Как устроен фонарик

Основные характеристики

Качество подобного устройства определяется применяемым кремнием. В недорогих светильниках используют его поликристаллическую или аморфную разновидности. Монокристаллический кремний может работать в любой сезон, он стоек к агрессивному воздействию. Если нет возможности приобрести монокристаллический элемент, лучше использовать мультикристаллические солнечные батареи.

Для придания долговечности изделиям их покрывают специальной пленкой.

Производители стали изобретать маркетинговые ходы для скрытия некоторых изъянов своей продукции. В частности, поликристаллические устройства стали называть уличными светодиодными фонарями, но срок их нормальной службы составит только один сезон.

Длительным сроком эксплуатации могут похвастаться брендированные устройства. Здесь достаточно мощный фотоэлемент, солнечный свет в него попадает в глубокие слои, что обеспечивает стабильную работу светильников в течение продолжительного времени. У китайских светильников толщина фотоэлемента сравнима с фольгой, поэтому срок службы его гораздо меньше.

На освещение оказывает влияние и структура стекла. При преобладании дней с пасмурной погодой лучше использовать текстурированное стекло, поскольку оно накапливает излучение, в то время как гладкая поверхность способствует его частичному отражению. Наиболее дорогое и долговечное покрытие — закаленное стекло.

Принципиальная схема простого для повторения светильника

Приведенная ниже принципиальная схема светильника, работающего от энергии солнечного света весьма проста, и многократно опробована многочисленными любителями, специализирующихся на изготовлении полезных устройств своими руками.

Принципиальная схема

Как она работает:

• В дневное время солнечная панель (S) преобразует энергию световых лучей в электрическую.
• Вырабатываемый ею ток через диод D1 заряжает аккумуляторную батарею (А).
• Положительный потенциал, приложенный к базе через резистор R1, «удерживает» транзистор Т1 в закрытом состоянии и светодиод D2 не горит.
• При значительном снижении освещенности солнечной панели транзистор открывается (из-за уменьшения положительного потенциала, приложенного к базе) и подключает светодиод D2 к аккумуляторной батарее. Светодиод начинает гореть.
• Диод D1 препятствует разряду аккумулятора через солнечную панель.
• С наступлением рассвета положительное напряжение, поступающее с «+» вывода солнечной панели на базу «закрывает» транзистор Т1 и светодиод D2 перестает гореть, а аккумуляторная батарея снова начинает заряжаться.

Схема номер 1

В качестве источника питания выбрал конечно литиевый аккумулятор SAMSUNG 18650 2600ma/h.

Для контроллера разряда аккумулятора применил специализированный контроллер, который стоит в АКБ мобильных телефонов — микросхему DW01-P с ключом на полевом транзисторе.

Задача стояла всё это хозяйство утолкать без переделки корпуса фонаря, так как свободного места оказалось очень мало, а точнее вообще не оказалось, кроме как внутри резьбовой гайки, крепящей родную диодную матрицу в корпусе. Всё это дело поместил на двух печатных платах: на первой сам контроллер разряда АКБ, на второй драйвер светоизлучающего диода. Светодиод припаян к алюминиевой подложке и прижимается к корпусу фонаря все той же резьбовой гайкой. В виду того, что гайка имеет непосредственный тепловой контакт с подложкой светодиода и корпусом фонаря, который также из алюминия, мы получили превосходный радиатор.

Платы между собой спаяны шпильками, для жесткости, на плате контроллера разряда имеется контактная пружина под минус аккумулятора.

Выключатель питания, как и всё остальное, остался не тронутым. Для зарядки аккумулятора его необходимо извлечь из корпуса фонаря. Плата драйвера светодиода на одностороннем текстолите, плата контроллера разряда двусторонняя. На второй стороне контактная пружина, соединение обоих сторон через пропаянную сквозную шпильку. Вот что в результате вышло:

Но на этом дело не закончилось, позже решил разобрать временно свой фонарик. Причина — кривая работа контроллера разряда аккумулятора. Оказался дохлым элемент DW01-P, собственно это и следовало ожидать, так как взят он был из раздутого аккума. Всёже очень хотелось организовать контроль разряда и заряда, и отключение нагрузки при переходе ниже допустимого уровня.

Очередной донор был выковырян из аккумулятора — какого-то SIEMENS, купленного по спекулятивной цене аж 5 гривен, и имел вид примерно такой же как на фото. Пришлось конечно проверить режимы на минимальных и максимальных предельных напряжениях. Он показал свою устойчивую и четкую работу защиты при КЗ. Так как мой аккумулятор не имеет своего контроллера, пришлось его прицепить поверх его корпуса, благо он очень мал и имеет малую толщину. Это дало возможность выкинуть первую плату контроллера в мусорное ведро и немного освободить места под аккумулятором, что дало скрутить части фонарика до упора — теперь все стало как влитое. Доделка платы драйвера не особенная, только в дополнении площадки под пружину для аккумулятора и всё. Если изначально приобрести аккумулятор со встроенным контроллером, то задача переделки сводится вообще к минимуму.

Яркость

Ошибка №5
Именно на этот параметр при выборе делается акцент в первую очередь.

Максимальная яркость типичного классического налобника с одним аккумулятором 18650 – 1000 Люмен. Такого режима вам хватит для любых нужд, как любительских, так и профессиональных.

При этом эти самые 1000Лм будут светить всего пару минут. Все из-за повышенного тепловыделения.

После этого из-за нагрева корпуса должна сработать термоотсечка. Есть правда и исключения, например Armytek Wizard Pro (держит 900лм) или Acebeam H30 (спокойно держит без сброса яркости 1000Лм).

Что совсем не удивительно при их размерах.

Если у вас дешевый китайский фонарик, то скорее всего никакой термоотсечки в нем вообще нет. Светодиод от перегрева начнет деградировать.

Поэтому ориентироваться нужно не на 1000Лм, а на величину яркости в продолжительном режиме — 400-500Лм.

Большего от фонаря на лбу в 90% случаев и не нужно.

Не верьте про характеристики в 1000-2000Лм и так далее. Чаще всего вас наглым образом обманывают.

Достичь такого света можно, но для этого на лбу нужно поместить настоящую люстру Алиэкспресс переполнен такими No-Name монстрами.

Но даже и на них подобная яркость наблюдается непродолжительное время, когда аккумуляторы заряжены на все 100%. Стоит им чуть подсесть и яркость падает моментально.

Ошибка №6
Все почему-то забывают самый главный момент — налобники нужны, чтобы светить вблизи.

Для нормального дальнего света требуется хороший, большой рефлектор. А его в размеры налобника просто конструктивно не запихнуть.

Для обычных работ, яркости даже в 200-300 люмен более чем достаточно. Чаще всего вы будете пользоваться именно этим режимом.

Моноблок или два блока?

Корпуса налобников бывают двух типов:

в виде моноблока (светодиод + питание в одном корпусе)

в виде двух блоков (светодиод отдельно + питание отдельно (на затылке или длинном шнурке в кармане)

Какой из них лучше? Моноблок моноблоку рознь.

Универсальнее тот, который выполнен в L-образном корпусе. Его в любой момент можно снять со лба, взять в руку и использовать как ручной фонарик.

Есть конечно и замысловатые китайские конструкторы, у которых нужно открутить “голову” от передней части корпуса, а затем накрутить на задний цилиндрический блочок под аккумулятор.

Но как понимаете, это очень неудобно.

У L-образного зачастую в нижней части присутствует магнит. Когда ремонтируете автомобиль или что-то в гараже, этим местом фонарик без проблем крепится на любую железку.

В походе нож воткнул в дерево и к нему без проблем примагнитил фонарь – удобно!

Однако у классического Т-образного моноблока гораздо меньшая длина и лучше теплоотвод.

В него проще встроить зарядку. Не забывайте, что вы покупаете в первую очередь именно НАЛОБНЫЙ фонарик. Поэтому классика – лучший выбор в данной ситуации.

Схема аккумуляторного фонарика на светодиодах

фонарик налобный со светодиодами BL — 050 — 7C

Фонарик BL — 050 — 7C поступает в продажу со встроенным зарядным устройством, при подключении такого фонарика к внешнему источнику переменного напряжения — осуществляется подзарядка аккумуляторной батареи.

Аккумуляторные батарейки, а точнее электрохимические аккумуляторы,- принцип зарядки таких элементов основан на использовании обратимых электрохимических систем. Вещества, образовавшиеся в процессе разряда аккумулятора, под воздействием электрического тока — способны восстанавливать свое первоначальное состояние. То есть подзарядили фонарик и можем дальше им пользоваться. Такие электрохимические аккумуляторы или отдельные элементы, могут состоять из определенного количества, — в зависимости от потребляемого напряжения:

• количества лампочек;
• типа лампочек.

Количество, комплект таких отдельных элементов фонарика, — представляют из себя батарею.

Электрическую схему фонарика рис.2 можно рассматривать как состоящей из простой лампочки накаливания так и из определенного количества светодиодных лампочек

Для любой схемы фонарика что именно важно? — Важно то, чтобы потребляемая энергия лампочками состоящими в электрической цепи — соответствовала выдаваемому напряжению источника питания батареи, состоящей из отдельных элементов

Читаем схему соединений:

Резистор R1 сопротивлением — 510 кОм и номинальным значением мощности — 0,25 Вт в электрической цепи соединен параллельно, за счет данного большого сопротивления, напряжение на дальнейшем участке электрической цепи значительно теряется, а точнее, часть электрической энергии преобразовывается в тепловую энергию.

Сферы применения

Светодиодные уличные фонари с датчиками, откликающимися на движение, используют в разных сферах:

1. Подъезды домов. Наличие датчика позволяет экономно расходовать электричество. Подъезд — помещение, где важна хорошая освещенность. Однако значительную часть времени это помещение пребывает пустым, поэтому постоянно горящий свет — не лучшее решение. Использование датчика позволяет более гибко решать вопрос освещения подъезда, включая лампы только по необходимости.
2. Придомовые территории. Освещенность участка возле дома — критически важный фактор. Однако, как и в случае с подъездами, свет здесь нужен не всегда, а лишь на короткое время, когда возле здания находятся люди.
3. Гараж. Обычно освещение возле гаража нужно лишь на непродолжительный период, когда автовладелец посещает помещение. В остальное время освещение территории возле гаража — пустая трата электричества.

1. Подсветка пешеходных дорожек.
2. Освещение входа в дом (крыльцо, ступеньки).
3. Крупные объекты, освещать которые постоянно слишком дорого. В качестве примера можно привести музеи. Весь зал приглушенно освещен верхними лампами. Но если посетитель заинтересуется каким-либо объектом, например, картиной, как только он приблизится к ней, включается яркое местное освещение. Такой же прием используется для подсветки книжных полок в библиотеках.
4. Освещение в жилых помещениях (особенно часто датчики устанавливают в коридорах).
5. Складские помещения, промышленные объекты.
6. Улицы населенных пунктов.

Принцип работы

В основе датчика движения — инфракрасное сенсорное устройство и схема сравнения (компаратор), включающая операционный усилитель. Если детектор находится в режиме ожидания, напряжение, идущее от сенсора, равняется опорному напряжению. Таким образом, на выходе из схемы имеется нулевое напряжение.

Также в схеме имеется устройство задержки выключения. Благодаря этому свет выключается не сразу после выхода объекта из радиуса охвата детектора, а спустя какое-то время (обычно 60-120 секунд).

В фонаре имеется несколько светодиодов. Данные устройства представляют собой полупроводники, образующие яркое свечение и отличающиеся экономным потреблением электроэнергии

Немаловажное достоинство светодиодов — долгий срок службы, достигающий 50 тысяч часов

На рисунке внизу показана схема функционирования светильника с инфракрасным датчиком движения.

Схема светодиодного фонарика

Величину резистора легко узнать по цветовой маркировке с помощью онлайн калькулятора. Так вот у меня есть специальная коробка для мобильных остатков шнурки, старые батареи, карточки и т. А располагать светодиоды удобнее в линейку, на расстоянии около 5 мм друг от друга, например, как это показано в конструкции на рисунке ниже. Следовательно конденсатор С будет оставаться в заряженном состоянии.
Если светодиод не светит, необходимо поменять местами крайние выводы первичной или вторичной обмотки трансформатора. Если блокинг генератор не запустился — вы перепутали концы обмоток трансформатора.
Парафин для заливания всего преобразователя.
Во время зарядки фонарик был включен, ток через светодиоды и резисторы превысил предельный, что и привело к выходу их из строя.
По заявлению производителя световой поток фонаря достигает метров, корпус выполнен из ударопрочного ABS-пластика, в комплекте имеется отдельное зарядное устройство и ремень для переноса на плече. Как получают переменный ток — преобразование механической энергии в электрическую энергию при помощи генератора.
Я измерял выходное напряжение, и оно составило В. Разумеется, возможно, применение и других светодиодов с напряжением питания 2, В.
Устройство заряда аккумуляторов для фонаря Для подзаряда аккумуляторов от бортовой сети автомобиля можно воспользоваться схемой, показанной на рисунке ниже.
Садовый фонарь на солнечной батарее. Как он …

Светодиодная лента, как проверить

Как правило, светодиодные ленты рассчитаны на напряжение 12 вольт и состоят из множества независимых сегментов, соединенных параллельно в ленту. Это означает, что если выходит из строя какой-то элемент, работоспособность теряет только соответствующий элемент, остальные сегменты светодиодной ленты продолжают работать.

Собственно, нужно лишь подать питающее напряжение 12 вольт на специальные точки-контакты, которые имеются на каждом кусочке ленты. При этом, напряжение поступит на все сегменты ленты и станет ясно, где неработающие участки.

Каждый сегмент состоит из 3-х светодиодов и токоограничивающего резистора, включенных последовательно. Если разделить 12 вольт на 3 (количество светодиодов), то получим 4 вольта на светодиод. Это напряжение питания одного светодиода — 4 вольта. Подчеркну, так как всю цепь ограничивает резистор, то диоду вполне хватит напряжения 3,5 вольта. Зная это напряжение, мы можем проверить непосредственно любой светодиод на ленте по отдельности. Сделать это можно, коснувшись выводов светодиода щупами, подключенными к блоку питания с напряжением 3,5 вольта.

Для этих целей можно использовать лабораторный, регулируемый блок питания или зарядное устройство мобильного телефона. Зарядное устройство не рекомендуется подключать напрямую к светодиоду, ибо его напряжение около 5 вольт и теоретически светодиод может сгореть от большого тока. Чтобы этого не произошло, подключать зарядное устройство нужно через резистор 100 Ом, так мы ограничим ток.

Я сделал себе такое простое устройство — зарядка от мобильного с крокодилами вместо штекера. Очень удобна для включения сотовых без батареи, подзарядки батарей вместо «лягушки» и прочего. Для проверки светодиодов тоже сойдет.

Для светодиода важна полярность напряжения, если перепутать плюс с минусом, диод не загорится. Это не проблема, на ленте обычно указанна полярность каждого светодиода, если нет, то нужно пробовать и так и так. От перепутанных плюсов или минусов диод не испортится.

Самодельный прибор, работающий на пальчиковой батарейке: необходимые материалы

Изготовить своими руками мощный фонарь — сложное задание, для выполнения которого сначала необходимо подготовить все нужные компоненты. Список включает следующие детали:

• сверхъяркий светодиод;
• ферритовый фильтр, диаметр (Ø) которого должен составлять 10–15 мм;
• эмальпровод Ø 0,1 и 0,25 мм;
• резистор;
• биполярный транзистор n-p-n структуры (например, КТ315 или BC547C);
• пальчиковая батарейка.

Последний элемент должен иметься в каждом доме, поэтому проблем с его поиском возникнуть не должно, а вот остальные компоненты придется покупать. Кроме того, потребуется корпус (например, от старого ненужного фонарика) или любая основа, на которую будут крепиться детали.

Схема светодиодного светильника

Схема светильника, у которого в качестве источника света, используются светодиоды, аналогична выше приведенной, с той лишь разницей, что при наличии нескольких светодиодов в одном светильнике, появляется возможность создать режим работы устройства, когда в зависимости от заданных параметров, светят лишь часть светодиодов или все их количество.

Простейшая электронная схема подобного устройства, может выглядеть следующим образом: 

Работа светодиодов осуществляется от аккумуляторов, которые заряжаются от солнечной батареи. Стабилизаторы, диоды и катушки индуктивности, обеспечивают требуемые параметры напряжения в цепях питания и зарядки. Светодиоды светятся одновременно, при достаточном заряде аккумуляторных батарей.

ДОРАБОТКА LED ФОНАРИКА

Как и многие радиолюбители, я люблю что-то дорабатывать, изменять, улучшать. В данной статье речь пойдёт о доработке фонарика, купленного 1,5 года назад по дешёвке. Плюс — не большой, светит ярко, удобно держать в руке. Но не долго радовался. За полгода эксплуатации выяснилось, что он слишком «прожорлив». Причём батарейки, бывало «садились» в самый неподходящий момент. После очередной операции по замене батареек типоразмера ААА, неожиданно вышли из строя 6 светодиодов (всего их установлено 14). Решил проверить ток потребления, он оказался около 550 мА! Не слишком ли много для такого «малыша»? Общее напряжение 3 свежих батарей было 4,5v. Так как определить тип светодиодов не представлялось возможным, решил их так сказать, испытать.

В ходе проверки выяснилось, что при напряжении 3v на светодиоде, ток был равен 25mA, а при 3,5v выходил из строя светодиод! А питающее, ещё раз замечу было 4,5v! Решено было перепаять светодиоды на имевшиеся у меня на тот момент, светодиоды FYL-5014UWC1C-UWW, (яркость по документации составляла 15000 мкд, при напряжении 2,8-3,2v, и токе-20 mA), и добавить линейный стабилизатор. Из имевшихся у меня микросхем с регулируемым выходным напряжением, были только серии кр142ен12а, кр142ен22, LM317 и LP2951. Выбор пал на последний. Так как эта микросхема для поверхностного монтажа, проблем с изготовлением платы и установкой, не возникло, по сравнению с кр142ен12а, её просто некуда вставить, в ограниченном пространстве фонаря. Задумано — сделано! Так как LP2951 это микромощный стабилизатор, (ток до 100mA), то пришлось поэкспериментировать. В результате получился стабилизатор, схема которого приведена в тексте:

Все детали для поверхностного монтажа. Выходное напряжение выбрано +2,9v, из соображений экономии, надёжности и исключения перегрузки микросхемы, и увеличения срока службы светодиодов. Напряжение можно изменить в любую сторону, рассчитав по формуле: Uвых=Uref(1+R1/R2), при Uref=1,2v, где R1 и R2 –в килоомах.

Ток потребления от блока батарей(3шт ААА по 1,5v, или 3 аккумуляторов ААА по 1,2v), не превышает 60mA. Это уже не 550mA, как в исходном варианте! Так как у меня не нашлось R2=3,3к., то в моей конструкции он состоит из 2 параллельно спаянных резисторов номиналом 10к и 5,6к, что с учётом разброса сопротивлений и дало 3,3к. Печатная плата изготовлена из тонкого одностороннего стеклотекстолита. Подобным решением можно оснастить любой фонарик, всё зависит от типа, применяемых стабилизаторов. Соответственно для более мощного фонаря, нужно к этой схеме добавить усилитель тока на транзисторе, или применить более мощный стабилизатор.

Фонарь в разобранном виде: Блок светодиодов с отражателем и платой стабилизатора. Кнопка включения находится в торце рукоятки и одним контактом связана с корпусом. В заключении отмечу, что спустя год с момента переделки, расходы по замене батарей снизились к нулю. После переделки в фонарь были вставлены NI-MH аккумуляторы размера ААА, ёмкостью 1000mA. Индикатором разрядки служат светодиоды. При разрядке элементов питания до 3v, что соответствует 1v на элемент, яркость светодиодов заметно падает. В этом случае следует заменить батарейки или зарядить аккумуляторы, что я и делаю с помощью самодельного разрядно — зарядного устройства с регулируемым напряжением и током, о котором расскажу в одной из следующих статей. Всем удачи, с вами был INVERTOR.

Форум по обсуждению материала ДОРАБОТКА LED ФОНАРИКА

Как собрать садовый светильник на солнечных батареях своими руками

Типовая схема таких светильников очень простая, она состоит всего из семи элементов:

• резистор 47КОм;
• резистор 56Ом;
• диод КД243А (либо импортный 1N4001/7/ 1N4148);
• транзистор КТ361Г (либо импортный 2N3906);
• аккумулятор 3,7В/1500мАч;
• солнечная панель 5,5В/2Вт;
• светодиоды — один мощностью 3 Вт или несколько по 1-1,5Вт.

Ниже приведена базовая схема светильника на солнечной батарее.

Принцип действия предложенной цепи прост. Когда солнечный свет падает на панель, транзистор закрыт, и энергия накапливается на аккумуляторе. Когда на солнечную панель перестает попадать свет, транзистор открывается, и ток идет на светодиоды. Таким образом, в течение светового дня светильник заряжается, а вечером и ночью он светится. Для заряда хватает восьми часов, а время работы зависит от емкости аккумулятора и силы свечения светодиодов.

Собрать схему способен даже начинающий любитель. Есть несколько вариантов монтажа.

• Самостоятельно сделать небольшую плату (2х3см), вытравить на ней дорожки, а затем припаять все элементы схемы.
• Собрать схему без платы навесным монтажом. Но тогда позаботьтесь о качественной изоляции для стыков проводков и элементов, чтобы при помещении всех элементов в корпус фонарика не случилось замыкания цепи.

В обоих случаях схема без труда поместится в колпачке от дезодоранта. Там же можно разместить и аккумулятор. А солнечную панель при помощи термоклея можно прикрепить сверху. Для усиления яркости светильника используйте отражатель. Его делают из фольги или старого компакт-диска.

Основные категории фонарей по назначению

Индивидуальный фонарь — популярное и активно востребованное устройство. Существует множество моделей, конструкция которых адаптирована разработчиками под самые разные цели применения. К наиболее распространенным разновидностям индивидуальных фонарей относятся:

• обычные карманные модели;
• варианты для туристов;
• фонари охранников;
• тактические модели;
• фонари аварийного использования;
• модели для подводного плавания;
• шахтерские фонари.

Карманные модели

Наиболее миниатюрные. Они всегда работают от батареек. Светят карманные фонарики достаточно слабо, но их света хватает, чтобы не упасть, поднимаясь или спускаясь по ступеням или шагая в темном переулке. Самые компактные фонарики иногда используют в качестве полезного брелка для ключей, имея их всегда при себе. После появления современных смартфонов популярность карманных фонариков снизилась, так как у современных смартфонов подсветка ярче.

Фонарь-брелок светодиодный ФОТОН 0,5Вт CR1220 черный, синий, желтый

Варианты туристические

Их разработали специально для универсального применения как в быту, так и во время путешествий. Нередко туристические фонари имеют разнообразные дополнительные опции, которые могут очень пригодиться в дороге. Это может быть радио, разъемы для зарядки телефонов и планшетов. Туристические фонари имеют аккумуляторы большой емкости, это позволяет использовать устройство длительное время на одном заряде. Это группа устройств самая обширная, поэтому турист легко может подобрать фонарь, исходя из конкретных условий будущего путешествия.

Фонарик охраны

По внешнему виду такой фонарь напоминает дубинку. Это достаточно крупные и увесистые фонари, которые к тому же имеют высокую мощность, помещены они в надежный корпус. Их можно не только использовать для освещения, но и орудовать ими как полицейской дубинкой при противостоянии со злоумышленниками. Все элементы подобных фонарей устойчивы к ударам и к интенсивной вибрацией, поэтому даже после такого жесткого применения фонаря он сохранит функцию свечения.

Тактические модели

Этот вид фонарей предназначен для использования служащими подразделений силовых структур. Их фиксируют на персональном огнестрельном оружии при помощи планки Пикатини либо соединением типа «ласточкин хвост». Как правило, тактические фонари имеют выносную схему включения. Между кнопкой включения и фонарем тянется провод, что дает возможность быстро включать и отключать свет, держа оружие боевым хватом.

Аварийные фонари

Эти осветительные приборы разработаны специально для спасателей, используют их и для подсвечивания при ведении ремонтных манипуляций в осложненных специфических условиях. Аварийные фонари имеют взрывозащитный корпус. Это позволяет использовать эти приборы в помещениях с утечкой газа, не боясь, что искра с элемента питания внутри корпуса устройства приведет к воспламенению скопившегося газа. Аварийные фонари отличает также повышенная яркость свечения и устойчивость к проникновению влажности.

Фонарик для подводного плавания

Этот прибор легко выдерживает погружение в воду. Он применяется дайверами и подводными охотниками. Фонари этого типа очень яркие, они обеспечивают видимость даже в мутной воде. Их корпус создан из не боящихся коррозии материалов, может он выдержать и интенсивное высокое давление.