Мощный фонарь светодиоды своими руками

Как сделать светодиодный фонарь своими руками?

Если по какой-либо причине нельзя воспользоваться стационарной электрической сетью, а в хозяйстве отсутствует переносной автономный светильник, то можно своими руками собрать светодиодный фонарь.

Преимущества LED светильников

Светодиодные осветительные элементы вытесняют с рынка привычные лампы накаливания. Это вызвано рядом преимуществ LED технологий:

1. Отдача света в полупроводниках происходит более интенсивно. Они превосходят лампы накаливания по освещенности в 8 раз, а также работают лучше, чем натриевые или энергосберегающие приборы.
2. За счет высокого коэффициента полезного действия по сравнению с распространенными лампочками светодиоды способны сэкономить от 60 до 90% электроэнергии. LED устройства расходуют меньше ресурсов, чем энергосберегающие (на 15-20%).
3. Стоимость обслуживания полупроводников ниже, так как они имеют небольшое количество отказов и сбоев. Светодиоды используются в сложных эксплуатационных условиях – для аварийных систем, на высотных архитектурных объектах, в конструкциях с дорогой установкой, в освещении мостов.
4. Новые приборы устанавливаются быстро, с немалой экономией по затратам на кабель, который в полупроводниках нужен меньшего диаметра.
5. Продолжительность службы LED устройств: более 15 лет при работе по 8 часов в сутки.
6. Для питания светодиодов применяют низкое напряжение. Это делает их монтаж и эксплуатацию безопаснее аппаратуры, рассчитанной на 220/380 В.
7. Полупроводники обладают хорошей устойчивостью к вибрации, повышенной механической прочностью, высокими температурными характеристиками.
8. Индекс цветопередачи полупроводниковых приборов превышает 80. Без потери энергии и использования фильтров устройства способны обеспечить глубокие и чистые цвета света.
9. LED приборы подходят для таймеров, датчиков объема, диммеров (регуляторов силы света). Светодиоды широко применяются в программируемой аппаратуре с изменяемой интенсивностью освещения.
10. В диодных изделиях отсутствуют ультрафиолетовое и инфракрасное излучения, свет монохроматический, нет стробирования и бликов. Это позволяет применять их в осветительных системах разного назначения, размеров и форм.
11. У светодиодов минимальное время запуска. Даже при морозной погоде прибор мгновенно набирает цветовую температуру и заданный уровень освещенности.
12. Из-за отсутствия вредных излучений и тепла полупроводники могут безопасно применяться в медицинских целях, а также для освещения помещений с людьми, животными и растениями.
13. Приборы перерабатываются после выслуги положенного срока без получения опасных для экологии веществ.

Схема аккумуляторного фонарика на светодиодах

Простые схемы с обычными лампами являются энергозатратными. Они обладают слабым световым потоком и приводят к быстрому выходу ламп из строя. Чтобы избавиться от указанных недостатков, применяют более сложные устройства с аккумуляторами вместо батареек и светодиодами, которые заменяют лампы накаливания.

Для улучшения рабочих характеристик фонаря в его цепь включают дополнительные элементы:

1. Зарядка осуществляется от сети 220 В через выпрямитель с использованием сглаживающего конденсатора С1. Схема сделана так, чтобы часть электроэнергии преобразовывалась в тепло и ограничивалось напряжение, прикладываемое к аккумулятору.
2. Для индикации процесса зарядки в схему включен светодиод VD1.
3. В качестве нагрузки в фонарике используют светодиоды.

Схема со сверхярким светодиодом DFL-OSPW5111Р

Для работы светодиодов в такой схеме используются 2 батарейки АА. DFL-OSPW5111Р отличается высокой яркостью света (30 cd). Требуемый для работы ток – 80 мА. Свечение прибора является белым.

В качестве стабилизатора напряжения часто используют готовый узел – микросхему ADP1110 (1111), которая относится к семейству переключающих регуляторов, способного функционировать от источников питания напряжением от 2 до 12 В. Устройство имеет стационарные выходы 12 В, 5,5 В, 3,3 В.

Возможно запрограммировать разные режимы работы микросхемы:

• 200 мА при 5 В, если использовать 12 В вход и режим снижения;
• 100 мА при 5 В от 3 В выхода и режим повышения.

Питание от батареек любых типов поступает на конденсатор постоянного тока относительно большой емкости и с его обкладок на ADP1110. В качестве источника энергии можно использовать, например, «таблетки».

Для дополнительной фильтрации напряжения и ограничения пульсаций тока в схеме используют катушку индуктивности и диод Шотки. В последнем за счет перехода металл-проводник возникает барьерный эффект. Прибор характеризуется малым прямым сопротивлением, повышенным быстродействием и небольшой емкостью перехода.

Необходимые состовляющие для сборки

Для сборки фонарика своими руками понадобится:

• провода медные;
• батарейки («таблетки») или аккумулятор;
• светодиоды;
• устройство для размещения источника питания;
• паяльник и припой;
• нож;
• клей – жидкие гвозди, эпоксидная смола, суперклей (лучше иметь пистолет для его точного нанесения);
• выключатель;
• детали стабилизатора напряжения в зависимости от схемы (можно использовать микромодуль подзарядки, например, ТР4056; или собрать цепь из отдельных элементов самостоятельно);
• корпус фонарика;
• линзы для светодиода.

Как собрать своими руками?

Собрать светодиодный фонарь несложно при наличии минимальных навыков работы с паяльником. Например, можно воспользоваться старой материнской платой персонального компьютера и выпаять из нее «карман» для фиксации батареи питания. Это следует делать аккуратно, чтобы не повредить поверхность и контакты.

Корпус небольшого фонарика можно сделать из шприца. Для этого нужно малярным ножом срезать конус, на который устанавливается игла, и вынуть поршень.

Чтобы избежать перегрева светодиода, из алюминиевой пластинки нужно вырезать радиатор по размеру линзы. С помощью суперклея корпус держателя линзы соединяют с алюминиевым радиатором.

Медной проволокой пропаять контакты диода. В качестве изоляции можно воспользоваться термокембриком и зажигалкой.

Часть с линзой и светодиодом следует закрепить с помощью клея к корпусу из шприца.

Контакты светодиода соединяем с контактами аккумулятора и вставляем во внутрь конструкции.

Если плата модуля зарядки не помещается в оставшуюся часть шприца, ее можно разделить на две части и соединить между собой скотчем. Разорванные контакты следует пропаять медной проволокой.

Микровыключатель через резистор требуется подсоединить к плате модуля зарядки. Остальные контакты модуля расключаются в соответствии со схемой.

На поверхности после сборки фонарика должны остаться разъем micro-usb и кнопка выключателя. При правильном выполнении работ от одной зарядки такой фонарик будет работать 10-12 часов.

Доработка готового светодиодного фонаря

В некоторых случаях проще купить недорогой готовый фонарик на светодиодах и с помощью небольших усовершенствований сделать более совершенную модель.

Например, в устройстве HG-528 HUAGE и подобных ему по схемным решением фонарях, часто выходят из строя диоды EL1-EL5. Проблема возникает из-за того, что хозяева часто забывают отключить полупроводниковые элементы при зарядке от сети.

Свой фонарик можно переделать так, что произвести зарядку будет невозможно, если не изменить положение переключателя SA1 так, чтобы отключить светодиоды. Кроме этого, недолговечные аккумуляторы этих устройств можно заменить на более энергоемкие литий-ионные приборы от мобильных телефонов. Для чего из фонаря удаляются выпрямительные диоды VD1-VD4 и фильтр, состоящий из емкости С1 и двух резисторов R1, R2.

На освободившееся место размещают после небольшого выпиливания пластиковых деталей корпуса аккумулятор от сотового. Последний медным проводом соединяется со схемой прибора.

У Lentel GL01 светодиодного аккумуляторного фонаря разработчиками допущена ошибка в электрической схеме, которая также приводит к выходу из строя устройство, если она включена на зарядку при не отключенных светодиодах. К тому же, параллельно включены 7 диодов, что является причиной неравномерности тока, протекающего через них во время работы фонарика за счет отличающихся вольт-амперных характеристик полупроводниковых элементов. Это приводит к частому перегоранию как самих светодиодов, так и резистора R4.

Если отдельные резисторы (45 – 55 Ом) включить с каждым светодиодом последовательно, и резистор R4 убрать из цепи, то величины токов выровняются. Чтобы исключить во время зарядки аккумулятора попадание напряжения на светодиоды зарядного устройства, нужно HL1 (индикатор) подключить к первому выводу SA1.

Как отремонтировать светодиодный фонарик?

Наиболее распространенными причинами поломок фонарей, в которых в качестве осветительных приборов используются светодиоды, являются:

• неисправности светодиодов;
• отсутствие в цепи питающего напряжения;
• поломка выключателя;
• выход из строя проводов, которые идут от светодиода к аккумулятору;
• контакты, к которым подключены элементы питания, окислились;
• пробой или выгорание электронных элементов схемы.

Например, ремонт светодиодного фонарика-ручки часто связан с заменой транзистора КТ315, который в схеме включен последовательно с одной из обмоток высокочастотного трансформатора Т1. Параллельно транзистору расположен светодиод VD1, являющийся нагрузкой блокинг-генератора.

Выбор разработчиками такого элемента, как КТ315, связан с его низкой стоимостью. Поэтому при ремонте устройства вместо установленного проводникового прибора можно использовать другие типы транзисторов с частотой более 200 МГц.

Если необходимо заменить трансформатор, то понадобится проволока 0,2 мм диаметром.

Нужно намотать по 20 витков для каждой обмотки в случае, когда используется ферромагнитное кольцо. При отсутствии последнего подойдет цилиндр, на который потребуется намотать обмотки уже по 100 витков каждая.

Ремонт прибора следует начинать с внешнего осмотра осветительных и электронных элементов цепи, проводов. При отсутствие явных признаков неисправности – выгоревших деталей, оборванных соединений, наличия налета и окислов, нарушающих нормальный электрический контакт, – понадобятся измерительные приборы, с помощью которых можно обнаружить вышедшие из строя электронные части.

Источник

МОЩНЫЕ СВЕТОДИОДНЫЕ ФОНАРИКИ

Первый вариант схемы фонарика

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

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

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

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

Приступим ко второму варианту диодного фонаря

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

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

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

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

Третий вариант LED фонаря

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

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

LED фонарь в действии:

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

Источник