Выбираем лучшие светодиоды для фонарика

Этапы сборки фонарика на ярком светодиоде

Наиболее эффективными считаются самодельные фонарики на сверхъярких светодиодах. Они отличаются надежностью, удобством и невысокими требованиями к питанию. Чтобы самодельный фонарик работал долго, рекомендуем соблюдать этапы сборки.

Самодельный фонарик.

Чертеж и схема

Обычные схемы фонарей с лампами энергозатратны и неудобны. Они не способны обеспечить нужный световой поток и не обладают большим ресурсом. Избавиться от недостатков помогут схемы для диодных источников освещения.

При разработке схемы фонарика со сверхярким светодиодом учитывайте, что он запитывается двумя батарейками типа АА или аккумуляторами. Лучше всего подойдет светодиод DFL-OSPW5111Р с высокой яркостью света, белым оттенком и рабочим током 80 мА.

Для стабилизации напряжения и предотвращения мерцаний в схему встраивают готовую микросхему ADP1110, способную функционировать от батареек с напряжением 2-12 В.Она имеет три вывода напряжения: 12 В, 5,5 В, 3,3 В.

Схема самодельного сверхъяркого фонарика со стабилизатором напряжения.

От батареек или аккумуляторов ток поступает на конденсатор большой емкости и обкладки чипа ADP1110. В качестве источников питания можно использовать батарейки «таблетки».

Ограничение пульсаций обеспечивает катушка индуктивности и диод Шотки. Диод создает барьерный эффект на переходе от металла к проводнику. Прямое сопротивление в данном случае очень мало, что увеличивает быстродействие.

Подбор инструментов и материала

Инструменты для создания самодельного фонарика.

Чтобы самостоятельно сделать фонарь со светодиодными источниками, потребуются:

  • Батарейки. Это могут быть плоские «таблетки», блоки типа АА или иные источники питания.
  • «Карман» для установки батарей. При работе с «таблетками» лучше всего подойдет «карман», демонтированный со старой материнской платы компьютера.
  • Яркие светодиоды. Количество и размер будут зависеть от конкретных требований.
  • Линзы для светодиода, для рассеивание света или фокусировки в один луч.
  • Корпус фонарика. Это может быть пластиковый контейнер, старый шприц или любой другой предмет, соответствующий технике безопасности.
  • Переключатель, с помощью которого на диод будет подаваться напряжение включения.
  • Стабилизатор напряжения. Это может быть готовый модуль из других электроприборов или комплект деталей для самостоятельной сборки.
  • Клей. В качестве скрепляющего состава можно использовать жидкие гвозди, эпоксидную смолу или стандартный суперклей.
  • Провода для соединения элементов конструкции в схему. Лучше подбирать медные кабели с лучшими показателями проводимости.
  • Нож или ножницы для резки проводов.

Сборка самодельного фонарика предполагает работу с электрическими схемами, потребуется паяльник и припой.

Китайский паяльник с зарядкой от usb.

Сборка фонарика

Этапы сборки:

  1. Из старой материнской платы компьютера необходимо извлечь карман батарейки, паяльником аккуратно отсоединяя все контакты от микросхемы. Слишком большое усилие может привести к повреждению контактов и сложностям при сборке конструкции. При выборе других источников питания карман для установки должен быть демонтирован с соответствующих приборов.

  2. Кнопку включения припаять к плюсовому контакту кармана. Для соединения используются медные провода.
  3. Ножка светодиода также припаивается ко второму контакту переключателя.
  4. Вторая ножка светодиода соединяется с минусовым полюсом кармана.

Собранная электрическая цепь прибора.

В итоге получим электрическую цепь, которая будет замыкаться при нажатии на кнопку переключателя. Для проверки работоспособности схемы вставить батарейку в карман и нажать на выключатель. Светодиод должен загореться.

Чтобы цепь была достаточно прочной, рекомендуется места соединений залить горячим клеем. Теперь нужно собрать конструкцию, поместив все элементы в корпус и закрепив на положенных местах. Корпус может представлять собой оболочку старого фонарика или пластиковый контейнер. Собранный подобным образом светильник не занимает много места и отлично справляется со своими задачами.

Корпус самодельного фонарика.

Для равномерности свечения без пульсаций потребуется интегрировать в цепь стабилизатор напряжения. Лучше использовать готовые микросхемы, последовательно подключая к ним соответствующие провода от источника питания и диодов. Иногда для стабилизации достаточно установить дополнительный резистор или конденсатор.

Как не допустить поломку

Чтобы фонарь мог прослужить максимально долго без неполадок, рекомендуется придерживаться некоторых правил:

  • Покупать изделия только от надежных изготовителей с хорошей репутацией. Выбор в пользу дешевых китайских моделей с высокой долей вероятности приведет к быстрому выходу из строя.
  • Условия эксплуатации прибора должны соответствовать конструкции. Если не предусмотрено качественной защиты от влаги или пыли, подвергать аппарат воздействию этих сред не рекомендуется. Это же касается температурного режима.
  • Аккумуляторы или батареи питания должны быть также высокого качества. Любые перепады напряжения или тока негативно влияют на ресурс изделия.
  • Желательно не оставлять устройство на долгое время включенным, если это не требуется. Каждая минута работы ускоряет деградацию кристалла, а также снижает емкость элемента питания.
  • Желательно избегать физического воздействия на устройство и минимизировать риски разрушения корпуса.

Соблюдение описанных рекомендаций позволит обеспечить стабильную работу фонарика с сохранением всех его эксплуатационных характеристик. При этом деградация осветительного прибора неизбежна, однако она займет гораздо больше времени.

Отремонтировать вышедший из строя фонарик в ряде случаев можно своими силами без обращения к специалистам. Это связано с простотой конструкции и широкими возможностями по замене компонентов.

Также читайте: Рейтинг налобных фонариков

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.

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.

Установка литий-ионного аккумулятора в LED фонарь

Прежде, чем приступать к работе нужно проверить работоспособность контроллера и аккумулятора.

На контроллер можно подавать напряжение без нагрузки. В таком случае на выходе устанавливается напряжение 4,2 В и на плате светит синий светодиод. Далее нужно проверить аккумулятор, подключив его к выходу контроллера и зарядив полностью. Во время зарядки будет светить красный светодиод, а когда аккумулятор зарядится – синий.

Целесообразно после зарядки провести ходовые испытания аккумулятора, подключить его вместо кислотного и посмотреть сколько времени просветит фонарь. У меня проработал 10 часов и продолжал светить. Больше не стал ждать, так как этого времени для моих задач вполне достаточно.

Новая электрическая схема LED фонаря

На следующем шаге разрабатывается новая электрическая принципиальная схема фонаря. Отрицательный провод является общим для всех узлов и аккумулятора. В левом положении переключателя SA1 общий его контакт соединяет аккумулятор с положительным выводом контроллера. При соединении среднего вывода с выводом 3 напряжение подается на плату узкого луча, а с выводом 4 на планку светодиодов рассеянного света.

Переключатель типа тумблер SA2 служит для выбора аккумулятора, от которого будут работать светодиоды. Так как в наличии имелось два аккумулятора, то решил в фонарь установить оба. На вопрос о допустимости параллельного включения литий-ионных аккумуляторов без специального контроллера однозначного ответа нет. Поэтому я решил пойти проверенным путем и предусмотрел возможность подключать аккумуляторы по отдельности.

Отдельное подключение каждого аккумулятора позволило не только обеспечить их работу и зарядку в оптимальных условиях, но и в процессе эксплуатации фонаря знать сколько времени он еще проработает. Зная сколько времени хватило для работы от одного аккумулятора, будет известно, сколько еще сможет просветить фонарь.

В дополнение, если выйдет из строя один из аккумуляторов, то это не приведет к потере работоспособности фонаря. Два отдельных блока светодиодов и два аккумулятора гарантируют, что вы никогда не останетесь в темноте.

Сборка фонаря на литий-ионном аккумуляторе

Теперь все подготовлено и можно приступать к модернизации фонаря – переделке его схемы для работы с литий-ионным аккумулятором.

Сначала от переключателя отпаиваются все провода и удаляется прежняя плата зарядного устройства.

В корпусе модернизируемого фонаря имелся отсек, предназначенный для короткого сетевого шнура, который закрывается откидной планкой со светодиодами рассеянного света. В него и был выведен рычаг тумблера SA2 выбора аккумулятора.

Для фиксации аккумуляторов был использован двухсторонний скотч, в виде двух полосок. Закрепить аккумуляторы можно и с помощью силикона.

Перед закреплением аккумуляторов и платы контроллера к ним были предварительно припаяны паяльником провода требуемой длины. В связи с тем, что два аккумулятора в одной половинке корпуса фонаря удобно не размещались, установил их по одному в каждой половинке корпуса. Плата контроллера к корпусу была закреплена с помощью двух винтов с гайками М2.

При припайке проводов к выводам аккумулятору нужно соблюдать осторожность, чтобы свободные концы проводов случайно не соприкоснулись и не закоротили его выводы

На фото показан фонарь после окончания монтажа. Осталось проверить его работу узлов и собирать.

Измерять ток зарядки включением амперметра в разрыв цепи после контроллера невозможно, так как внутреннее сопротивление прибора большое и результаты измерения будут не верными. У меня в наличии имеется USB тестер, с помощью которого можно узнать напряжение, подаваемое с зарядного устройства, текущий ток заряда, время заряда и емкость энергии, которую принял аккумулятор. Тестер показал, что контроллер заряжает аккумулятор током 0,42 А. Следовательно, контроллер заряжает аккумулятор нормально.

После сборки фонаря оказалось, что его красный корпус не пропускает свет синего цвета и узнать об окончании зарядки невозможно.

Пришлось фонарь разобрать и в зоне расположения индикаторных светодиодов сделать щелевое отверстие.

Теперь, когда аккумулятор зарядился, хорошо стало видно свечение светодиода синего цвета.

Какие светодиоды используют в мощных фонариках?

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

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

Такие вещи значительно превосходят светодиоды с китайских фонариков.

Какие светодиоды Cree в фонариках устанавливаются наиболее часто?

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

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

Давайте рассмотрим характеристики мощных светодиодов для фонариков.

Название Cree XM-L T6 Cree XM-L2 Cree XP-G2 Cree XR-E
Фото
U, В 2,9 2,85 2,8 3,3
I, мА 700 700 350 350
P, Вт 2 2 1 1
Рабочая температура, °C Ремонт фонариков

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

Для ремонта фонарика необходим минимальный набор инструментов:

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

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

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

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

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

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

Замена диода на фонареЗамена диода на фонаре

Какие светодиоды стоят в китайских фонариках?

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

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

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

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

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

Сравните оригинал и подделку cree

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

Сравнение китайской копии и оригинала Cree

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

Определение подделки по подложке для LED

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

Проверка работоспособности

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


Схема проверки работоспособности светильника.

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

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

Применение LED в автомобилях

LED продукция не обошла стороной индустрию автомобилей и аксессуаров для них. Каждое следующее поколения автомобилей имело всё больше источников светодиодного света в своей комплектации.

Изначально их устанавливали для подсветки приборной панели и индикации на ней, подсветки салона, свет при открытии дверей. Когда удалось добиться высоких показаний яркости их стали устанавливать в качестве габаритных огней, стоп-сигналов, ДХО. Вершиной развития стали лампы ближнего/дальнего света на светодиодах. Специальная конструкция светящегося элемента, источника питания, охлаждения позволила добиться этой цели.

Светодиоды имеют преимущества перед лампами накаливания:

  • Моментально зажигаются;
  • потребляют малый ток;
  • обеспечивают яркий световой поток.

К сожалению светодиоды очень требовательны к стабильности питающего тока. Во время движения напряжение бортовой сети может изменяться от 13 до 14.7 вольт, в зависимости от режима работы двигателя.

Как заменить светодиод

Порядок замены светодиодов в фонариках практически одинаков для всех моделей светильников. Они различаются лишь формой корпуса и количеством LED компонентов, но сам принцип от этого не меняется. Прежде всего, необходимо приготовить инструменты:

  • мультиметр;
  • паяльник;
  • припой и флюс;
  • отвертка;
  • пинцет.

Перечислены только самые необходимые инструменты, в процессе замены могут понадобиться и другие приспособления. Например, в некоторых типах корпусов нужен шестигранный ключ с отверстием в центре. За неимением такового обходятся обычными ножницами или штангенциркулем.

Процедура замены не составляет принципиальной сложности и не требует от пользователя большого опыта. Однако, базовые навыки работ с паяльником и некоторые познания понадобятся в любом случае. Рассмотрим порядок действий поэтапно.

Разбираем фонарь

Замена требует разборки корпуса фонарика. Сначала надо извлечь источники питания. В зависимости от конструкции, это могут быть пальчиковые батарейки типа ААА, литиевые аккумуляторы. В карманных или поисковых фонариках аккумуляторный отсек находится в задней части и оснащен собственной крышкой. У налобных светильников он может быть выносным, или представлять собой небольшое гнездо под аккумуляторы-таблетки.

Вторым действием станет демонтаж защитного стекла. Отвинчивается и снимается крышка в передней части. Стекло может быть жестко прикреплено к ней, или являться отдельной деталью. После этого необходимо удалить отражатель, который может быть зафиксирован резьбовым кольцом, или просто прижат защитным стеклом.

После этого становится виден проблемный светодиод, который подлежит замене.

Демонтаж светодиода

В некоторых моделях фонариков светодиод совмещен с отражателем в один узел. Отсоединить и поменять его проще, так как плата крепится к рефлектору двумя маленькими винтами. Это обычно делается на недорогих китайских фонариках. Более надежные поисковые или карманные виды собраны более сложным образом. Их приходится разбирать при помощи шестигранного ключа с отверстием по центру, остриями ножниц или раздвинутыми губками штангенциркуля

Важно, чтобы при извлечении не пострадали провода или детали платы

При помощи паяльника отпаивают контакты и пинцетом аккуратно вынимают светодиод

Важно, чтобы форма подложки нового элемента соответствовала размеру и конфигурации старого элемента. Иначе придется делать прорези под провода, для чего используют болгарку или дремель

Светодиод припаивают, обильно смазывают термопастой и вставляют в гнездо.

Сборка фонаря

Сборка производится в обратном порядке. Все нагревающиеся элементы — подложку, радиатор и прочие компоненты — покрывают термопастой

Для карманных фонариков это не так важно, но для мощных поисковых моделей исключить перегрев надо обязательно. Иногда приходится выпаивать старый терморезистор, который затем сложно прикрепить к подложке

Его обычно покрывают слоем термопасты и просто оставляют под платой. После того, как все элементы и крышки установлены, проверяют работоспособность фонарика. Если никаких проблем не возникло, замена светодиода считается удачно завершенной.

Критерии выбора

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

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

От этих параметров зависит качество работы фонаря.

Виды светодиодов

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

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

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

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

Какие диоды устанавливают в мощных фонариках

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

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

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

Цветовая температура

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

Цветовые характеристики светодиодов для фонариков:

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

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

Теплые оттенки подходят для подсветки.

Что значит CREE XM-L T6, XM-L2 U2 или XP-E Q5 маркировка светодиодовЧто значит CREE XM-L T6, XM-L2 U2 или XP-E Q5 маркировка светодиодов

Аккумуляторы

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

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

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

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

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

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

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

Отражатель и оптическая система

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

Оцените статью
Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Илья Коршунов
Наш эксперт
Написано статей
134
Добавить комментарий