром 5 мм. В наличии имелись светодиоды типа HK5H4U от линейной светодиодной лампы с близкими техническими характеристиками. Они и пригодились для ремонта фонаря. При запайке светодиодов на плату нужно не забывать соблюдать полярность, анод должен быть соединен с плюсовым выводом аккумулятора или батарейки.

После замены светодиодов печатная плата была подключена к схеме. Яркость свечения некоторых светодиодов из-за общего токоограничивающего резистора несколько отличалась от других. Для устранения этого недостатка необходимо удалить резистор R4 и заменить его семью резисторами, включив последовательно с каждым светодиодом.

Для выбора резистора, обеспечивающего оптимальный режим работы светодиода, была измерена зависимость величины тока, протекающего через светодиод, от величины последовательно включенного сопротивления при напряжении 3,6 В, равному напряжению аккумуляторной батареи фонаря.

Исходя из условий применения фонаря (в случае перебоев подачи в квартиру электроэнергии) большой яркости и дальности освещения не требовалось, поэтому резистор был выбран номиналом 56 Ом. С таким токоограничивающим резистором светодиод будет работать в легком режиме, и потребление электроэнергии будет экономным. Если от фонаря требуется выжать максимальную яркость, то следует применить резистор, как видно из таблицы, номиналом 33 Ом и сделать два режима работы фонарика, включив еще один общий токоограничивающий резистор (на схеме R5) номиналом 5,6 Ом.

Чтобы включить последовательно с каждым светодиодом резистор, необходимо предварительно подготовить печатную плату. Для этого на ней нужно перерезать по одной любой токоведущей дорожке, подходящей к каждому светодиоду и сделать дополнительные контактные площадки. Токоведущие дорожки на плате защищены слоем лака, который необходимо соскоблить лезвием ножа до меди, как на фотоснимке. Затем оголенные контактные площадки залудить припоем.

Подготавливать печатную плату для монтажа резисторов и припаивать их лучше и удобнее, если плату закрепить на штатном рефлекторе. В этом случае поверхность линз светодиодов не будет царапаться, и удобнее будет работать.

Подключение диодной платы после ремонта и модернизации к аккумулятору фонаря показало достаточную для освещения и одинаковую яркость свечения всех светодиодов.

Не успел отремонтировать предыдущий фонарь, как в ремонт попал второй, с такой же неисправностью. На корпусе фонарика информации о производителе и технических характеристиках не нашел, но судя по почерку изготовления и причине поломки, производитель тот же, китайский Lentel.

По дате на корпусе фонарика и на аккумуляторе удалось установить, что фонарю уже четыре года и со слов его хозяина фонарь работал безотказно. Очевидно, что прослужил фонарик долго благодаря предупреждающей надписи «Не включать во время зарядки!» на откидной крышке, закрывающей отсек, в котором спрятана вилка для подключения фонаря к электросети для зарядки аккумулятора.

В этой модели фонаря светодиоды включены в схему по правилам, последовательно с каждым установлен резистор номиналом 33 Ом. Величину резистора легко узнать по цветовой маркировке с помощью онлайн калькулятора . Проверка мультиметром показала, что все светодиоды неисправны, резисторы тоже оказались в обрыве.

Анализ причины отказа светодиодов показал, что за счет сульфатации пластин кислотного аккумулятора его внутреннее сопротивление увеличилось и как следствие, напряжение его зарядки возросло в несколько раз. Во время зарядки фонарик был включен, ток через светодиоды и резисторы превысил предельный, что и привело к выходу их из строя. Пришлось заменить не только светодиоды, но и все резисторы. Исходя из выше оговоренных условиях эксплуатации фонаря были для замены выбраны резисторы номиналом 47 Ом. Величину резистора для любого типа светодиода можно рассчитать с помощью онлайн калькулятора .

Переделка схемы индикации режима зарядки аккумулятора

Фонарь отремонтирован, и можно приступать к внесению изменений в схему индикации зарядки аккумулятора. Для этого необходимо перерезать дорожку на печатной плате зарядного устройства и индикации таким образом, чтобы цепочку HL1-R2 со стороны светодиода отсоединить от схемы.

Свинцово-кислотный AGM аккумулятор был доведен до глубокого разряда, и попытка зарядить его штатным зарядным устройством не привела к успеху. Пришлось аккумулятор заряжать с помощью стационарного блока питания с функцией ограничения тока нагрузки. На аккумулятор было подано напряжение 30 В, при этом он в первый момент времени потреблял ток всего несколько мА. Со временем ток начал возрастать и через несколько часов увеличился до 100 мА. После полной зарядки аккумулятор был установлен в фонарь.

Зарядка глубоко разряженных свинцово-кислотный AGM аккумуляторов в результате долгого хранения повышенным напряжением позволяет восстановить их работоспособность. Способ проверен мною на AGM аккумуляторах не один десяток раз. Новые аккумуляторы, нежелающие заряжаться от стандартных зарядных устройств, при зарядке от постоянного источника при напряжении 30 В восстанавливаются практически до первоначальной емкости.

Аккумулятор был несколько раз разряжен включением фонарика в рабочий режим и заряжен с помощью штатного зарядного устройства. Измеренный ток заряда составил 123 мА, при напряжении на выводах аккумулятора 6,9 В. К сожалению аккумулятор был изношен и его хватало для работы фонаря в течение 2 часов. То есть емкость аккумулятора составляла около 0,2 А×часа и для продолжительной работы фонаря необходима его замена.

HL1-R2 цепочка на печатной плате была удачно размещена, и понадобилось под углом перерезать всего одну токоведущую дорожку, как на фотоснимке. Ширина реза должна быть не менее 1 мм. Расчет номинала резистора и проверка на практике показала, что для стабильной работы индикатора зарядки аккумулятора необходим резистор номиналом 47 Ом мощностью не менее 0,5 Вт.

На фотоснимке представлена печатная плата с запаянным токоограничивающим резистором. После такой доработки индикатор заряда аккумулятора светится только в случае, если действительно происходит заряд аккумулятора.

Модернизация переключателя режимов работы

Для завершения работы по ремонту и модернизации фонарей необходимо выполнить перепайку проводов на выводах переключателя.

В моделях ремонтируемых фонарей для включения применен четырех позиционный переключатель движкового типа. Средний вывод на приведенной фотографии является общим. При положении движка переключателя в крайнем левом положении общий вывод подключается к левому выводу переключателя. При перемещении движка переключателя из крайнего левого положения на одну позицию вправо, общий его вывод подключается ко второму выводу и при дальнейшем перемещении движка последовательно к 4 и 5 выводам.

К среднему общему выводу (смотри фотографию выше) нужно припаять провод, идущий от положительного вывода аккумулятора. Таким образом, появится возможность подключать аккумулятор к зарядному устройству или светодиодам. К первому выводу можно припаять провод, идущий от основной платы со светодиодами, ко второму можно припаять токоограничивающий резистор R5 величиной 5,6 Ом для возможности переключения фонарика в энергосберегающий режим работы. К крайнему правому выводу припаять проводник, идущий от зарядного устройства. Таким образом будет исключена возможность включить фонарь во время зарядки аккумулятора.

Ремонт и модернизация
светодиодного аккумуляторного фонаря-прожектора «Фотон PB-0303»

Попал мне в ремонт еще один экземпляр из ряда светодиодных фонарей китайского производства под названием Светодиодный фонарь-прожектор «Фотон PB-0303». Фонарь при нажатии на кнопку включения не реагировал, попытка зарядить аккумулятор фонаря с помощью зарядного устройства к успеху не привела.

Фонарь мощный, дорогой, стоит около $20. По заявлению производителя световой поток фонаря достигает 200 метров, корпус выполнен из ударопрочного ABS-пластика, в комплекте имеется отдельное зарядное устройство и ремень для переноса на плече.

Светодиодный фонарь Фотон обладает хорошей ремонтопригодностью. Для получения доступа к электрической схеме достаточно открутить пластмассовое кольцо, удерживающее защитное стекло, вращая кольцо против часовой стрелки, если смотреть на светодиоды.

При ремонте любых электроприборов поиск неисправности всегда начинается с источника питания. Поэтому первым делом было измерено с помощью мультиметра, включенного в режим , напряжение на выводах кислотного аккумулятора. Оно составил 2,3 В, вместо 4,4 В положенных. Аккумулятор был полностью разряжен.

При подключении зарядного устройства напряжение на клеммах аккумулятора не изменялось, стало очевидным, что зарядное устройство не работает. Фонариком пользовались, пока аккумулятор полностью не разрядился, а затем он продолжительное время не эксплуатировался, что и привело к глубокой разрядке аккумулятора.

Осталось проверить исправность светодиодов и остальных элементов. Для этого был снять отражатель, для чего были откручены шесть саморезов. На печатной плате находилось всего три светодиода, ЧИП (микросхема) в виде капельки, транзистор и диод.

От платы и аккумулятора пять проводов уходило в ручку. Для того, чтобы разобраться в их подключении понадобилось ее разобрать. Для этого нужно крестовой отверткой открутить внутри фонаря два винта, которые были расположены рядом с отверстием, в которые уходили провода.

Для отсоединения ручки фонаря от его корпуса ее необходимо сдвинуть в сторону от винтов крепления. Делать это нужно аккуратно, чтобы не оторвать от платы провода.

Как оказалось в ручке небыло радиоэлектронных элементов. Два белых провода были припаяны к выводам кнопки включения/выключения фонаря, а остальные к разъему для подключения зарядного устройства. К 1 выводу разъема (нумерация условная) был припаян провод красного цвета, который вторым концом был припаян к плюсовому входу печатной платы. Ко второму контакту был припаян сине-белый проводник, который вторым концом был припаян к минусовой площадке печатной платы. К 3 выводу был припаян зеленый провод, второй конец которого был припаян к минусовому выводу аккумулятора.

Электрическая принципиальная схема

Разобравшись с проводами, спрятанными в ручке можно начертить электрическую принципиальную схему фонаря Фотон.

С отрицательного вывода аккумулятора GB1 напряжение подается на вывод 3 разъема Х1 и далее с его вывода 2 через сине-белый проводник поступает на печатную плату.

Разъем Х1 устроен таким образом, что когда штекер зарядного устройства в него не вставлен, то выводы 2 и 3 соединяются между собой. Когда штекер вставляется, то выводы 2 и 3 разъединяются. Таким образом, обеспечивается автоматическое отключение электронной части схемы от зарядного устройства, исключающей возможность случайного включения фонаря во время зарядки аккумулятора.

С положительного вывода аккумулятора GB1 напряжение подается на D1 (микросхема-чип) и эмиттер биполярного транзистора типа S8550. ЧИП выполняет только функцию триггера, позволяющего кнопкой без фиксации включать или выключать свечение светодиодов EL (⌀8 мм, цвет свечения – белый, мощность 0,5 Вт, ток потребления 100 мА, падение напряжения 3 В.). При первом нажатии на кнопку S1 с микросхемы D1 на базу транзистора Q1 подается положительное напряжение, он открывается и на светодиоды EL1-EL3 поступает питающее напряжение, фонарь включается. При повторном нажатии на кнопку S1, транзистор закрывается и фонарь выключается.

С технической точки зрения такое схемное решение безграмотно, так как повышает стоимость фонаря, снижает его надежность, и в дополнение за счет падения напряжения на переходе транзистора Q1 теряется до 20% емкости аккумулятора. Такое схемное решение оправдано при наличии возможности регулировки яркости светового луча. В данной модели вместо кнопки достаточно было поставить механический выключатель.

Вызвало удивление, что в схеме светодиоды EL1-EL3 подключены параллельно к аккумулятору как лампочки накаливания, без токоограничивающих элементов. В результате при включении через светодиоды проходит ток, величина которого ограничена только внутренним сопротивлением аккумулятора и при его полном заряде ток может превысить допустимый для светодиодов, что приведет выходу их из строя.

Проверка работоспособности электрической схемы

Для проверки исправности микросхемы, транзистора и светодиодов от внешнего источника питания с функцией ограничения тока было подано с соблюдением полярности напряжение постоянного тока 4,4 В непосредственно на выводы питания печатной платы. Величина ограничения тока была выставлена 0,5 А.

После нажатия кнопки включения светодиоды засветили. После повторного нажатия – погасли. Светодиоды и микросхема с транзистором оказались исправными. Осталось разобраться с аккумулятором и зарядным устройством.

Восстановление кислотного аккумулятора

Так как кислотный аккумулятор емкостью 1,7 А был полностью разряжен, а штатное зарядное устройство было неисправно то решил его зарядить от стационарного блока питания. При подключении аккумулятора для зарядки к блоку питания с установленным напряжением 9 В, ток заряда составил менее 1 мА. Напряжение было увеличено, до 30 В - ток возрос до 5 мА, и через час под таким напряжением составил уже 44 мА. Далее напряжение было снижено до 12 В, ток упал до 7 мА. После 12 часов заряда аккумулятора при напряжении 12 В ток поднялся до 100 мА, таким током и заряжался аккумулятор в течении 15 часов.

Температура корпуса аккумулятора была в пределах нормы, что свидетельствовало о том, что ток зарядки идет не на выделение тепла, а на накопление энергии. После заряда аккумулятора и доработки схемы, о которой речь пойдет ниже, были проведены испытания. Фонарь с восстановленным аккумулятором просветил беспрерывно 16 часов, после чего начала падать яркость луча и поэтому он был выключен.

Описанным выше способом мне приходилось неоднократно восстанавливать работоспособность глубоко разряженных малогабаритных кислотных аккумуляторов. Как показала практика, восстановлению подлежат только исправные аккумуляторы, о которых на некоторое время забыли. Кислотные аккумуляторы, которые выработали свой ресурс, восстановлению не подлежат.

Ремонт зарядного устройства

Измерение величины напряжения мультиметром на контактах выходного разъема зарядного устройства показало его отсутствие.

Судя по стикеру, наклеенному на корпус адаптера, он представлял собой блок питания, выдающий нестабилизированное постоянное напряжение величиной 12 В с максимальным током нагрузки 0,5 А. В электрической схеме небыло элементов, ограничивающих величину тока зарядки, поэтому возник вопрос, а почему в качестве зарядного устройства использовался обыкновенный блок питания?

Когда адаптер был вскрыт, то появился характерный запах горелой электропроводки, что свидетельствовало о том, что обмотка трансформатора сгорела.

Прозвонка первичной обмотки трансформатора показала, что она в обрыве. После разрезания первого слоя ленты, изолирующего первичную обмотку трансформатора, был обнаружен термопредохранитель, рассчитанный на температуру срабатывания 130°С. Проверка показала, что как первичная обмотка, так и термопредохранитель неисправны.

Ремонт адаптера был экономически не целесообразен, так как необходимо перемотать первичную обмотку трансформатора и установить новый термопредохранитель. Заменил его аналогичным, который был под рукой, на напряжение постоянного тока 9 В. Гибкий шнур с разъемом пришлось перепаять от сгоревшего адаптера.

На фотографии представлен чертеж электрической схемы сгоревшего блока питания (адаптера) светодиодного фонаря «Фотон». Адаптер для замены был собран по такой же схеме, только с выходным напряжением 9 В. Такого напряжения вполне достаточно для обеспечения требуемого тока заряда аккумулятора с напряжением 4,4 В.

Для интереса подключил фонарь к новому блоку питания и измерял ток зарядки. Величина его составила 620 мА, и это при напряжении 9 В. При напряжении 12 В ток был порядка 900 мА, значительно превышающий нагрузочную способность адаптера и рекомендуемый ток заряда аккумулятор. По этой причине от перегрева и сгорела первичная обмотка трансформатора.

Доработка электрической принципиальной схемы
светодиодного аккумуляторного фонаря «Фотон»

Для устранения схемотехнических нарушений с целью обеспечения надежной и долговременной работы в схему фонаря были внесены изменения и выполнена доработка печатной платы.

На фотографии представлена электрическая принципиальная схема переделанного светодиодного фонаря «Фотон». Синим цветом, показаны дополнительно установленные радиоэлементы. Резистор R2 ограничивает ток заряда аккумулятора до 120 мА. Для увеличения тока зарядки нужно уменьшить номинал резистора. Резисторы R3-R5 ограничивают и выравнивают ток, протекающий через светодиоды EL1-EL3 при свечении фонаря. Светодиод EL4 с последовательно включенным токоограничивающим резистором R1 установлен для индикации процесса зарядки аккумулятора, так как разработчиками конструкции фонаря об этом не позаботились.

Для установки на плате токоограничивающих резисторов печатные дорожки были перерезаны, как показано на фотографии. Ограничивающий ток заряда резистор R2 был припаян одним концом к контактной площадке, к которой до этого был припаян положительный провод, идущий от зарядного устройства, а отпаянный провод припаян ко второму выводу резистора. К этой же контактной площадке был припаян дополнительный провод (на снимке желтого цвета), предназначенный для подключения индикатора зарядки аккумулятора.

Резистор R1 и светодиод индикаторный EL4 были размещены в ручке фонаря, рядом с разъемом для подключения зарядного устройства X1. Вывод анода светодиода был припаян к выводу 1 разъема X1, а ко второму выводу, катоду светодиода токоограничивающий резистор R1. Ко второму выводу резистора был припаян провод (на фото желтого цвета), соединяющий его с выводом резистора R2, припаянного к печатной плате. Резистор R2, для простоты монтажа, можно было разместить и в ручке фонарика, но так как он при зарядке нагревается, то решил его разместить в более свободном пространстве.

При доработке схемы применены резисторы типа МЛТ мощностью 0,25 Вт, кроме R2, который рассчитан на 0,5 Вт. Светодиод EL4 подойдет любого типа и цвета свечения.

На этой фотографии показана работа индикатора зарядки во время зарядки аккумулятора. Установка индикатора позволила не только следить за процессом зарядки аккумулятора, но и контролировать наличие напряжения в сети, исправность блока питания и надежность его подключения.

Чем заменить сгоревшей ЧИП

Если вдруг ЧИП – специализированная микросхема без маркировки в светодиодном фонаре «Фотон», или аналогичном, собранном по подобной схеме, выйдет из строя, то для восстановления работоспособности фонаря ее можно успешно заменить механическим выключателем.

Для этого нужно удалить из платы микросхему D1, а вместо транзисторного ключа Q1 подключить обыкновенный механический выключатель, как показано на выше приведенной электрической схеме. Выключатель на корпусе фонаря можно установить вместо кнопки S1 или в любом другом подходящем месте.

Ремонт и переделка светодиодного фонаря
14Led Smartbuy Colorado

Перестал включаться светодиодный фонарь Smartbuy Colorado, хотя три батарейки типоразмера ААА были установлены новые.

Влагонепроницаемый корпус был выполнен из анодированного алюминиевого сплава, имел длину 12 см. Фонарик выглядел стильно и был удобен в эксплуатации.

Как проверить в светодиодном фонаре батарейки на пригодность

Ремонт любого электроприбора начинается с проверки источника питания, поэтому, не смотря на то, что в фонарь были установлены новые батарейки, ремонт следует начинать с их проверки. В фонаре Smartbuy батарейки устанавливаются в специальный контейнер, в котором с помощью перемычек соединены последовательно. Для того чтобы получить доступ к батарейкам фонарика нужно разобрать, вращая против часовой стрелки заднюю крышку.

Батарейки в контейнер необходимо устанавливать, соблюдая обозначенную на нем полярность. На контейнере тоже обозначена полярность, поэтому его нужно заводить в корпус фонаря стороной, на которой нанесен знак «+».

В первую очередь необходимо визуально проверить все контакты контейнера. Если на них имеются следы окислов, то контакты необходимо зачистить до блеска с помощью наждачной бумаги или соскоблить окисел лезвием ножа. Для исключения повторного окисления контактов их можно смазать тонким слоем любого машинного масла.

Далее нужно проверить пригодность батареек. Для этого, прикоснувшись щупами мультиметра, включенного в режим измерения постоянного напряжения , необходимо измерять напряжение на контактах контейнера. Три батарейки включены последовательно и каждая из них должна выдавать напряжение 1,5 В, следовательно напряжение на выводах контейнера должно составлять 4,5 В.

Если напряжение меньше указанного, то необходимо проверить правильность полярности батареек в контейнере и измерять напряжение каждой из них индивидуально. Возможно, села только одна из них.

Если с батарейками все в порядке, то нужно вставить, соблюдая полярность контейнер в корпус фонаря, закрутить крышку и проверить его на работоспособность. При этом надо обратить внимание на пружину в крышке, через которую передается питающее напряжение на корпус фонаря и с него прямо на светодиоды. На ее торце не должно быть следов коррозии.

Как проверить исправность выключателя

Если батарейки хорошие и контакты чистые, но светодиоды не светят, то нужно проверить выключатель.

В фонаре Smartbuy Colorado установлен кнопочный герметичный выключатель с двумя фиксированными положениями, замыкающий провод, идущий от положительного вывода контейнера батареек. При первом нажатии на кнопку выключателя его контакты замыкаются, а при повторном – размыкаются.

Так как в фонаре установлены батарейки, то проверить выключатель можно тоже с помощью мультиметра, включенного в режим вольтметра. Для этого нужно вращением против часовой стрелки, если смотреть на светодиоды, открутить его переднюю часть и отложить в сторону. Далее одним щупом мультиметра прикоснуться к корпусу фонарика, а вторым к контакту, который находится в глубине по центру пластиковой детали, показанной на фотографии.

Вольтметр должен показать напряжение 4,5 В. Если напряжение отсутствует нужно нажать кнопку выключателя. Если он исправен, то напряжение появится. В противном случае нужно ремонтировать выключатель.

Проверка исправности светодиодов

Если на предыдущих шагах поиска неисправность обнаружить не удалось, то на следующем этапе нужно проверить надежность контактов, подающих питающее напряжение на плату со светодиодами, надежность их пайки и исправность.

Печатная плата с запаянными в нее светодиодами фиксируется в головной части фонаря с помощью стального подпружиненного кольца, через которое по корпусу фонаря одновременно подается на светодиоды питающее напряжение от минусового вывода контейнера батареек. На фотографии кольцо показано со стороны, которой оно прижимает печатную плату.

Стопорное кольцо зафиксировано довольно крепко, и извлечь его удалось только с помощью приспособления, показанного на фотографии. Такой крючок можно выгнуть из стальной полоски своими руками.

После извлечения стопорного кольца печатная плата со светодиодами, которая изображена на фото, легко извлеклась из головной части фонаря. Сразу бросилось в глаза отсутствие токоограничивающих резисторов, все 14 светодиодов были включены параллельно и через выключатель непосредственно к батарейкам. Подключение светодиодов непосредственно к батарейке недопустима, так как величина протекающего через светодиоды тока ограничивается только внутренним сопротивлением батареек и может вывести светодиоды из строя. В лучшем случае сильно сократит срок их службы.

Так как в фонаре все светодиоды были включены параллельно, то проверить их с помощью мультиметра, включенного в режим измерения сопротивления не представлялось возможным. Поэтому на печатную плату было подано питающее постоянное напряжение от внешнего источника величиной 4,5 В с ограничением тока до 200 мА. Все светодиоды засветились. Стало очевидным, что неисправность фонаря заключалась в плохом контакте печатной платы с фиксирующим кольцом.

Ток потребления светодиодного фонаря

Для интереса измерял ток потребления светодиодами от батареек при включении их без токоограничительного резистора.

Ток составил более 627 мА. В фонарике установлены светодиоды типа HL-508H , рабочий ток которых не должен превышать 20 мА. 14 светодиодов включены параллельно, следовательно, суммарный ток потребления не должен превышать 280 мА. Таким образом, ток, протекающий через светодиоды, превысил номинальный более чем в два раза.

Такой форсированный режим работы светодиодов недопустим, так как ведет к перегреву кристалла, и как следствие, преждевременный выход светодиодов из строя. Дополнительным недостатком является быстрый разряд батареек. Их хватит, если раньше не перегорят светодиоды, не более чем на час работы.

Конструкция фонарика не позволяла впаять токоограничительные резисторы последовательно с каждым светодиодом, поэтому пришлось установить один общий на все светодиоды. Номинал резистора пришлось определять экспериментально. Для этого фонарик был запитан от штанных батареек и в разрыв положительного провода был включен амперметр последовательно с резистором номиналом 5,1 Ом. Ток составил около 200 мА. При установке резистора 8,2 Ом ток потребления составил 160 мА, что, как показала проверка, вполне достаточно для хорошего освещения на расстоянии не менее 5 метров. На ощупь резистор не нагревался, поэтому подойдет любой мощности.

Переделка конструкции

После проведенного исследования стало очевидным, что для надежной и долговечной работы фонаря необходимо дополнительно установить ограничивающий ток резистор и продублировать дополнительным проводником соединение печатной платы с светодиодами и фиксирующим кольцом.

Если раньше надо было, чтобы отрицательная шина печатной платы касалась корпуса фонаря, то в связи с установкой резистора, понадобилось исключить касание. Для этого с печатной платы по всей ее окружности, со стороны токоведущих дорожек с помощью надфиля был сточен угол.

Для исключения касания прижимного кольца к токоведущим дорожкам при фиксации печатной платы на нее были приклеены клеем «Момент» четыре резиновых изолятора толщиной около двух миллиметров, как показано на фотографии. Изоляторы можно изготовить из любого диэлектрического материала, например пластмассы или плотного картона.

Резистор был заранее припаян к прижимному кольцу, а к крайней дорожке печатной платы припаян отрезок провода. На проводник была надета изолирующая трубка, и затем провод припаян ко второму выводу резистора.

После простой модернизации фонаря своими руками он стал стабильно включаться и световой луч хорошо освещать предметы на расстоянии более восьми метров. Дополнительно срок службы батареек увеличился более чем в три раза, и многократно повысилась надежность работы светодиодов.

Анализ причин отказов отремонтированных китайских светодиодных фонарей показал, что все они вышли из строя из-за безграмотно разработанных электрических схем. Осталось только выяснить, сделано это намеренно, чтобы сэкономить на комплектующих и сократить срок эксплуатации фонарей (чтобы больше покупали новые), или в результате безграмотности разработчиков. Я склоняюсь к первому предположению.

Ремонт светодиодного фонаря RED 110

Попал в ремонт фонарик со встроенным кислотным аккумулятором китайского производителя торговой марки RED. В фонаре имелось два излучателя: – с лучом в виде узкого пучка и излучающий рассеянный свет.

На фотографии представлен внешний вид фонаря RED 110. Фонарь мне сразу понравился. Удобная форма корпуса, два режима работы, петля для подвески на шею, выдвигающаяся вилка подключения к сети для зарядки. В фонаре секция светодиодов рассеянного света светила, а узкого пучка – нет.

Для ремонта сначала было откручено кольцо черного цвета, фиксирующее рефлектор, а затем выкручен один саморез в зоне петли. Корпус легко разделился на две половинки. Все детали были закреплены на саморезах и легко снимались.

Схема зарядного устройства была выполнена по классической схеме . Из сети через токоограничивающий конденсатор емкостью 1 мкф напряжение подавалось на выпрямительный мост из четырех диодов и далее на выводы аккумулятора. Напряжение с аккумулятора на светодиод узкого луча подавалось через токоограничивающий резистор 460 Ом.

Все детали были смонтированы на односторонней печатной плате. Провода были припаяны непосредственно к контактным площадкам. Внешний вид печатной платы представлен на фотографии.

10 светодиодов бокового света были соединены параллельно. Напряжение питания на них подавалось через общий токоограничивающий резистор 3R3 (3,3 Ом), хотя по правилам для каждого светодиода нужно устанавливать отдельный резистор.

При внешнем осмотре светодиода узкого пучка дефектов обнаружено не было. При подаче питания через включатель фонарика с аккумулятора напряжение на выводах светодиода присутствовало, и он нагревался. Стало очевидным, что кристалл пробит, и это подтвердила прозвонка мультиметром . Сопротивление составило при любом подключении щупов к выводам светодиода 46 Ом. Светодиод был неисправен и требовалась его замена.

Для удобства работы от платы светодиода был отпаяны провода . После освобождения выводов светодиода от припоя оказалось, что светодиод намертво держится всей плоскостью обратной стороны на печатной плате. Для его отделения пришлось закрепить плату в настольных висках. Далее острый конец ножа установить в место соединения светодиода с платой и легонько ударить по ручке ножа молотком. Светодиод отскочил.

Маркировка на корпусе светодиода, как обычно, отсутствовала. Поэтому необходимо было определить его параметры и подобрать подходящий для замены. По габаритным размерам светодиода, напряжению аккумулятора и величине токоограничивающего резистора было определено, что для замены подойдет светодиод мощностью 1 Вт (ток 350 мА, падение напряжения 3 В). Из «Справочной таблицы параметров популярных SMD светодиодов» для ремонта был выбран светодиод LED6000Am1W-A120 белого свечения.

Печатная плата, на которой установлен светодиод выполнена из алюминия и одновременно служит для отвода тепла от светодиода. Поэтому при установке его необходимо обеспечить хороший тепловой контакт за счет плотного прилегания задней плоскости светодиода к печатной плате. Для этого перед запайкой на места контакта поверхностей была нанесена термопаста , которая применяется при установке радиатора на процессор компьютера.

Для того, чтобы обеспечить плотное прилегание плоскости светодиода к плате необходимо сначала положить его на плоскость и немного отогнуть вверх выводы, чтобы они отступали от плоскости на 0,5 мм. Далее выводы залудить припоем, нанести термопасту и установить светодиод на плату. Далее прижать его к плате (удобно это сделать отверткой с вынутой битой) и прогреть выводы паяльником. Далее убрать отвертку, ножом прижать в месте изгиба вывода его к плате и прогреть паяльником. После затвердевания припоя нож убрать. За счет пружинных свойств выводов светодиод будет плотно прижат к плате.

При установке светодиода необходимо соблюдать полярность. Правда в этом случае, если будет допущена ошибка, то можно будет поменять местами подающие напряжение провода. Светодиод припаян и можно проверить его работу и измерять потребляемый ток и падение напряжения.

Ток протекающий через светодиод составил 250 мА, падение напряжения 3,2 В. Отсюда потребляемая мощность (нужно умножить ток на напряжение) составила 0,8 Вт. Можно было увеличить рабочий ток светодиода уменьшив сопротивление 460 Ом, но я этого делать не стал, так как яркость свечения была достаточной. Зато светодиод будет работать в более легком режиме, меньше нагреваться и увеличится время работы фонарика от одной зарядки.

Проверка нагрева светодиода проработавшего в течении часа показала эффективный отвод тепла. Он нагрелся до температуры не более 45°С. Ходовые испытания показали достаточную дальность освещения в темноте, более 30 метров.

Замена кислотного аккумулятора в светодиодном фонаре

Вышедший из строя в светодиодном фонаре кислотный аккумулятор можно заменить как аналогичным кислотным, так и литий-ионным (Li-ion) или никель-металгидридными (Ni-MH) аккумуляторами типоразмера АА или ААА.

В ремонтируемых китайских фонарях были установлены свинцово-кислотные AGM аккумуляторы разных габаритных размеров без маркировки напряжением 3,6 В. По расчету емкость этих аккумуляторов составляет от 1,2 до 2 А×часов.

В продаже можно найти аналогичный кислотный аккумулятор российского производителя для ИБП 4V 1Ah Delta DT 401, который имеет напряжение на выходе 4 В при емкости 1 А×часа, стоимостью пару долларов. Для замены достаточно просто, соблюдая полярность, перепаять два провода.

Светодиодный фонарик.

http://ua1zh. *****/led_driver/led_driver. htm

Наступила осень, на улице уже темно, а лампочек в подъезде как не было, так и нет. Вкрутил... На следующий день - снова нет. Да, таковы реалии нашей жизни... Купил жене фонарик, но он оказался слишком большой для сумочки. Пришлось сделать самому. Схема не претендует на оригинальность, но, может, кому и сгодится - судя по инет_форумам, интерес к подобной технике не снижается. Предвижу возможные вопросы - "А не проще ли взять готовую микросхему наподобие ADP1110 и не заморачиваться?" Да, разумеется, намного проще,
вот только стоимость этой микросхемы в Чип&Дипе 120 рублей, минимальный заказ - 10шт и срок исполнения - месяц. Изготовление же данной конструкции заняло у меня ровно 1 час 12 минут, включая время на макетирование, при величине затрат 8 рублей на светодиод. Остальное у уважающего себя радиолюбителя всегда найдётся в хламовнике.

Собственно вся схема:

Ч естное слово, буду ругаться, если кто-то спросит - а на каком принципе всё это работает?

А ещё больше буду ругать ся, если потребуют печатку...

Ниже пример практического исполнения конструкции. Для корпуса взята подходящая коробочка из-под какой-то парфюмерии. При желании можно сделать фонарик ещё компактнее - всё определяется используемым корпусом. Сейчас вот думаю засунуть фонарик в корпус от толстого маркера.

Немного о деталях: Транзистор я взял КТ645. Просто вот такой под руку попался. Можно поэкспериментировать с подбором VT1, если есть время и тем самым слегка поднять КПД, но вряд ли можно достичь радикальной разницы с применённым транзистором. Трансформатор намотан на подходящем кольце из феррита с большой проницаемостью диаметром 10мм и содержит 2х20 витков провода ПЭЛ-0.31. Обмотки мотают сразу двумя проводами, можно без скрутки - это же не ШПТЛ... Выпрямительный диод - любой Шоттки, конденсаторы - танталовые smd на напряжение 6 вольт. Светодиод - любой сверхяркий белый на напряжение 3-4 вольта. При использовании в качестве батареи аккумулятора с номинальным напряжением 1.2 вольта ток через имеющийся у меня светодиод составлял 18мА, а при использовании сухой батареи с номиналом 1.5 вольта - 22 ма, что обеспечивает максимальную светоотдачу. В целом устройство потребляло примерно 30-35мА. Учитывая эпизодическое использование фонарика, батареи вполне может хватить и на год.

В момент подачи напряжения батареи на схему, падение напряжения на резисторе R1, включенным последовательно со светодиодом высокой яркости, равно 0 В. Следовательно, транзистор Q2 выключен, а транзистор Q1 находится в насыщении. Насыщенное состояние Q1 включает MOSFET транзистор, тем самым подавая напряжение батареи на светодиод через индуктивность. Так как ток, протекающий через резистор R1 возрастает, это включает транзистор Q2 и выключает транзистор Q1 и, следовательно, MOSFET транзистор. Во время выключенного состояния MOSFET транзистора, индуктивность продолжает обеспечивать питание светодиода через диод Шоттки D2. В качестве HB светодиода используется 1 Вт Lumiled светодиод белого свечения. Резистор R1 помогает управлять яркостью свечения светодиода. Увеличение номинала резистора R1 уменьшает яркость свечения. http://www. *****/shem/schematics. html? di=55155

Делаем современный фонарик

http://www. *****/schemes/contribute/constr/light2.shtml

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 30o 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 светамА, 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.

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.

Самодельный фонарик на светодиодах

Статья посвящается туристам-радиолюбителям, и всем, кто так или иначе сталкивался с проблемой экономичного источника освещения (например палатки в ночное время). Хотя в последнее время фонарями на светодиодах никого не удивишь, я все же поделюсь своим опытом в создании подобного прибора, а также постараюсь ответить на вопросы тех, кто захочет повторить конструкцию.

Примечание: статья рассчитана на "продвинутых" радиолюбителей, хорошо знающих закон Ома и державших в руках паяльник.

За основу был взят покупной фонарик "VARTA" с питанием от двух батареек типа АА:

https://pandia.ru/text/78/440/images/image006_50.jpg" width="600" height="277 src=">

А вот как выглядит схема в собранном виде:

опорных" точек служат ножки DIP-микросхемы.

Несколько пояснений к схеме: Электролитические конденсаторы - танталовые ЧИП. Они имеют низкое последовательное сопротивление, что несколько улучшает КПД. Диод Шоттки - SM5818. Дроссели пришлось соединить два в параллель, т. к. не оказалось подходящего номинала. Конденсатор С2 - К10-17б. Светодиоды - сверхяркие белые L-53PWC "Kingbright". Как видно на рисунке, вся схема легко уместилась в пустом пространстве светоизлучающего узла.
Выходное напряжение стабилизатора в данной схеме включения равно 3.3В. Поскольку падение напряжения на диодах в номинальном диапазоне токов (15-30мА) составляет около 3.1В, то лишние 200мВ пришлось высеять на резисторе, включенном последовательно с выходом. Кроме того, небольшой последовательный резистор улучшает линейность нагрузки и стабильность схемы. Связано это с тем, что диод имеет отрицательный ТКС, и при разогреве его прямое падение напряжения уменьшается, что приводит к резкому росту тока через диод, при питании его от источника напряжения. Разравнивать токи через параллельно включенные диоды не пришлось - различия яркости на глаз не наблюдалось. Тем более, что диоды были одного типа и взяты из одной коробки.
Теперь о конструкции светоизлучателя. Пожалуй, это самая интересная деталь. Как видно на фотографиях, светодиоды в схеме не запаяны намертво, а являются съемной частью конструкции. Это я решил сделать для того, чтобы не курочить фонарик, и при случае в него можно было бы вставить обычную лампочку. В результате долгих раздумий на предмет убиения двух зайцев родилась вот такая конструкция:

Думаю, что особых пояснений здесь не требуется. Потрошится родная лампочка от этого же фонарика, во фланце с 4-х сторон делаются 4 пропила (один там уже был). 4 светодиода располагаются симметрично по кругу с некоторым растопыром для большего угла охвата (пришлось немного подпилить их у основания). Плюсовые выводы (так получилось по схеме) припаиваются на цоколь возле пропилов, а минусовые вставляются изнутри в центральное отверстие цоколя, обрезаются и тоже пропаиваются. В результате получается такой вот "ламподиод", встающий на место обычной лампочки накаливания.

И в заключение, о результатах испытаний. Для тестирования были взяты полудохлые батарейки, чтобы быстрее довести их до финиша и понять, на что способен новоиспеченный фонарь. Измерялось напряжение батарей, напряжение на нагрузке и ток через нагрузку. Прогон начинался с напряжения батареи 2.5В, при котором светодиоды напрямую уже не горят. Стабилизация выходного напряжения (3.3В) продолжалась вплоть до снижения напряжения питания до ~1.2В. Ток нагрузки при этом составлял около 100мА (~ по 25мА на диод). Затем выходное напряжение начало плавно снижаться. Схема перешла в другой режим работы, при котором она уже не стабилизирует, а выдает на выход все, что может. В таком режиме она проработала до напряжения питания 0.5В! Выходное напряжение при этом упало до 2.7В, а ток со 100мА до 8мА. Диоды все еще горели, но их яркости хватало только на освещение замочной скважины в темном подъезде. После этого батарейки практически перестали разряжаться, т. к. схема перестала потреблять ток. Погоняв схему в таком режиме еще минут 10, мне стало скучно, и я ее выключил, т. к. дальнейший прогон интереса не представлял.

Яркость свечения сравнивалась с обычной лампочкой накаливания при такой же потребляемой мощности. В фонарик вставлялась лампочка 1В 0.068А, которая при напряжении 3.1В потребляла приблизительно такой же ток, что и светодиоды (около 100мА). Результат в пользу светодиодов однозначно.

Часть II. Немного о КПД или "Нет предела совершенству".

Прошло больше месяца с тех пор как я собрал свою первую схему для питания светодиодного фонарика и написал об этом в вышеизложенной статье. К моему удивлению, тема оказалась очень популярной, судя по количеству отзывов и посещений сайта. С тех пор у меня появилось некоторое понимание предмета:) , и я счел своим долгом подойти к теме более серьезно и провести более тщательные исследования. На эту мысль меня навело также и общение с людьми, решавшими подобные задачи. О некоторых новых результатах я и хочу рассказать.

Во-первых, мне следовало бы сразу измерить КПД схемы, который оказался подозрительно низким (около 63% при свежих батарейках). Во вторых, я понял главную причину такого низкого КПД. Дело в том, что те миниатюрные дроссели, что я использовал в схеме, имеют чрезвычайно высокое омическое сопротивление - около 1.5ом. Ни о какой экономии электроэнергии с такими потерями не могло быть и речи. В-третьих я обнаружил, что величина индуктивности и выходной емкости тоже сказываются на КПД, хотя и не так заметно.

Использовать стержневой дроссель типа ДМ как-то не хотелось из-за его большого размера, поэтому я решил изготовить дроссель самостоятельно. Идея проста - нужен маловитковый дроссель, намотанный относительно толстым проводом, и в то же время достаточно компактный. Идеальным решением оказалось кольцо из µ-пермаллоя с проницаемостью порядка 50. В продаже есть готовые дроссели на таких колечках, широко используемые во всевозможных импульсных БП. В моем распоряжении оказался такой дроссель на 10мкГ, имеющий 15 витков на кольце К10х4х5. Перемотать его не было никаких проблем. Индуктивность пришлось подобрать по измерению КПД. В диапазоне 40-90мкГ изменения были очень незначительные, меньше 40 - более заметные, а на 10мкГ стало совсем плохо. Поднимать выше 90мкГ я не стал, т. к. возрастало омическое сопротивление, а более толстый провод "раздувал" габариты. В итоге, более из эстетических соображений, я остановился на 40 витках провода ПЭВ-0.25, т. к. они ровно улеглись в один слой и получилось около 80мкГ. Активное сопротивление получилось около 0.2 ом, а ток насыщения по расчетам - более 3А, что хватает за глаза.. Выходной (а заодно и входной) электролит я заменил на 100мкФ, хотя без ущерба для КПД можно уменьшить и до 47мкФ. В результате конструкция претерпела некоторые изменения, что, впрочем, не помешало ей сохранить свою компактность:

Лабораторные работы" href="/text/category/laboratornie_raboti/" rel="bookmark">лабораторную работу и снял основные характеристики схемы:

	1. Зависимость выходного напряжения, измеренного на емкости С3, от входного. Эту характеристику я снимал и раньше и могу сказать, что замена дросселя на более добротный дала более горизонтальную полочку и резкий излом.
	2. Интересно было также проследить изменение потребляемого тока по мере разряда батареек. Хорошо видна типичная для ключевых стабилизаторов "отрицательность" входного сопротивления. Пик потребления пришелся на точку, близкую к опорному напряжению микросхемы. Дальнейший спад напряжения привел к снижению опоры, а значит и выходного напряжения. Резкий спад тока потребления в левой части графика вызван нелинейностью ВАХ диодов.
	3. Ну и наконец, обещаный КПД. Здесь он измерялся уже по конечному эффекту, т. е. по рассеиваемой мощности на светодиодах. (Процентов 5 теряется на балластном сопротивлении). Производители чипа не наврали - при правильной схеме положенные 87% он дает. Правда это только при свежих батарейках. По мере роста потребляемого тока КПД, естественно, снижается. В экстремальной точке он вообще падает до уровня паровоза. Рост КПД при дальнейшем снижении напряжения практической ценности не представляет, т. к. фонарик уже находится "на издыхании" и светит очень слабо.

Глядя на все эти характеристики можно сказать, что фонарь уверенно светит при спаде питающего напряжения до 1В без заметного снижения яркости, т. е. схема фактически отрабатывает трехкратную просадку напряжения. Обычная лампочка накаливания при таком разряде батарей уже вряд ли будет пригодна для освещения.

Если что-то кому-то осталось неясным - пишите. Отвечу письмом, и\или дополню данную статью.

Владимир Ращенко, E-mail: rashenko (at) inp. nsk. su

май, 2003г..

Велофара - что дальше?

Итак, первая фара построена, испытана и "обкатана". Каковы дальнейшие перспективные направления светодиодного фаростроения? Первым этапом, наверное, будет дальнейшее наращивание мощности. Планирую постройку 10-диодной фары с переключаемым режимом работы 5\10. Ну а дальнейшее улучшение качества требует применения сложных микроэлектронных компонентов. Например, мне кажется, неплохо бы избавиться от гасящих\выравнивающих резисторов - ведь на них теряется 30-40% энергии. И стабилизацию тока через светодиоды независимо от разряженности источника хотелось бы иметь. Наилучшим вариантом было бы последовательное включение всей цепочки светодиодов со стабилизацией тока. А чтобы не увеличивать количество последовательных батарей, нужно чтобы эта схема еще и напряжение увеличивала с 3 или 4,5 В до 20-25 В. Такие вот, так сказать, ТУ на разработку "идеальной фары".
Оказалось, специально для решения таких задач выпускаются специализированные ИС. Область их применения - управление светодиодами подсветки ЖК-мониторов для мобильных устройств - ноутбуки. сотовые телефоны и т. д. Вывел меня на эту информацию Дима gdt (at) ***** - СПАСИБО!

В частности, линейку ИС различного назначения для управления светодиодами выпускает фирма Maxim (Maxim Integrated Products, Inc), на сайте которой (http://www. ) была найдена статья "Solutions for Driving White LEDs" (Apr 23, 2002). Некоторые из этих "решений" отлично подойдут для велофары:

https://pandia.ru/text/78/440/images/image015_32.gif" width="391" height="331 src=">

Вариант 1 . Микросхема MAX1848, управление цепочкой из 3х светодиодов.

https://pandia.ru/text/78/440/images/image017_27.gif" width="477" height="342 src=">

Вариант 3: Возможна другая схема включения обратной связи - с делителя напряжения.

https://pandia.ru/text/78/440/images/image019_21.gif" width="534" height="260 src=">

Вариант 5. Максимальная мощность, несколько цепочек светодиодов, микросхема MAX1698

токовое зеркало", микросхема MAX1916.

https://pandia.ru/text/78/440/images/image022_17.gif" width="464" height="184 src=">

Вариант 8. Микросхема MAX1759.

https://pandia.ru/text/78/440/images/image024_12.gif" width="496" height="194 src=">

Вариант 10 . Микросхема MAX619 - пожалуй. самая простая схема включения. Работоспособность при падении входного напряжения до 2 В. Нагрузка 50 мА при Uвх.>3 В.

https://pandia.ru/text/78/440/images/image026_15.gif" width="499" height="233 src=">

Вариант 12 . Микросхема ADP1110 - по слухам, более распространена, чем MAXы, работает начиная с Uвх=1,15 В (!!! всего одна батарейка!!! ) Uвых. до 12 В

https://pandia.ru/text/78/440/images/image028_15.gif" width="446" height="187 src=">

Вариант 14 . Микросхема LTC1044 - очень простая схема подключения, Uвх=от1,5 до 9 В; Uвых= до 9 В; нагрузка до 200мА (но впрочем, типовое 60 мА)

Как видите, выглядит все это весьма заманчиво:-) Осталось только где-то найти эти микросхемы незадорого....

Ура! Найдена ADP1руб. с НДС) Строим новую мощную фару!

10 светодиодов, с переключением 6\10, пять цепочек по два.

MAX1848 White LED Step-Up Converter in SOT23

MAX1916 Low-Dropout, Constant-Current Triple White LED Bias Supply

Display Drivers and Display Power Application Notes and Tutorials

Charge Pump Versus Inductor Boost Converter for White LED Backlights

Buck/Boost Charge-Pump Regulator Powers White LEDs from a Wide 1.6V to 5.5V Input

Analog ICs for 3V Systems

На сайте Rainbow Tech: Maxim: Приборы DC-DC преобразования (сводная таблица)

На сайте Premier Electric: Импульсные регуляторы и контроллеры для ИП без гальв. развязки (сводная таблица)

На сайте Averon - микросхемы для источников питания (Analog Devices) - сводная таблица

Питание светодиодов с помощью ZXSC300 Давиденко Юрий. г. Луганск Адрес Email - david_ukr (at) ***** (замените (at) на @) Целесообразность использования светодиодов в фонарях, велофарах, в устройствах местного и дежурного освещениям на сегодняшний день не вызывает сомнений. Светоотдача и мощность светодиодов растет, а цены на них падают. Источников света, в которых вместо привычной лампы накаливания используются светодиоды белого свечения становиться всё больше и купить их не составляет труда. Магазины и рынки заполнены светодиодной продукцией китайского производства. Но качество этой продукции оставляет желать лучшего. По этому возникает необходимость в модернизации доступных (в первую очередь по цене) светодиодных источников света. Да и заменить лампы накаливания на светодиоды в добротных фонарях советского производства тоже имеет смысл. Надеюсь, что приведенная далее информация будет не лишней. Скачать статью в формате PDF - 1,95Мб (Что это такоеКб Как известно, светодиод имеет нелинейную вольтамперную характеристику с характерной "пяткой" на начальном участке. Рис. 1 Вольт-амперная характерисика светодиода белого свечения. Как мы видим, светодиод начинает светиться, если на него подано напряжение больше 2,7 В. При питании его от гальванической или аккумуляторной батареи , напряжение которой процессе эксплуатации постепенно уменьшается, яркость излучения будет изменяться широких пределах. Чтобы избежать, этого необходимо питать светодиод стабилизированным током. А ток должен быть номинальным для данного типа светодиода. Обычно для стандартных 5-мм светодиодов он составляет среднем 20 мА. По этой причине приходится применять электронные стабилизаторы тока, которые ограничивают стабилизируют ток, протекающий через светодиод. Часто бывает необходимо запитать светодиод от одного или двух элементов питания напряжением 1,2 – 2,5 В. Для этого используют повышающие преобразователи напряжения. Поскольку любой светодиод является, по сути, токовым прибором, точки зрения энергоэффективности выгодно обеспечивать прямое управление током, протекающим через него. Это позволяет исключить потери, возникающие на балластном (токоограничительном) резисторе. Одним из оптимальных вариантов питания различных светодиодов от автономных источников тока небольшого напряжения 1-5 вольт является использование специализированной микросхемы ZXSC300 фирмы ZETEX. ZXSC300 это импульсный (индуктивный) повышающий преобразователь DC-DC c частотно-импульсной модуляцией. Рассмотрим принцип работы ZXSC300. На рисунке Рис.2 показана одна из типовых схем питания белого светодиода импульсным током с помощью ZXSC300. Импульсный режим питания светодиода позволяет максимально эффективно использовать энергию, имеющуюся в батарейке или аккумуляторе. Кроме самой микросхемы ZXSC300 преобразователь содержит: элемент питания 1,5 В, накопительный дроссель L1, силовой ключ – транзистор VT1, датчик тока – R1. Работает преобразователь традиционным для него образом. В течение некоторого времени за счет импульса, поступающего с генератора G (через драйвер), транзистор VT1 открыт и ток через дроссель L1 нарастает по линейному закону. Процесс длиться до момента, когда на датчике тока - низкоомном резисторе R1 падение напряжение достигнет величины 19 мВ. Этого напряжения достаточно для переключения компаратора (на второй вход которого подано небольшое образцовое напряжение с делителя). Выходное напряжение с компаратора поступает на генератор, в результате чего силовой ключ VT1 закрывается и энергия, накопленная в дросселе L1, поступает в светодиод VD1. Далее процесс повторяется. Таким образом, из первичного источника питания в светодиод поступает фиксированные порции энергии, которые он преобразует в световую. Управление энергией происходит с помощью частотно-импульсной модуляции ЧИМ (PFM Pulse Frequency Modulation). Принцип ЧИМ заключается в том, что изменяется частота, а постоянным остаётся длительность импульса или паузы, соответственно, открытого (On-Time) и закрытого (Off-Time) состояния ключа. В нашем случаи неизменным остаётся время Off-Time, т. е. длительность импульса, при котором внешний транзистор VT1 находится в закрытом состоянии. Для контроллера ZXSC300 Toff составляет 1,7 мкс. Это время достаточно для передачи накопленной энергии из дросселя в светодиод. Длительность импульса Ton, в течение которого открыт VT1, определяется величиной токоизмерительного резистора R1, входным напряжением, и разницей между входным и выходным напряжением, а энергия, которая накапливается в дросселе L1, будет зависеть от его величины. Оптимальным считается, когда полный период Т равен 5мкс (Toff +Ton). Соответственна рабочая частота F=1/5мкс =200 кГц. При указанных на схеме Рис.2 номиналах элементов осциллограмма импульсов напряжения на светодиоде имеет вид Рис.3 вид импульсов напряжения на светодиоде. (сетка 1В/дел, 1мкс/дел) Немного подробнее об используемый деталях. Транзистор VT1 - FMMT617, n-р-n транзистор с гарантированным напряжением насыщения коллектор-эмиттер не более 100 мВ при токе коллектора 1 А. Способен выдерживать импульсный ток коллектора до 12 А (постоянный 3 А), напряжение коллектор-эмиттер 18 В, коэффициент передачи тока 150...240. Динамические характеристики транзистора: время включения/ выключения 120/160 нс, f =120 МГц, выходная емкость 30 пф. FMMT617 является лучшим коммутационным устройством, которое можно использовать совместно с ZXSC300. Он позволяет получить высокий КПД преобразования при входном напряжении меньше одного вольта. Накопительный дроссель L1. В качестве накопительного дросселя можно использовать как промышленные SMD Power Inductor, так и самодельные. Дроссель L1 должен выдерживать максимальный ток силового ключа VT1 без насыщения магнитопровода. Активное сопротивление обмотки дросселя не должно превышать 0,1 Ом иначе КПД преобразователя заметно снизиться. В качестве сердечника для самостоятельной намотки хорошо подходят кольцевые магнитопроводы (К10x4x5) от дросселей фильтров питания использующиеся в старых компьютерных материнских платах. На сегодняшний день б/у компьютерное «железо» можно приобрести по бросовым ценам на любом радиорынке. А «железо» - это неисчерпаемый источник разнообразный деталей для радиолюбителей. При самостоятельной намотки для контроля понадобится измеритель индуктивности. Токоизмерительный резистор R1. Низкоомный резистор R1 47мОм получен параллельным соединением двух SMD резисторов типоразмера1206 по 0,1 Ом. Светодиод VD1. Светодиод VD1 белого свечения с номинальным рабочим током 150 мА. В авторской конструкции используется два четырехкристальных светодиода соединенные параллельно. Номинальный ток одного из них составляет 100 мА, другого 60 мА. Рабочий ток светодиода определен путем пропускания через него, стабилизированного постоянного тока и контроля температуры катодного (минусового) вывода, который является радиатором и отводит тепло от кристалла. При номинальном рабочем токе температура теплоотводящего вывода не должна превышатьградусов. Вместо одного светодиода VD1 также можно использовать восемь параллельно соединенных стандартный 5 мм светодиодов с током 20 мА. Внешний вид устройства Рис. 4a. Рис. 4b. Показана на Рис. 5 Рис. 5 (размер 14 на 17 мм). При разработке плат для подобных устройств необходимо стремиться к минимальным значениям емкости и индуктивности проводника соединяющий К VT1 с накопительным дросселем и светодиодом, а также к минимальным индуктивности и активному сопротивлению входных и выходных цепей и общего провода. Сопротивление контактов и проводов через которые поступает напряжение питания должно быть тоже минимально. На следующих схемах Рис. 6 и Рис. 7 показан способ питания мощных светодиодов типа Luxeon с номинальным рабочим током 350 мА Рис. 6 Способ питания мощных светодиодов типа Luxeon Рис. 7 Способ питания мощных светодиодов типа Luxeon - ZXSC300 запитана от выходного напряжения. В отличие от рассмотренной ранее схемы здесь питание светодиода происходит не импульсным, а постоянным током . Это позволяет легко контролировать рабочий ток светодиода и КПД всего устройства. Особенность преобразователя на Рис. 7 заключается в том, что ZXSC300 запитана от выходного напряжения. Это позволяет ZXSC300 работать (после запуска) при снижении входного напряжения вплоть до 0,5 В. Диод VD1 - Шотки рассчитанный на ток 2А. Конденсаторы С1 и С3 - керамические SMD, С2 и С3 - танталовые SMD.Количество светодиодов последовательно соединенных.	Сопротивление токоизмерительного резистора, мОм.	Индуктивность накопительного дросселя, мкГн.

На сегодняшний день стали доступны в использовании мощные 3 – 5 Вт светодиоды различных производителей (как именитых так и не очень).

И в этом случаи применение ZXSC300 позволяет легко решить задачу эффективного питание светодиодов с рабочим током 1 А и более.

В качестве силового ключа в данной схеме удобно использовать подходящий по мощности n-канальный (работающий от 3 В) Power MOSFET, можно также использовать сборку серии FETKY MOSFET (с диодом Шотки в одном корпусе SO-8).

С помощью ZXSC300 и нескольких светодиодов можно легко вдохнуть вторую жизнь в старый фонарь. Модернизации был подвергнут аккумуляторный фонарь ФАР-3.

Рис.11

Светодиоды использовались 4-х кристальные с номинальным током 100 мА - 6 шт. Соединены последовательно по 3. Для управления световым потоком применены два преобразователя на ZXSC300, имеющих независимое вкл/выкл. Каждый преобразователь работает на свою тройку светодиод.

Рис.12

Платы преобразователей выполнены на двухстороннем стеклотекстолите, вторая сторона соединена с минусом питания.

Рис.13

Рис.14

В фонаре ФАР-3 в качестве элементов питания используются три герметичных аккумулятора НКГК-11Д (KCSL 11). Номинальное напряжение этой батареи 3,6 В. Конечное напряжение разряженной батареи составляет 3 В (1 В на элемент). Дальнейший разряд нежелателен т. к. это приводит к сокращению срока службы батареи. А дальнейший разряд возможен - преобразователи на ZXSC300 работают, как мы помним, вплоть до 0,9 В.

Поэтому для контроля напряжения на батарее было спроектировано устройство, схема которого показана на Рис. 15.

Рис.15

В данном устройстве используется недорогая доступная элементная база. DA1 - LM393 всем известный сдвоенный компаратор. Опорное напряжения 2,5 В получаем с помощью TL431 (аналог КР142ЕН19). Напряжение срабатывания компаратора DA1.1 около 3 В задаётся делителем R2 - R3 (для точного срабатывания возможно потребуется подбор этих элементов). Когда напряжение на батареи GB1 снижается до 3 В загорается красный светодиод HL1, если напряжение больше 3 В то HL1 гаснет и загорается зеленый светодиод HL2. Резистор R4 определяет гистерезис компаратора.

Печатная плата устройства контроля показана на Рис. 16 (размер 34 на 20 мм).

Если у вас возникли трудности с приобретением микросхемы ZXSC300, транзистора FMMT617 или низкоомных SMD резисторов 0,1 Ом, можно обращаться к автору на e-mail david_ukr (аt) *****

Вы можете приобрести следующие компоненты (доставка почтой)

	Элементы	Количество	Цена, $	Цена, грн
	Микросхема ZXSC 300 + транзистор FMMT 617
	Резистор 0,1 Ом SMD типоразмер 0805
	Печатная плата Рис. 8

Скачать статью в формате PDF - 1,95Мб Скачать статью в формате DjVU (Что это такоеКб

Делаем фонарик на светодиодах своими руками