Поработав около года, мой налобный фонарь LED Headlight XM-L T6 стал включаться через раз, а то и вообще отключаться без команды. Вскоре перестал включаться совсем.
Первым делом я подумал, что отходит аккумулятор в батарейном отсеке.
Для подсветки тылового индикатора LED HEADLIGHT используется обычный SMD-светодиод красного цвета свечения. На плате обозначен, как LED. Он подсвечивает пластину из белого пластика.
Так как батарейный отсек находится с тыльной части головы, то в ночное время суток такой индикатор хорошо заметен.
Явно не помешает при велопрогулках и ходьбе вдоль дорожных трасс.
Через резистор в 100 Ом плюсовой вывод красного SMD-светодиода подключается к стоку MOSFET-транзистора FDS9435A. Таким образом, при включении фонаря напряжение поступает и на основной светодиод Cree XM-L T6 XLamp, и на маломощный SMD-светодиод красного цвета свечения.
С основными детальками разобрались. Теперь расскажу, что же сломалось.
При нажатии на кнопку включения фонаря было видно, что красный SMD светодиод начинает светить, но очень тускло. Работа светодиода соответствовала штатным режимам работы фонаря (максимальная яркость, низкая яркость и стробоскоп). Стало ясно, что управляющая микросхема U1 (FM2819) скорее всего исправна.
Раз она штатно реагирует на нажатие кнопки, то, возможно, проблема кроется в самой нагрузке - мощном белом светодиоде. Отпаяв провода, идущие на светодиод Cree XM-L T6, и подключив его к самодельному блоку питания, я убедился в его исправности.
При замерах оказалось, что в режиме максимальной яркости, на стоке транзистора FDS9435A всего 1,2V. Естественно, этого напряжения не хватало для питания мощного светодиода Cree XM-L T6, а вот красному SMD-светодиоду его было достаточно, чтобы его кристалл начал тускло светиться.
Стало ясно, что неисправен транзистор FDS9435A, который задействован в схеме как электронный ключ.
В замену транзистору ничего подбирать не стал, а купил оригинальный P-канальный PowerTrench MOSFET FDS9435A фирмы Fairchild. Вот его внешний вид.
Как видим, на этом транзисторе присутствует полная маркировка и отличительный знак фирмы Fairchild (F ), выпустившей данный транзистор.
Сравнив оригинальный транзистор с тем, что установлен на плате, мне в голову закралась мысль о том, что в фонаре установлена подделка или менее мощный транзистор. Возможно, даже брак. Всё-таки фонарь не успел отслужить и года, а силовой элемент уже "отбросил копыта".
Цоколёвка транзистора FDS9435A выглядит следующим образом.
Как видим, внутри корпуса SO-8 находится всего лишь один транзистор. Выводы 5, 6, 7, 8 объединены и являются выводом стока (D rain). Выводы 1, 2, 3 также соединены вместе и являются истоком (S ource). 4-ый вывод - это затвор (G ate). Именно на него приходит сигнал с управляющей микросхемы FM2819 (U1).
В качестве замены транзистору FDS9435A можно использовать APM9435, AO9435, SI9435. Всё это аналоги.
Выпаять транзистор можно как привычными методами, так и более экзотическими, например, сплавом Розе. Также можно применить метод грубой силы - подрезать ножом выводы, демонтировать корпус, а затем отпаять оставшиеся на плате выводы.
После замены транзистора FDS9435A налобный фонарь стал работать исправно.
На этом рассказ о ремонте закончен. Но, не будь я любопытным радиомехаником, то так и оставил бы всё, как есть. Работает и ладно. Но мне не давали покоя некоторые моменты.
Так как изначально я не знал, что микросхема с маркировкой 819L (24) это FM2819, то вооружившись осциллографом, я решил посмотреть, какой сигнал подаёт микросхема на затвор транзистора при разных режимах работы. Интересно же.
При включении первого режима на затвор транзистора FDS9435A с микросхемы FM2819 подаётся -3,4...3,8V, которое практически соответствует напряжению на аккумуляторе (3,75...3,8V). Естественно, на затвор транзистора подаётся отрицательное напряжение, так как он P-канальный.
При этом транзистор полностью открывается и напряжение на светодиоде Cree XM-L T6 достигает 3,4...3,5V.
В режиме минимального свечения (1/4 яркости) на транзистор FDS9435A с микросхемы U1 приходит около 0,97V. Это если проводить замеры рядовым мультиметром без наворотов.
На самом же деле в этом режиме на транзистор приходит сигнал ШИМ (широтно-импульсная модуляция). Подключив щупы осциллографа между "+" питания и выводом затвора транзистора FDS9435A, я увидел вот такую картину.
Картинка ШИМ-сигнала на экране осциллографа (время/деление - 0,5; V/деление - 0,5). Время развёртки - mS (миллисекунды).
Так как на затвор поступает отрицательное напряжение, то "картинка" на экране осциллографа переворачивается. То есть сейчас на фото в центре экрана показан не импульс, а пауза между ними!
Сама пауза длится около 2,25 миллисекунд (mS) (4,5 деления по 0,5mS). В этот момент транзистор закрыт.
Затем транзистор открывается на 0,75 mS. При этом на светодиод XM-L T6 поступает напряжение. Амплитуда каждого импульса составляет 3V. А, как мы помним, мультиметром я намерил всего лишь 0,97V. В этом нет ничего удивительного, так как мультиметром я мерил постоянное напряжение.
Вот этот момент на экране осциллографа. Переключатель время/деление установил на 0,1, чтобы лучше определить длительность импульса. Транзистор открыт. Не забываем про то, что на затвор приходит минус "-". Импульс перевёрнут.
S = (2,25mS + 0,75mS) / 0,75mS = 3mS / 0,75mS = 4. Где,
S - скважность (безразмерная величина);
Τ - период следования (миллисекунды, mS). В нашем случае период равен сумме включения (0,75 mS) и паузы (2,25 mS);
τ- длительность импульса (миллисекунды, mS). У нас это 0,75mS.
Также можно определить коэффициент заполнения (D), который в англоязычной среде называют Duty Cycle (часто встречается во всяких даташитах на электронные компоненты). Обычно он указывается в процентах %.
D = τ/Τ = 0,75/3 = 0,25 (25%). Таким образом, в режиме пониженной яркости светодиод включен лишь на четверть периода.
Когда делал подсчёты первый раз, то коэффициент заполнения у меня вышел 75%. Но потом, увидев в даташите на FM2819 строчку про режим 1/4 яркости, понял, что где-то облажался. Я просто перепутал паузу и длительность импульса местами, поскольку по привычке принял минус "-" на затворе за плюс "+". Поэтому и вышло всё наоборот.
В режиме "STROBE" мне не удалось посмотреть ШИМ сигнал, так как осциллограф аналоговый и довольно старый. Синхронизировать сигнал на экране и получить чёткое изображение импульсов мне не удалось, хотя было видно его наличие.
Типовая схема включения и цоколёвка микросхемы FM2819. Может, кому пригодится.
Не давали мне покоя и некоторые моменты, связанные с работой светодиода. Со светодиодными фонарями я раньше, как-то не имел дела, а тут захотелось разобраться.
Когда я полистал даташит на светодиод Cree XM-L T6, который установлен в фонаре, то понял, что номинал токоограничительного резистора маловат (0,13 Ом). Да, и на плате одно посадочное место под резистор было свободно.
Когда шерстил по интернетам в поисках информации о микросхеме FM2819, то видел фото нескольких печатных плат аналогичных фонарей. На одних были запаяны четыре резистора по 1 Ому, а на некоторых вообще SMD-резистор с маркировкой "0" (перемычка), что, на мой взгляд, вообще является преступлением.
Светодиод - это нелинейный элемент, и, поэтому, последовательно с ним необходимо включать токоограничивающий резистор.
Если заглянуть в даташит на светодиоды серии Cree XLamp XM-L, то можно обнаружить, что их максимальное напряжение питания составляет 3,5V, а номинальное 2,9V. При этом ток через светодиод может достигать величины в 3А. Вот график из даташита.
Номинальным током для таких светодиодов считается ток в 700 mA при напряжении в 2,9V.
Конкретно в моём фонаре ток через светодиод составил 1,2 A при напряжении на нём в 3,4...3,5V, что явно многовато.
Чтобы уменьшить прямой ток через светодиод я запаял вместо прежних резисторов четыре новых номиналом в 2,4 Ом (типоразмер 1206). Получил общее сопротивление в 0,6 Ом (мощность рассеивания 0,125W * 4 = 0,5W).
После замены резисторов прямой ток через светодиод составил 800 mA при напряжении в 3,15V. Так светодиод будет работать при более мягком тепловом режиме, и, надеюсь, прослужит долго.
Поскольку резисторы типоразмера 1206 рассчитаны на мощность рассеивания в 1/8W (0,125 Вт), а в режиме максимальной яркости на четырёх токоограничивающих резисторах рассеивается мощность около 0,5Вт, то от них желательно отвести излишнее тепло.
Для этого зачистил от зелёного лака медный полигон рядом с резисторами и напаял на него каплю припоя. Такой приём частенько применяется на печатных платах бытовой электронной аппаратуры.
После доработки электронной начинки фонаря покрыл печатную плату лаком PLASTIK-71 (электроизоляционный акриловый лак) для защиты от конденсата и влаги.
При расчётах токоограничительного резистора я столкнулся с некоторыми тонкостями. За напряжение питания светодиода стоит принимать напряжение на стоке MOSFET транзистора. Дело в том, что на открытом канале MOSFET-транзистора теряется часть напряжения из-за сопротивления канала (R (ds)on).
Чем выше ток, тем большее напряжение "оседает" по пути Исток-Сток транзистора. У меня при токе в 1,2А оно составило 0,33V, а при 0,8А - 0,08V. Также часть напряжения падает на соединительных проводах, которые идут с клемм аккумулятора на плату (0,04V). Казалось бы, такая мелочь, а в сумме набегает 0,12V. Так как под нагрузкой напряжение на Li-ion аккумуляторе проседает до 3,67...3,75V, то на стоке MOSFET"а уже 3,55...3,63V.
Ещё 0,5...0,52V гасит цепь из четырёх параллельных резисторов. В итоге на светодиод приходит напряжение в районе 3-ёх с небольшим вольт.
На момент написания этой статьи в продаже появилась обновлённая версия рассмотренного налобного фонаря. В нём уже встроена плата контроля заряда/разряда Li-ion аккумулятора, а также добавлен оптический датчик, который позволяет включать фонарь жестом ладони.
Идея о том, как переделать налобный фонарь в аккумуляторный возникла давно, особенно это актуально на рыбалке и при . Поскольку постоянно покупать батарейки невыгодно, в наш век мобильных телефонов. Вот поразмыслив и заказал нужные запчасти, о которых опишу ниже приступил к доработке налобного фонарика под аккумуляторы своими руками, используя китайскую схему с под зарядкой.Что делает возможным заряжать батарею и в автомобиле и от обычного микро USB современного телефона. Я заказываю обычно на Алиэкспрес хотя возможно найти и в магазинах но в 2 раза дороже.
Очень яркий и функциональный налобный фонарик, за такую стоимость но почему то сейчас не нашел такой в продаже 
Пробовал переделывать и такую модель, немного не удобно с монтажом кнопки и диодная пластина нагревается, пришлось изолировать от батареи кусочком пластика. Но в итоге фонарик исправно работает
Фонарик доставили на почту за 20 дней что порадовало:) .
Идея очень проста и под силу каждому, для этого потребуется лишь небольшая батарейка от старого сотового телефона, там установлен Li-Ion аккумулятор с защитой. По параметрам напряжения подходит идеально, светодиодный фонарик имеет диапазон по напряжению от 4,5 – 2В, а батарея 3,7В в заряженном состоянии 4,2В при этом имеет приличную емкость, которую можно увеличить, добавив параллельно еще одну батарею. Нужно только правильно определить контакты (на большинстве указаны плюс и минус) остается аккуратно подпаять контакты, чтоб не расплавить и избежать замыкания.
Проблема с зарядкой через обычный микро юсби решается просто, заказать маленькую плату стоимостью порядка 20 руб. Micro USB выполняет очень важную роль по контролю за зарядкой и отключением лед лампы при разрядке батареи.
В плате установлены светодиодные индикаторы, которые показывают цветом когда переделанный светодиодный фонарик зарядится. Таким образом доработка налобного китайского фонаря сводится к припайке проводков клемам.
Использую эту плату переделка любого фонарика на литий довольно просто, важно только знать, сколько вольт выдает батарея.
Плата для зарядки, приобреталась в интернет магазине с бесплатной доставкой Возможно для себя заказал сразу 10 штук поскольку она универсальна и можно использовать в детских игрушках.
Схема соединения батарей Параметры платы
- Входное напряжение с Micro USB: 5 В
- Зарядка напряжение отсечки: 4.2 В ± 1%
- Максимальный ток зарядки: 1000mA
- Аккумулятор в течение разряда защита от перенапряжения: 2.5 В
- Установлена защита от перегрузки по току ток: 3A
- Размер платы: 2.6*1.7 СМ
По факту, это отдельная плата которая используется в павербанке и если докупить usb выход то можно и заряжать телефон Приступим к переделке
Разобранный вид фонаря и первый этап сборки Теперь, про сама переделка фонарика под аккумулятор вместо батареек, большинстве фонарей используют 3 АА по 1,5в по размеру, сопоставим с мобильной батарейкой, и вполне помещается в основном корпусе, только придется расширить посадочное место. После несложных манипуляций выкрутив или вырезав все лишнее, монтируем на термоклей все детали по местам.
Схема переделки светодиодного фонаря 
Припаять все детали по местам с помощью термопистолета 
Если нужно, то можно увеличить емкость соединив 2 батареи 
Получаем модернизированный налобный фонарик с мини юсби входом
В заключение: светодиодный фонарь проработал активно 3 ночи на старых телефонных батарейках без подзарядки. Возможно и на больше бы хватило, до отсечки не испытывал. Литиевые батарейки не любят полной разрядки. В целом очень доволен по себестоимости в 140 руб. единственное, он очень яркий что не всегда нужно. Порадовало наличие индикаторов заряда на плате. При зарядке по usb светится красным когда батарея заряжена синим.
Таким способом можно переделать практический любой фонарик, вопрос только в размере батарейки. Например батарейки с Айфона неочень практичны и если оторвать контакты с платы подключения неаккуратно то они еще и не паяются.
Не используйте литиевые батарейки если они вздулись- это небезопасно!
Бывает такое, что на плате срабатывает защита, а вам нужно его оживить, в таком случае подайте напряжение с блока питания или павербанка. Если телефонные батарейки совсем старые, то налобном фонарик естественно быстрей сработает защита и он погаснет. Хотя батарейкам из старой Нокии (более 4 лет) исправно работают.
Экономить деньги при покупке и соответственно купить дешевле вполне (это когда % с покупки накапливаются). Так просто устанавливаете расширение для браузера и деньги постепенно сама копятся.
Полезная видео подборка по доработке фонарей
В качестве образца возьмём аккумуляторный фонарик фирмы "ДиК", «Люкс» или «Космос» (см. на фото). Этот карманный фонарик, малогабаритный, удобный в руке и с достаточно большим рефлектором - 55,8 мм в диаметре, светодиодная матрица которого имеет 5 белых светодиодов, что обеспечивает хорошее и большое пятно освещения.
Кроме того форма фонарика всем знакома, а многим ещё с детства, одним словом - бренд. Зарядное устройство находится внутри самого фонарика, стоит только снять сзади крышку и воткнуть его в розетку. Но, ни что не стоит на месте и эта конструкция фонарика тоже претерпела изменений, особенно его внутренняя начинка. Последняя модель на данный момент - ДИК АН 0-005 (или ДиК-5 ЕВРО).
Более ранние версии - это ДИК АН 0-002 и ДИК АН 0-003 отличаются тем, что в них стояли дисковые аккумуляторы (3 шт), Ni-Cd серии Д-025 и Д-026, ёмкостью 250 мА/часов, или в модели АН 0-003 - сборка уже более новых аккумуляторов Д-026Д с большей емкостью, 320 мА/ч и лампочки накаливания на 3,5 или 2,5 В, с током потребления 150 и 260 мА соответственно. Светодиод, для сравнения, потребляет около 10 мА и даже матрица из 5 штук - это 50 мА.
Конечно, при таких характеристиках фонарик не мог долго светить, его максимум хватало на 1 час, особенно первые модели.
Что же такого есть в последней модели фонарика ДИК АН 0-005?
Ну во-первых - светодиодная матрица из 5 светодиодов, в отличие от 3-х или лампочки накаливания, что даёт значительно больше света при меньшем токе потребления, а второе - в фонарике стоит всего лишь 1 пальчиковый современный Ni-MH аккумулятор на 1,2-1,5 В и ёмкостью от 1000 до 2700 мА/ч.
Некоторые спросят, а как же пальчиковый аккумулятор на 1,2 В может «зажечь» светодиоды, ведь чтобы они ярко светили надо примерно 3,5 В? По этой причине в более ранних моделях ставили последовательно 3 аккумулятора и получали 3,6 В.
Но, тут уже не знаю кто первый придумал, китайцы или кто-то другой, сделать преобразователь (умножитель) напряжения с 1,2 В до 3,5 В. Схема простая, в китайских фонариках это всего лишь 2 детали - резистор и радиодеталь похожая на транзистор с маркировкой - 8122 или 8116, или SS510, или SK5B. SS510 - это диод Шоттки.
Светит такой фонарик хорошо, ярко, и что не маловажно - долго, а циклов заряд-разряд не 150, как в предыдущих моделях, а на много больше, что увеличивает срок службы в разы. Но!! Чтобы светодиодный фонарик служил долго, надо вставлять его в розетку с 220 В в выключенном состоянии! Если этого правила не придерживаться то при зарядке можно легко сжечь диод Шоттки (SS510), а часто заодно и светодиоды.
Мне однажды пришлось ремонтировать фонарик ДИК АН 0-005. Не знаю точно, что послужило причиной выхода его из строя, но предполагаю, что воткнули его в розетку и забыли на несколько суток, хотя по паспорту заряжать надо не более 20 часов. Короче - вышел из строя аккумулятор, потёк, и сгорело 3 светодиода из 5, плюс преобразователь (диод) тоже перестал работать.
Аккумулятор пальчиковый на 2700 мА/ч у меня был, остался от старого фотоаппарата, светодиоды тоже, а вот найти деталь - SS510 (диод Шоттки), оказалось проблематично. Этот светодиодный фонарик скорее всего китайского происхождения и такую деталь наверное можно купить только там. И тогда решил слепить преобразователь напряжения из тех деталей что есть, т.е. из отечественных: транзистора КТ315 или КТ815, в/ч трансформатора и других (см. схему).
Схема не нова, она давно уже существует, я её только использовал в этом фонарике. Правда, вместо 2 радиодеталей, как у китайцев, у меня получилось 3, зато дармовые.
Электрическая схема, как видите, элементарная, самая сложная вещь - это намотать ВЧ-трансформатор на ферритовом кольце. Кольцо можно использовать со старого импульсного блока питания, от компьютера, или от энергосберегающей нерабочей лампочки (см. фото).
Внешний диаметр ферритового кольца 10-15 мм, толщина примерно 3-4 мм. Надо намотать 2 обмотки по 30 витков проводом 0,2-0,3 мм, т. е. мотаем сначала 30 витков, затем делаем отвод от середины и ещё 30. Если ферритовое кольцо берёте с платы люминесцентной лампочки - лучше использовать 2 штуки, сложить их вместе. На одном кольце тоже схема будет работать, но свечение будет слабее.
Сравнивал 2 фонарика на свечение, оригинальный (китайский) и переделанный по выше указанной схеме - различий в яркости почти не увидел. Преобразователь, кстати, можно вставить не только в аккумуляторный фонарик, а и в обычный, который работает от батареек, тогда можно будет запитывать его всего от 1 батарейки 1,5 В.
Схема зарядного устройства фонарика изменений почти не претерпела, за исключением номиналов некоторых деталей. Ток зарядки примерно 25 мА. При зарядке, фонарь надо отключать! И не клацать выключателем во время зарядки, поскольку напряжение зарядки более чем в 2 раза выше напряжения аккумулятора, и если оно пойдёт на преобразователь и усилится - светодиоды частично или полностью придётся менять...
В принципе, по выше указанной схеме, светодиодный фонарик легко можно сделать и своими руками, вмонтировав его, например, в корпус какого-нибудь старого, даже самого древнего фонарика, а можно сделать корпус и самому.
А чтобы не менять структуру выключателя старого фонарика, где использовалась маленькая лампочка накаливания на 2,5-3,5 В нужно разбить уже сгоревшую лампочку и к цоколю, вместо стеклянной колбы, припаять 3-4 белых светодиода.
А также, для зарядки, вмонтировать разъём под сетевой шнур, от старого принтера или приёмника. Но, хочу заострить ваше внимание, если корпус фонарика металлический - зарядное устройство туда не монтируйте, а сделайте его выносным, т.е. отдельно. Совсем не сложно вынуть пальчиковый аккумулятор из фонарика и вставить его в ЗУ. И не забывайте всё хорошо изолировать! Особенно в тех местах, где присутствует напряжение 220 В.
Думаю, после переделки старый фонарик прослужит вам ещё не один год...
Делаем фонарик на светодиодах своими руками
Светодиодный фонарик с 3-х
вольтовым конвертором для светодиода 0.3-1.5V 0.3-1.5
V
LED
FlashLight
Обычно, для работы синего или белого
светодиода требуется 3 - 3,5v,
данная схема позволяет запитать синий или белый светодиод низким напряжением от одной пальчиковой батарейки.
Normally, if you want to light up a blue or
white LED you need to provide it with 3 - 3.5 V, like from a 3 V lithium coin
cell.
Детали:
Светодиод
Ферритовое кольцо (диаметром ~10 мм)
Провод для намотки (20 см)
Резистор на 1кОм
N-P-N транзистор
Батарейка
Параметры используемого
трансформатора:
Обмотка, идущая на светодиод, имеет
~45 витков, намотанных проводом 0.25мм.
Обмотка, идущая на базу транзистора, имеет
~30 витков провода 0.1мм.
Базовый резистор в этом случае имеет
сопротивление около 2К.
Вместо R1 желательно поставить подстроечный
резистор, и добиться тока через диод ~22мА, при свежей батарейке измерить его
сопротивление, заменив потом его постоянным резистором полученного номинала.
Собранная схема обязана работать сразу.
Возможны только 2 причины, по которым
схема работать не будет.
1. перепутаны концы обмотки.
2. слишком мало витков базовой обмотки.
Генерация исчезает, при количестве витков <15.
Куски
проводов сложить вместе и намотать на кольцо.
Соединить между собой два конца
разных проводов.
Схему можно расположить внутри
подходящего корпуса.
Внедрение такой схемы в фонарь,
работающий от 3V
существенно продлевает, продолжительность его работы от одного комплекта
батареек.
Вариант исполнения фонаря от одной батарейки 1,5в.
Транзистор и сопротивление помещаются внутрь ферритового кольца
Белый светодиод работает от севшей батарейки ААА
Вариант модернизации «фонарик – ручка»
Возбуждение изображенного на схеме блокинг-генератора достигается трансформаторной связью
на Т1. Импульсы напряжения, возникающие в правой (по схеме)
обмотке складываются с напряжением источника питания и поступают на светодиод
VD1. Конечно, можно было бы исключить конденсатор и резистор в цепи базы
транзистора, но тогда возможен выход из строя VT1 и VD1 при использовании
фирменных батарей с низким внутренним сопротивлением. Резистор задает режим
работы транзистора, а конденсатор пропускает ВЧ составляющую.
В схеме использовался транзистор КТ315 (как самый дешевый, но можно и любой другой с граничной частотой от 200 МГц), сверхяркий светодиод. Для изготовления трансформатора потребуется кольцо из феррита (ориентировочный размер 10х6х3 и проницаемостью около 1000 HH). Диаметр проволоки около 0,2-0,3 мм. На кольцо наматываются две катушки по 20 витков в каждой.
Если нет кольца, то можно использовать аналогичный по объему и материалу цилиндр. Только придется мотать уже 60-100 витков для каждой из катушек.
Важный момент : мотать катушки нужно в разные стороны.
Фотографии фонарика:
выключатель находится в кнопке «авторучки», а серый металлический цилиндр проводит ток.
По типоразмеру батарейки делаем цилиндр.
Его можно изготовить из бумаги, или использовать отрезок любой жесткой трубки.
Проделываем отверстия по краям цилиндра, обматываем его залуженным проводом, пропускаем в отверстия концы проволоки. Фиксируем оба конца, но оставляем с одного из концов кусок проводника: чтобы можно было подсоединить преобразователь к спирали.
Кольцо из феррита не влезло бы в фонарь, поэтому использовался цилиндр из аналогичного материала.
Цилиндр из катушки индуктивности от старого телевизора.
Первая катушка - около 60 витков.
Потом вторая, мотается в обратную сторону опять 60 или около того. Витки скрепляются клеем.
Собираем преобразователь:
Все располагается внутри нашего корпуса: Распаиваем транзистор, конденсатор резистор, подпаиваем спираль на цилиндре, и катушку. Ток в обмотках катушки должен идти в разные стороны! То есть если вы мотали все обмотки в одну сторону, то поменяйте местами выводы одной из них, иначе генерация не возникнет.
Получилось следующее:
Все вставляем вовнутрь, а в качестве боковых заглушек и контактов используем гайки.
К одной из гаек подпаиваем выводы катушки, а к другой эмиттер VT1. Приклеиваем. маркируем выводы: там, где у нас будет вывод от катушек ставим « - », где вывод от транзистора с катушкой ставим «+» (чтобы было все как в батарейке).
Теперь следует изготовить «ламподиод».
Внимание: на цоколе должен быть минус светодиода.
Сборка:
Как
понятно из рисунка, преобразователь представляет собой «заменитель» второй
батарейки. Но в отличие от нее, он имеет три точки контакта: с плюсом
батарейки, с плюсом светодиода, и общим корпусом (через спираль).
Его местоположение в батарейном отсеке является определенным: он должен контактировать с плюсом светодиода.
Современный фонарик c режимом эксплуатации светодиода питанием постоянным стабилизированным током.
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 0,4V, 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 :
Вместо транзистора IRF510 можно применить IRF530, или любой n-канальный полевой ключевой транзистор на ток более 3А и напряжение более 30 В.
Диод D1 должен быть обязательно с барьером Шоттки на ток более 1А, если поставить обычный даже высокочастотный типа КД212, КПД снизится до 75-80%.
Катушка индуктивности 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 1А 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.
Светодиодный фонарь из калькулятора Б3-30
В основу преобразователя взята схема калькулятора Б3-30, в импульсном источнике питания которого используется трансформатор толщиной всего 5 мм, имеющий две обмотки. Использование импульсного трансформатора от старого калькулятора позволило создать экономичный светодиодный фонарь.
В результате получилась очень простая схема.
Преобразователь напряжения выполнен по
схеме однотактного генератора с индуктивной обратной связью на транзисторе VT1
и трансформаторе Т1. Импульсное напряжение с обмотки 1-2 (по принципиальной
схеме калькулятора Б3-30) выпрямляется диодом VD1 и подается на сверхъяркий
светодиод HL1. Конденсатор С3 фильтр. За основу конструкции взят фонарь
китайского производства рассчитанного на установку двух элементов питания типа
АА. Преобразователь монтируется на печатной плате из односторонне фольгированного
стеклотекстолита толщиной 1,5 мм
рис.2
размерами, заменяющими один
элемент питания и вставляемой в фонарь вместо него. К торцу платы обозначенной
знаком «+» припаивается контакт, изготовленный из двухсторонне фольгированного
стеклотекстолита диаметром 15мм, обе стороны соединяются перемычкой и
облуживаются припоем.
После установки на плату всех деталей торцевой контакт «+» и трансформатор Т1 заливаются термоклеем для увеличения прочности. Вариант компоновки фонаря показан на рис.3 и в конкретном случае зависит от типа используемого фонаря. В моем случае никакой доработки фонаря не потребовалось, отражатель имеет контактное кольцо, к которому подпаивается минусовой вывод печатной платы, а сама плата крепится к отражателю с помощью термоклея. Печатная плата в сборе с отражателем вставляется вместо одного элемента питания и зажимается крышкой.
В
преобразователе напряжения использованы малогабаритные детали. Резисторы типа
МЛТ-0,125, конденсаторы С1 и С3 импортные, высотой до 5 мм. Диод VD1 типа
1N5817 с барьером Шотки, при его отсутствии можно использовать любой
выпрямительный диод, подходящий по параметрам, желательно германиевый ввиду
более малого падения напряжения на нем. Правильно собранный преобразователь в
налаживании не нуждается, если не перепутаны обмотки трансформатора, в
противном случае поменяйте их местами. При отсутствии вышеуказанного
трансформатора его можно изготовить самостоятельно. Намотка производится на
ферритовое кольцо типоразмера К10*6*3 магнитной проницаемостью 1000-2000. Обе
обмотки наматываются проводом ПЭВ2 диаметром от 0,31 до 0,44 мм. Первичная
обмотка имеет 6 витков, вторичная 10 витков. После установки такого
трансформатора на плату и проверки работоспособности его следует закрепить на
ней с помощью термоклея.
Испытания фонаря с элементом питания типа АА представлены в таблице 1.
При испытании использовалась самая дешевая батарейка типа АА стоимостью всего 3 р. Начальное напряжение под нагрузкой составило 1,28 В. На выходе преобразователя напряжение, измеренное на сверхярком светодиоде 2,83 В. Марка светодиода неизвестна, диаметр 10 мм. Общий потребляемый ток 14 mА. Суммарное время работы фонаря составило 20 часов непрерывной работы.
При снижении напряжения на элементе питания ниже 1V яркость заметно падает.
| Время, ч | V батареи, В | V преобр., В |
| 0 | 1,28 | 2,83 |
| 2 | 1,22 | 2,83 |
| 4 | 1,21 | 2,83 |
| 6 | 1,20 | 2,83 |
| 8 | 1,18 | 2,83 |
| 10 | 1,18 | 2.83 |
| 12 | 1,16 | 2.82 |
| 14 | 1,12 | 2.81 |
| 16 | 1,11 | 2.81 |
| 18 | 1,11 | 2.81 |
| 20 | 1,10 | 2.80 |
Самодельный фонарик на светодиодах
Основа - фонарик «VARTA» с питанием от двух батареек типа АА:
Поскольку диоды имеют сильно нелинейную ВАХ необходимо оснастить фонарь схемой для работы на светодиоды, которая обеспечит постоянную яркость свечения по мере разряда батареи и сохранит работоспособность при возможно более низком напряжении питания.
Основа стабилизатора напряжения, это микромощный повышающий DC/DC конвертор MAX756.
По заявленным характеристикам он работает при снижении входного напряжения до 0.7В.
Схема включения - типовая:
Монтаж
выполнен навесным способом.
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 3.3V. Поскольку падение напряжения на диодах в номинальном диапазоне токов (15-30мА) составляет около 3.1V, то лишние 200мV пришлось гасить на резисторе, включенном последовательно с выходом.
Кроме этого, 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. Как видно на фотографиях, светодиоды в схеме не запаяны намертво, а являются съемной частью конструкции.
Потрошится
родная лампочка, и во фланце с 4-х сторон делаются 4 пропила
(один там уже был). 4 светодиода располагаются симметрично по кругу. Плюсовые
выводы (по схеме) припаиваются на цоколь возле пропилов, а
минусовые вставляются изнутри в центральное отверстие цоколя, обрезаются и тоже
пропаиваются. «Ламподиод», вставляется на
место обычной лампочки накаливания.
Тестирование:
Стабилизация выходного напряжения (3.3V) продолжалась вплоть до снижения напряжения питания до ~1.2V. 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 0.5V! Выходное напряжение при этом упало до 2.7В, а ток со 100мА до 8мА.
Немного о КПД.
КПД
схемы около 63% при свежих батарейках. Дело в том, что миниатюрные дроссели,
использованные в схеме, имеют чрезвычайно высокое омическое сопротивление -
около 1.5ом
Решение кольцо из µ-пермаллоя с проницаемостью порядка 50.
40 витков провода ПЭВ-0.25, в один слой - получилось около 80мкГ. Активное сопротивление около 0.2 Ом, а ток насыщения по расчетам - более 3А. Выходной и входной электролит меняем на 100мкФ, хотя без ущерба для КПД можно уменьшить и до 47мкФ.
Схема светодиодного фонаря на DC/DC конверторе фирмы Analog Device - ADP1110.
Стандартная типовая схема включения ADP1110.
Данная микросхема-конвертер, согласно спецификации фирмы-производителя, выпускается в 8 вариантах:
| Модель | Выходное напряжение |
| ADP1110AN | Регулируемое |
| ADP1110AR | Регулируемое |
| ADP1110AN-3.3 | 3.3 V |
| ADP1110AR-3.3 | 3.3 V |
| ADP1110AN-5 | 5 V |
| ADP1110AR-5 | 5 V |
| ADP1110AN-12 | 12 V |
| ADP1110AR-12 | 12 V |
Микросхемы с индексами «N» и «R» отличаются только типом корпуса: R компактнее.
Если вы купили чип с индексом -3.3, можете пропускать следующий абзац и переходить к пункту «Детали».
Если нет - представляю вашему вниманию еще одну схему:
В ней добавлены две детали, позволяющие получить на выходе требуемые 3,3 вольта для питания светодиодов.
Схему можно улучшить, приняв во внимание, что для работы светодиодам нужен источник тока, а не напряжения. Изменения в схеме, что бы она выдавала 60мА (по 20 на каждый диод), а напряжение диоды нам выставят автоматически, те самые 3.3-3.9V.
резистор R1 служит для измерения тока. Преобразователь так устроен, что когда напряжение на выводе FB (Feed Back) превысит 0.22V, он закончит повышать напряжение и ток, значит номинал сопротивления R1 легко рассчитать R1 = 0.22В/Iн, в нашем случаи 3.6Ом. Такая схема помогает стабилизировать ток, и автоматически выбрать необходимое напряжение. К сожалению, на этом сопротивлении будет падать напряжение, что приведет к снижению КПД, однако, практика показала, что оно меньше чем превышение, которое мы выбрали в первом случаи. Я измерял выходное напряжение, и оно составило 3.4 - 3.6В. Параметры диодов в таком включении также должны быть по возможности одинаковыми, иначе суммарный ток в 60мА, распределился между ними не поровну, и мы опять, получим разную светимость.
Детали
1. Дроссель подойдет любой от 20 до 100 микрогенри с маленьким (меньше 0.4 Ома) сопротивлением. На схеме указано 47 мкГн. Его можно сделать самому - намотать около 40 витков провода ПЭВ-0.25 на кольце из µ-пермаллоя с проницаемостью порядка 50, типоразмера 10х4х5.
2. Диод Шоттки. 1N5818, 1N5819, 1N4148 или аналогичные. Analog Device НЕ РЕКОМЕНДУЕТ использовать 1N4001
3. Конденсаторы. 47-100 микрофарад на 6-10 вольт. Рекомендуется использовать танталовые.
4. Резисторы. Мощностью 0,125 ватта сопротивлением 2 Ома, возможно 300 ком и 2,2 ком.
5. Светодиоды. L-53PWC - 4 штуки.
Преобразователь напряжения для питания светодиода DFL-OSPW5111Р белого свечения с яркостью 30 Кд при токе 80 мА и шириной диаграммы направленности излучения около 12°.
Ток, потребляемый от батареи напряжением 2,41V, - 143мА; при этом через светодиод протекает ток около 70 мА при напряжении на нем 4,17 В. Преобразователь работает на частоте 13 кГц, электрический КПД составляет около 0,85.
Трансформатор Т1 намотан на кольцевом магнитопроводе типоразмера К10x6x3 из феррита 2000НМ.
Первичную и вторичную обмотки трансформатора наматывают одновременно (т. е. в четыре провода).
Первичная обмотка содержит - 2x41 витка провода ПЭВ-2 0,19,
Вторичная обмотка содержит - 2x44 витка провода ПЭВ-2 0,16.
После намотки выводы обмоток соединяют в соответствии со схемой.
Транзисторы КТ529А структуры p-n-p можно заменить на КТ530А структуры n-p-n, в этом случае необходимо изменить полярность подключения батареи GB1 и светодиода HL1.
Детали размещают на рефлекторе, используя навесной монтаж. Обратите внимание на то, чтобы был исключён контакт деталей с жестяной пластиной фонаря, подводящей «минус» батареи GB1. Транзисторы скрепляют между собой хомутом из тонкой латуни, который обеспечивает необходимый отвод тепла, и затем приклеивают к рефлектору. Светодиод размещают взамен лампы накаливания так, чтобы он выступал на 0,5... 1 мм из гнезда для её установки. Это улучшает отвод тепла от светодиода и упрощает его монтаж.
При первом включении питание от батареи подают через резистор сопротивлением 18...24 Ом чтобы не вывести из строя транзисторы при неправильном подключении выводов трансформатора Т1. Если светодиод не светит, необходимо поменять местами крайние выводы первичной или вторичной обмотки трансформатора. Если и это не приводит к успеху, проверяют исправность всех элементов и правильность монтажа.
Преобразователь напряжения для питания светодиодного фонаря промышленного образца.
Преобразователь напряжения для питания светодиодного фонаря
Схема
взята из руководства фирмы Zetex по применению микросхем ZXSC310.
ZXSC310 - микросхема драйвера светодиодов.
FMMT 617 или FMMT 618.
Диод Шоттки - практически любой марки.
Конденсаторы C1 = 2.2 мкФ и C2 = 10 мкФ для поверхностного монтажа, 2.2 мкФ величина, рекомендованная производителем, а С2 можно поставить примерно от 1 до 10 мкФ
Катушка индуктивности 68 микрогенри на 0.4 А
Индуктивность и резистор устанавливают
с одной стороны платы (где нет печати), все остальные детали - с другой.
Единственную хитрость представляет изготовление резистора на 150 миллиом. Его
можно сделать из железной проволоки 0.1 мм, которую можно добыть, расплетая
тросик. Проволочку следует отжечь на зажигалке, тщательно протереть мелкой
шкуркой, облудить концы и кусочек длиной около 3 см припаять в отверстия на
плате. Далее в процессе настройки надо, измеряя ток через диоды, двигать
проволочку, одновременно разогревая паяльником место ее припаивания к плате.
Таким образом, получается нечто вроде реостата. Добившись тока в 20 мА, паяльник убирают, а ненужный кусок проволочки обрезают. У автора вышла длина примерно 1 см.
Фонарик на источнике тока
Рис. 3. Фонарик на источнике тока, с автоматическим выравниванием тока в светодиодах, так что светодиоды могут быть c любым разбросом параметров (светодиод VD2 задает ток, который повторяют транзисторы VT2, VT3, таким образом, токи в ветвях будут одинаковыми)
Транзисторы конечно тоже должны быть одинаковыми, но разброс их параметров не так критичен, поэтому можно взять либо дискретные транзисторы, либо если сможете найти, три интегральных транзистора в одном корпусе, у них параметры максимально одинаковые. Проиграйтесь с размещением светодиодов, нужно подобрать пару светодиод-транзистор так что бы выходное напряжение было минимально, это повысит КПД.
Введение транзисторов выровняло яркость, однако они имеют сопротивление и на них падает напряжение, что вынуждает преобразователь повышать уровень выходного до 4В, для снижения падения напряжения на транзисторах можно предложить схему на рис.4, это модифицированное токовое зеркало, вместо опорного напряжения Uбэ=0.7В в схеме на рис.3 можно воспользоваться встроенным в преобразователем источником 0.22В, и поддерживать его в коллекторе VT1 при помощи операционика, также встроенным в преобразователь.
Рис. 4. Фонарик на источнике тока, с автоматическим выравниванием тока в светодиодах, и с улучшенным КПД
Т.к. выход операционника имеет тип «открытый коллектор» его необходимо «подтянуть» к питанию, что делает резистор R2. Сопротивления R3, R4 выполняют функции делителя напряжения в точке V2 на 2, таким образом операционник поддержит в точке V2 напряжение 0.22*2 = 0.44В, что меньше чем в предыдущем случаи на 0.3В. Брать делитель еще меньше, чтобы понизить напряжение в точке V2, нельзя т.к. биполярный транзистор имеет сопротивление Rкэ и при работе на нем будет падать напряжение Uкэ, чтобы транзистор правильно работал V2-V1 должно быть больше Uкэ, для нашего случая 0.22В вполне достаточно. Однако биполярные транзисторы можно заменить полевыми, в которых сопротивление сток исток гораздо меньше, это даст возможность уменьшить делитель, так чтобы, сделать разность V2-V1 совсем незначительной.
Дроссель. Дроссель нужно брать с минимальным сопротивлением, особое внимание следует уделить максимальному допустимому току он должен быть порядка 400 -1000 мА.
Номинал не играет такой роли как максимальный ток, поэтому Analog Devices рекомендует, что-то между 33 и 180мкГн. В данном случаи, теоретически, если не обращать внимание на габариты, то чем больше индуктивность, тем лучше по всем показателем. Однако на практике это не совсем так, т.к. мы имеем не идеальную катушку, она имеет активное сопротивление и не линейна, кроме того, ключевой транзистор при низких напряжениях уже не выдаст 1.5А. Поэтому лучше попробовать несколько катушек разного типа, конструкции и разного номинала, что бы выбрать катушку, при которой самый высокий КПД, и самое маленькое минимальное входное напряжение, т.е. катушку, с которой фонарик будет светиться максимально долго.
Конденсаторы. C1 может быть любым. С2 лучше взять танталовым т.к. у него маленькое сопротивление это повышает КПД.
Диод Шотки. Любой на ток до 1А, желательно с минимальным сопротивлением и минимальным падением напряжения.
Транзисторы. Любые с током коллектора до 30 мА, коэф. усиления тока порядка 80 с частотой до 100Мгц, КТ318 подойдет.
Светодиоды. Можно белые NSPW500BS со свечением в 8000мКд от Power Light Systems .
Преобразователь напряжения ADP1110, или его замену ADP1073, для его использования схему на рис.3 нужно будет изменить, взять дроссель 760мкГ, а R1 = 0.212/60мА = 3.5Ом.
Фонарь на ADP3000-ADJ
Параметры:
Питание 2.8 - 10 В, КПД ок. 75%, два режима яркости - полный и половина.
Ток через диоды 27 мА, в режиме половинной яркости - 13 мА.
В схеме для получения высокого КПД желательно использовать чип-компоненты.
Правильно собранная схема в настройке не нуждается.
Недостатком схемы является высокое (1,25V) напряжение на входе FB (вывод 8).
В настоящее время выпускаются DC/DC конвертеры с напряжением FB около 0,3V, в частности, фирмы Maxim, на которых реально достичь КПД выше 85%.
Схема фонаря на Кр1446ПН1.
Резисторы R1 и R2 - датчик тока. Операционный усилитель U2B - усиливает напряжение, снимаемое с датчика тока. Коэффициент усиления = R4 / R3 + 1 и составляет примерно 19. Требуется такой коэффициент усиления, чтобы при токе через резисторы R1 и R2 60 мА напряжение на выходе открыло транзистор Q1. Изменяя эти резисторы, можно устанавливать другие значения тока стабилизации.
В принципе операционный усилитель можно и не ставить. Просто вместо R1 и R2 ставится один резистор 10 Ом, с него сигнал через резистор 1кОм подаётся на базу транзистора и всё. Но. Это приведёт к уменьшению КПД. На резисторе 10 Ом при токе 60 мА напрасно рассеивается 0.6 Вольта - 36 мВт. В случае применения операционного усилителя потери составят:
на резисторе 0.5 Ома при токе 60 мА = 1.8 мВт + потребление самого ОУ 0.02 мА пусть при 4-х Вольтах = 0.08 мВт
= 1.88 мВт - существенно меньше, чем 36 мВт.
О компонентах.
На месте КР1446УД2 может работать любой малопотребляющий ОУ с низким минимальным значением напряжения питания, лучше подошёл бы OP193FS, но он достаточно дорогой. Транзистор в корпусе SOT23. Полярный конденсатор поменьше - типа SS на 10 Вольт. Индуктивность CW68 100мкГн на ток 710 мА. Хотя ток отсечки у преобразователя 1 А, она работает нормально. С ней получился наилучший КПД. Светодиоды я подбирал по наиболее одинаковому падению напряжения при токе 20 мА. Собран фонарик в корпусе для двух батарей AA. Место под батареи я укоротил под размер батарей AAA, а в освободившемся пространстве навесным монтажом собрал эту схему. Хорошо подойдёт корпус для трёх батарей AA. Ставить нужно будет только две, а на месте третьей разместить схему.
КПД получившегося устройства.
Входные U I P Выходные U I P КПД
Вольт мА мВт Вольт мА мВт %
3.03 90 273 3.53 62 219 80
1.78 180 320 3.53 62 219 68
1.28 290 371 3.53 62 219 59
Замена лампочки фонарика “Жучёк” на модуль фирмы Luxeon Lumiled LXHL - NW 98.
Получаем ослепительно яркий фонарик, с очень легким жимом (по сравнению с лампочкой).
Схема переделки и параметры модуля.
Преобразователи StepUP DC-DC конверторы ADP1110 фирма Analog devices.
Питание: 1 или 2 батарейки 1,5в работоспособность сохраняется до Uвход.=0,9в
Потребление:
*при разомкнутом переключателе S1 = 300mA
*при замкнутом переключателе S1 = 110mA
Светодиодный электронный фонарь
С питанием всего от одной пальчиковой батареи типоразмера АА или AAA на микросхеме (КР1446ПН1), которая является полным аналогом микросхемы МАХ756 (МАХ731) и имеет практически идентичные характеристики.
За основу взят фонарь, в котором в качестве источника питания используются две пальчиковые батарейки (аккумуляторы) типоразмера АА.
Плата преобразователя помещается в фонарь вместо второго элемента питания. С одного торца платы припаян контакт из луженой жести для питания схемы, а с другого - светодиод. На выводы светодиода надет кружок из той же жести. Диаметр кружка должен быть чуть больше диаметра цоколя отражателя (на 0,2-0,5 мм), в который вставляется патрон. Один из выводов диода (минусовой) припаян к кружку, второй (плюсовой) проходит насквозь и изолирован кусочком трубочки из ПВХ или фторопласта. Назначение кружка - двойное. Он обеспечивает конструкции необходимую жесткость и одновременно служит для замыкания минусового контакта схемы. Из фонаря заранее удаляют лампу с патроном и помещают вместо нее схему со светодиодом. Выводы светодиода перед установкой на плату укорачивают таким образом, чтобы обеспечивалась плотная, без люфта, посадка «по месту». Обычно длина выводов (без учета пайки на плату) равна длине выступающей части полностью вкрученного цоколя лампы.
Схема соединения платы и аккумулятора приведена на рис. 9.2.
Далее фонарь собирают и проверяют его работоспособность. Если схема собрана правильно, то никаких настроек не требуется.
В конструкции применены, стандартные установочные элементы: конденсаторы типа К50-35, дроссели ЕС-24 индуктивностью 18-22 мкГн, светодиоды яркостью 5-10 кд диаметром 5 или 10 мм. Разумеется, возможно, применение и других светодиодов с напряжением питания 2,4-5 В. Схема имеет достаточный запас по мощности и позволяет питать даже светодиоды с яркостью до 25 кд!
О некоторых результатах испытаний данной конструкции.
Доработанный таким образом фонарь проработал со «свежей» батарейкой без перерыва, во включенном состоянии, более 20 часов! Для сравнения - тот же фонарь в «стандартной» комплектации (то есть с лампой и двумя «свежими» батарейками из той же партии) работал всего 4 часа.
И еще один важный момент. Если применять в данной конструкции перезаряжаемые аккумуляторы, то легко следить за состоянием уровня их разрядки. Дело в том, что преобразователь на микросхеме КР1446ПН1 стабильно запускается при входном напряжении 0,8-0,9 В. И свечение светодиодов стабильно яркое, пока напряжение на аккумуляторе не достигло этого критического порога. Лампа гореть при таком напряжении, конечно, еще будет, но вряд ли можно говорить о ней как о реальном источнике света.
Рис. 9.2 Рис 9.3
Печатная плата устройства приведена на рис. 9.3, а расположение элементов - на рис. 9.4.
Включение и выключение фонаря одной кнопкой
Схема собрана на микросхеме D-триггера CD4013 и полевом транзисторе IRF630 в режиме "выкл." ток потребления схемы - практически 0. Для стабильной работы D-триггера на входе микросхемы подключен фильтр резистор и конденсатор их функция- устранение контактного дребезга. Не используемые выводы микросхемы лучше никуда не подключать. Микросхема работает от 2 до 12 вольт, в качестве силового ключа можно использовать любой мощный полевой транзистор, т.к. сопротивление сток-исток у полевого транзистора ничтожно мало и не нагружает выход микросхемы.
CD4013A в корпусе SO-14, аналог К561ТМ2, 564ТМ2
Простые схемы генератора.
Позволяют
питать светодиод с напряжением загорания 2-3V от 1-1,5V. Короткие импульсы
повышенного потенциала отпирают p-n переход. КПД конечно понижается, но это
устройство позволяет "выжать" из автономного источника питания почти
весь его ресурс.
Проволока 0,1 мм - 100-300 витков с отводом от середины, намотанные на тороидальное колечко.
Светодиодный фонарь с регулируемой яркостью и режимом "Маяк"
Питание
микросхемы - генератора с регулируемой скважностью (К561ЛЕ5 или 564ЛЕ5) которая
управляет электронным ключом, в предлагаемом устройстве осуществляется от
повышающего преобразователя напряжения, что позволяет питать фонарь от одного
гальванического элемента 1,5.
Преобразователь выполнен на транзисторах VT1, VT2 по схеме трансформаторного автогенератора с положительной обратной связью по току.
Схема генератора с регулируемой скважностью на упомянутой выше микросхеме К561ЛЕ5 немного изменена с целью улучшения линейности регулирования тока.
Минимальный потребляемый ток фонаря с шестью параллельно включенными суперяркими светодиодами L-53MWC фирмы Kingbnght белого свечения равен 2.3 мА Зависимость потребляемого тока от числа светодиодов - прямо пропорциональная.
Режим "Маяк", когда светодиоды с невысокой частотой ярко вспыхивают и затем гаснут, реализуется при установке регулятора яркости на максимум и повторном включении фонаря. Желаемую частоту световых вспышек регулируют подбором конденсатора СЗ.
Работоспособность фонаря сохраняется при понижении напряжения до 1.1v хотя при этом значительно уменьшается яркость
В качестве электронного ключа применен полевой транзистор с изолированным затвором КП501А (КР1014КТ1В). По цепи управления он хорошо согласуется с микросхемой К561ЛЕ5. Транзистор КП501А имеет следующие предельные параметры, напряжение сток-исток - 240 В; напряжение затвор-исток - 20 В. ток стока - 0.18 А; мощность - 0.5 Вт
Допустимо параллельное включение транзисторов желательно из одной партии. Возможная замена - КП504 с любым буквенным индексом. Для полевых транзисторов IRF540 напряжение питания микросхемы DD1. вырабатываемое преобразователем, должно быть повышено до 10 В
В фонаре с шестью параллельно включенными светодиодами L-53MWC потребляемый ток примерно равен 120 мА при подключении параллельно VT3 второго транзистора - 140 мА
Трансформатор Т1 намотан на ферритовом кольце 2000НМ К10- 6"4.5. Обмотки намотаны в два провода, причем конец первой обмотки соединяют с началом второй обмотки. Первичная обмотка содержит 2-10 витков, вторичная - 2*20 витков Диаметр провода - 0.37 мм. марка - ПЭВ-2. Дроссель намотан на таком же магнитопроводе без зазора тем же проводом в один слой, число витков - 38. Индуктивность дросселя 860 мкГн
Схема преобразователя для светодиода от 0,4 до 3V - работающая от одной батарейки AAA. Этот фонарь повышает входное напряжение до нужного простым конвертером DC-DC.
Выходное напряжение составляет приблизительно 7 вт (зависит от напряжения установленного диода LEDs).
Building the LED Head Lamp
Что касается трансформатора в конвертере DC-DC. Вы должны его сделать самостоятельно. Изображение показывает, как собрать трансформатор.
Ещё вариант преобразователей для светодиодов _http://belza.cz/ledlight/ledm.htm
Фонарь на свинцово-кислотном герметичном аккумуляторе с зарядным устройством .
Свинцово кислотные герметичные аккумуляторные батареи самые дешевые в настоящее время. Электролит в них находится в виде геля, поэтому аккумуляторы допускают работу в любом пространственном положении и не производят никаких вредных испарений. Им свойственна большая долговечность, если не допускать глубокого разряда. Теоретически они не боятся перезаряда, однако злоупотреблять этим не следует. Подзарядку аккумуляторных батарей можно производить в любое время, не дожидаясь их полной разрядки.
Свинцово-кислотные герметичные аккумуляторные батареи подходят для применения в переносных фонарях, используемых в домашнем хозяйстве, на дачных участках, на производстве.
Рис.1. Схема электрического фонаря
Электрическая принципиальная схема фонаря с зарядным устройством для 6-вольтового аккумулятора, позволяющая простым способом не допустить глубокий разряд аккумулятора и, таким образом, увеличить его срок службы, показана на рисунке. Он содержит заводской или самодельный трансформаторный блок питания и зарядно-коммутационное устройство, смонтированное в корпусе фонаря.
В авторском варианте в качестве трансформаторного блока применен стандартный блок, предназначенный для питания модемов. Выходное переменное напряжение блока 12 или 15 В, ток нагрузки – 1 А. Встречаются такие блоки и с встроенными выпрямителями. Они также подходят для этой цели.
Переменное напряжение с трансформаторного блока поступает на зарядно-коммутационное устройство, содержащее вилку для подключения зарядного устройства X2, диодный мостик VD1, стабилизатор тока (DA1, R1, HL1), аккумулятор GB, тумблер S1, кнопку экстренного включения S2, лампу накаливания HL2. Каждый раз при включении тумблера S1 напряжение аккумулятора поступает на реле К1, его контакты К1.1 замыкаются, подавая ток в базу транзистора VТ1. Транзистор включается, пропуская ток через лампу HL2. Выключают фонарь переключением тумблера S1 в первоначальное положение, в котором аккумулятор отключен от обмотки реле К1.
Допустимое напряжение разряда аккумулятора выбрано на уровне 4,5 В. Оно определяется напряжением включения реле К1. Изменять допустимое значение напряжения разряда можно с помощью резистора R2. С увеличением номинала резистора допустимое напряжение разряда увеличивается, и наоборот. Если напряжение аккумулятора ниже 4,5 В, то реле не включится, следовательно, не будет подано напряжение на базу транзистора VТ1, включающего лампу HL2. Это значит, что аккумулятор нуждается в зарядке. При напряжении 4,5 В освещенность, создаваемая фонарем, неплохая. В случае экстренной необходимости можно включить фонарь при пониженном напряжении кнопкой S2, при условии предварительного включения тумблера S1.
На вход зарядно-коммутационного устройства можно подавать и постоянное напряжение, не обращая внимание на полярность стыкуемых устройств.
Для перевода фонаря в режим заряда необходимо состыковать розетку Х1 трансформаторного блока с вилкой Х2, расположенной на корпусе фонаря, а затем включить вилку (на рисунке не показана) трансформаторного блока в сеть 220 В.
В приведенном варианте применен аккумулятор емкостью 4,2 Ач. Следовательно, его можно заряжать током 0,42 А. Заряд аккумулятора производится постоянным током. Стабилизатор тока содержит всего три детали: интегральный стабилизатор напряжения DA1 типа КР142ЕН5А либо импортный 7805, светодиод HL1 и резистор R1. Светодиод, кроме работы в стабилизаторе тока, выполняет также функцию индикатора режима заряда аккумулятора.
Настройка электрической схемы фонаря сводится к регулировке тока заряда аккумулятора. Зарядный ток (в амперах) обычно выбирают в десять раз меньше численного значения емкости аккумулятора (в ампер-часах).
Для настройки лучше всего собрать схему стабилизатора тока отдельно. Вместо аккумуляторной нагрузки к точке соединения катода светодиода и резистора R1 подключить амперметр на ток 2…5 А. Подбором резистора R1 установить по амперметру вычисленный ток заряда.
Реле К1 – герконовое РЭС64, паспорт РС4.569.724. Лампа HL2 потребляет ток примерно 1А.
Транзистор КТ829 можно применить с любым буквенным индексом. Эти транзисторы являются составными и имеют высокий коэффициент усиления по току – 750. Это следует учитывать в случае замены.
В авторском варианте микросхема DA1 установлена на стандартном ребристом радиаторе размерами 40х50х30 мм. Резистор R1 состоит из двух последовательно соединенных проволочных резисторов мощностью 12 Вт.
Схемы:
РЕМОНТ СВЕТОДИОДНОГО ФОНАРИКА
Номиналы
деталей (С, D, R)
C = 1 мкФ. R1 = 470 кОм. R2 = 22 кОм.
1Д, 2Д - КД105А (допустимое напряжение 400V предельный ток 300 mA.)
Обеспечивает:
зарядный ток = 65 - 70mA.
напряжение = 3,6V.
LED-Treiber PR4401 SOT23
Здесь можно посмотреть к чему привёли
результаты эксперимента.
Предложенная Вашему вниманию схема,
была использована для питания светодиодного фонарика, подзарядки мобильного
телефона от двух металлгидритных аккумуляторов, при создании
микроконтроллерного устройства, радиомикрофона. В каждом случае работа схемы
была безупречной. Список, где можно использовать MAX1674 можно ещё долго
продолжать.
Самый простой способ получить
более-менее стабильный ток через светодиод - включить его в цепь
нестабилизированного питания через резистор. Надо учитывать, что питающее
напряжение должно быть как минимум в два раза больше рабочего напряжения
светодиода. Ток через светодиод рассчитывается по формуле:
I led = (Uмакс.пит - U раб. диода) : R1
Эта схема чрезвычайно проста и во
многих случаях является оправданной, но применять ее следует там, где нет нужды
экономить электричество, и нет высоких требований к надежности.
Более стабильные схемы, - на основе линейных стабилизаторов:
В качестве стабилизаторов лучше
выбирать регулируемые, или на фиксированное напряжение, но оно должно быть как
можно ближе к напряжению на светодиоде или цепочке последовательно соединенных
светодиодов.
Очень хорошо подходят стабилизаторы типа LM 317.
ный немецкий текст:
iel war es, mit nur einer NiCd-Zelle (AAA, 250mAh) eine der neuen
ultrahellen LEDs mit 5600mCd zu betreiben. Diese LEDs benötigen 3,6V/20mA.
Ich habe Ihre Schaltung zunächst unverändert übernommen, als
Induktivität hatte ich allerdings nur eine mit 1,4mH zur Hand. Die
Schaltung lief auf Anhieb! Allerdings ließ die Leuchtstärke doch noch
zu wünschen übrig. Mehr zufällig stellte ich fest, dass die LED
extrem heller wurde, wenn ich ein Spannungsmessgerät parallel zur LED
schaltete!??? Tatsächlich waren es nur die Messschnüre, bzw. deren
Kapazität, die den Effekt bewirkten. Mit einem Oszilloskop konnte ich dann
feststellen, dass in dem Moment die Frequenz stark anstieg. Hm, also habe ich
den 100nF-Kondensator gegen einen 4,7nF Typ ausgetauscht und schon war die
Helligkeit wie gewünscht. Anschließend habe ich dann nur noch durch
Ausprobieren die beste Spule aus meiner Sammlung gesucht... Das beste Ergebnis
hatte ich mit einem alten Sperrkreis für den 19KHz Pilotton (UKW), aus dem
ich die Kreiskapazität entfernt habe. Und hier ist sie nun, die
Mini-Taschenlampe:
Источники:
http://pro-radio.ru/
http://radiokot.ru/
Как-то давно подарили мне вот такой китайский фонарь
Спустя полгода эксплуатации он перестал включаться. Вскрываю корпус, чтобы установить причину выхода из строя.
Фонарь после использования забыли отключить. Ввиду отсутствия каких-либо цепей защиты, свинцовые аккумуляторы были разряжены в ноль. Видимо произошла сульфатация пластин, и при постановке на зарядку аккумуляторы практически не потребляли ток. Затем сетевое напряжение от бестрансформаторной зарядки, через включенный тумблер, кинулось на светодиоды. В результате все 15 светодиодов вышли из строя, а в рабочем состоянии остался только корпус.
Посмотрев на внутренности этого китайского фонарика, сразу отмечу его основные недостатки:
- нет защиты от глубокого разряда АКБ (разряжается в ноль)
- отсутствует контроль процесса зарядки АКБ (заряжается до бесконечности)
- нет индикации низкого заряда АКБ
- ужасная конструкция выдвижной сетевой вилки
Я решил отремонтировать фонарик, сделав полную модернизацию с заменой всех внутренностей. Итак, что хотелось бы получить в итоге:
- питание от литий-ионного аккумулятора (для облегчения веса)
- зарядка АКБ через специализированный контроллер (с индикацией и автоматическим отключением)
- включение/отключение фонаря тактовой кнопкой
- индикация скорого разряда АКБ (напряжение 3,7В)
- отключение при полном разряде АКБ (напряжение 3,6В)
- возможность зарядки от USB
- автоматическое отключение фонаря при постановке на зарядку
- конструкция без применения редких, дорогостоящих компонентов и микроконтроллеров
Сказано - сделано. Схема блока управления.
Вкратце опишу основные узлы схемы:
- Компоненты DA4, VT3, R17, R24, C16 образуют узел вторичной защиты от разряда АКБ. Этот узел отключает нагрузку от АКБ при снижении напряжения до 2,5 Вольт. Узел вторичной защиты можно не устанавливать, при этом потребуется установка перемычки R12.
- Компоненты DA3, R16, R18, R21, HL2, HL3, C9, C13 образуют узел зарядки АКБ с автоматическим отключением, контролем тока, и индикацией процесса зарядки.
- Компоненты DD1, C11, R19, VD1 образуют триггер, необходимый для управления фонарём при помощи тактовой кнопки.
- На компонентах C12, R20, R22 собрана схема подавления дребезга контактов кнопки SB1.
- Цепь R15, VD3 сбрасывает триггер при постановке фонаря на зарядку.
- Компоненты VT1, VT2, R13, R14 организуют подачу питания на схему и светодиоды.
- Компоненты DA1, C1, C3, R5, R6, R7, C4, C5 образуют источник опорного напряжения 1,25 Вольт.
- Компоненты DA2, HL1, C2, R2, R3, R4, R8 образуют узел индикации низкого заряда АКБ.
- Компоненты DA2, R9, R10, C8, VD2 образуют узел первичной защиты от разряда АКБ.
- Резисторы R1, R11, R23 выполняют роль предохранителей.
Переходим к железу. Для начала займусь восстановлением светодиодного блока. Откручиваю отражатель.
Демонтирую сгоревшие светодиоды.
Запаиваю исправные светодиоды, взятые со старого неисправного фонарика. Также меняю все резисторы на номинал 100 Ом.
Светодиодный блок восстановлен. Схема блока.
Теперь займусь изготовлением платы управления. Для этого снимаю все размеры и печатаю импровизированную плату на принтере.
Развожу печатную плату, изготавливаю её при помощи ЛУТ-технологии, запаиваю компоненты.
Слева видно, что узел вторичной защиты от разряда АКБ не запаян на плату, вместо него установлена перемычка R12.
Теперь необходимо превратить выключатель в тактовую кнопку. Разбираю выключатель.
Штатный вырез закрываю куском чёрного пластика.
Cверлю отверстия.
Закрепляю мелкую платку с тактовой кнопкой.
Кнопка готова.
Изначально фонарик был снабжён единственным индикатором, который загорался при включении в сеть. По сути данный индикатор был абсолютно бесполезен. Модернизированная плата содержит три индикатора - красный, зелёный, жёлтый.
В пластиковой вставке необходимо просверлить отверстия для световодов.
Световоды снял со старого ЭЛТ монитора.
Модернизированная пластиковая вставка со световодами.
Устанавливаю плату с аккумулятором в корпус фонаря. Аккумулятор крепится к плате при помощи двустороннего скотча.
Внутри корпуса плата чувствует себя как родная.
Возвращаю на место пластиковые вставки.
Собираю корпус.
Фонарик стал надёжным, и удобным. Пользоваться им - одно удовольствие.
Красный индикатор означает, что аккумулятор практически разряжен, и фонарик скоро отключится.
При постановке на зарядку загорается жёлтый индикатор.
По окончании процесса зарядки загорается зелёный индикатор.
Напоследок предлагаю посмотреть небольшое видео.
Список радиоэлементов
| Обозначение | Тип | Номинал | Количество | Примечание | Магазин | Мой блокнот |
|---|---|---|---|---|---|---|
| R1, R11, R23 | Резистор | 0 Ом | 3 | 1206 | В блокнот | |
| R2 | Резистор | 10 кОм | 1 | 0805 | В блокнот | |
| R3 | Резистор | 1 МОм | 1 | 0805 | В блокнот | |
| R4 | Резистор | 5.1 кОм | 1 | 0805 | В блокнот | |
| R5, R18, R21 | Резистор | 300 Ом | 3 | 0805 | В блокнот | |
| R8 | Резистор | 300 Ом | 1 | 1206 | В блокнот | |
| R6, R7, R15 | Резистор | 100 кОм | 3 | 1206 | В блокнот | |
| R13, R19 | Резистор | 100 кОм | 2 | 0805 | В блокнот | |
| R9 | Резистор | 6.8 кОм | 1 | 1206 | В блокнот | |
| R10 | Резистор | 3.6 кОм | 1 | 0805 | В блокнот | |
| R14 | Резистор | 330 Ом | 1 | 1206 | В блокнот | |
| R16 | Резистор | 3 кОм | 1 | 0805 | В блокнот | |
| R17 | Резистор | 1 кОм | 1 | 0805 | В блокнот | |
| R22 | Резистор | 1 кОм | 1 | 1206 | В блокнот | |
| R20 | Резистор | 20 кОм | 1 | 0805 | В блокнот | |
| R24 | Резистор | 100 Ом | 1 | 0805 | В блокнот | |
| C1, C3, C9, C13 | Конденсатор | 10 мкФ 10 В | 4 | 1206 | В блокнот | |
| C2, C4, C6, C8, C11, C15, C16 | Конденсатор | 100 нФ 10В | 7 | 0805 | В блокнот | |
| C5, C7, C10, C12 | Конденсатор | 1 мкФ 10В | 4 | 0805 | В блокнот | |
| C14 | Конденсатор танталовый | 47 мкФ 10В | 1 | D | В блокнот | |
| DA1 | Линейный регулятор | AMS1117-ADJ | 1 | SOT-223 | В блокнот | |
| DA2 | Операционный усилитель | LM358 | 1 | SOIC-8 | В блокнот | |
| DA3 | Контроллер заряда | TP4056 | 1 | SOIC-8EP | В блокнот | |
| DA4 | Контроллер защиты | DW01p | 1 | SOT-23-6 | В блокнот | |
| DD1 | Десятичный счётчик | HEF4017 | 1 | SOIC-16 | В блокнот | |
| VT1 | MOSFET-транзистор |
