Светодиоды led для фонарика. Виды светодиодов для LED фонарей

Фонарики различаются по размерам, используемому источнику света, мощности, конструкции.

Важнейшей характеристикой является используемый источник света.

Выбор диода для фонаря зависит от предназначения устройства и условий использования.

К мощным фонарям относятся изделия различного вида – от маленьких карманных до больших поисковых. Такие приборы используются в сложных условиях, где лучше всего подойдет самый яркий поток света на протяжении длительного времени.

Основные разновидности мощных фонарей:

Прожекторы. Такие приборы могут освещать объекты на большом удалении свыше 500 м, луч света широкий. Эффективны на ближней и средней дистанции. Обычно их используют для активного отдыха или охоты.
Дальнобойные фонари. Луч узконаправленный, дальность действия достигает 1,5 км. Свет концентрируется в одной точке, создавая яркое пятно. Применяются в поисковых работах, в шахтах.

Какие требования предъявляются к мощным фонарикам:

удароустойчивость;
влагостойкость;
эффективный отвод тепла;
большая емкость аккумулятора;
возможность регулирования угла рассеяния;
надежность конструкции.

Важно! Всем эти условия удовлетворяют мощные светодиодные фонари. По сравнению с ксеноновыми и галогеновыми лампами светодиоды практически не нагреваются, имеют высокий КПД и большую светоотдачу.

Типы фонариков по предназначению

К основным характеристикам светодиодов для фонариков относятся:

яркость;
интенсивность потока, которая зависит от оптической системы (диод, отражатель, система управления);
дальность (расстояние, на котором освещенность сохраняется на уровне 0,25 люкс);
время работы;
защита от внешних условий.

По назначению выделяются диодные фонари для военных, технического персонала и туристов.

Военные и специальные

Главное требование к военным и специальным диодным фонарям – прочность корпуса и влагозащищенность. К армейским фонарикам относятся тактические или охотничьи. Они закрепляются на ружье. Есть модели для краткоствольного и длинноствольного оружия. Используются для подсветки цели.

К специальному оборудованию относятся поисковые фонари. Они отличаются габаритными размерами, высоким уровнем яркости и прочностью. По типам выделяют недалеко светящие и дальнобойные. Первые имеют широкий угол луча, у вторых пучок света узкий. Питание происходит за счет аккумулятора. Используются спасателями, военными, егерями.

В специальные и военные фонари устанавливаются мощные диоды типа Cree. Могут использоваться фонарики с десятками диодов.

Для технического персонала

Фонари для персонала должны быть удобными, компактными и отличаться долгим временем работы. Такие устройства должны иметь аккумулятор большой емкости. Вес прибора не должен усложнять передвижение работника. Оптимальным вариантом будет фонарь на лоб. Дальность его освещения до 30 метров. Фонарики оснащаются функцией выбора оптимального режима свечения. Используются туристами, охотниками, автомобилистами, строителями.

Для отдыха и туризма

Туристические фонари должны быть устойчивыми к механическому воздействию и условиям окружающей среды. Питание подобные устройства получают от батарейки или аккумулятора. В туризме могут использоваться как специальные и военные фонари, так и обычные карманные устройства.

Существуют кемпинговые фонарики – они внешне похожи на керосиновую лампу. Дают широконаправленный свет. Удобны при подготовке к ночлегу.

Читайте также Правила, требования и нормы при освещении спортивных и тренировочных залов

Существует вид фонарей, используемых под водой. Они используются при дайвинге. Главное требование – полная водонепроницаемость и высокая яркость свечения. Управляются крупным рычагом или кнопкой. Фонари питаются от аккумулятора. Подводный фонарик нежелательно использовать на воздухе при максимальном свечении, так как они рассчитаны на охлаждение в воде.

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:

Warm White – теплые оттенки. Практически не искажают природные цвета, стоят дороже.
Neutral White – нейтральные. Оптимальны в быту.
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.

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.

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

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

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

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

Внимание! При разборке и ремонте фонаря, если он подключен к сети следует соблюдать осторожность. Прикосновение к оголенным участкам схемы подключенной к электрической сети может привести к поражению электрическим током.

Как разобрать светодиодный аккумуляторный фонарь Lentel GL01

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

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

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

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

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

Поиск причины отказа фонаря

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

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

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

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

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

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

Переделка (модернизация) электрической схемы фонаря

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

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

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

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

Электрической схема после доработки

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

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

Ремонт светодиодного аккумуляторного фонаря

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Переделка схемы индикации режима зарядки аккумулятора

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

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

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

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

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

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

Модернизация переключателя режимов работы

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Электрическая принципиальная схема

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

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

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

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

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

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

Проверка работоспособности электрической схемы

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

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

Восстановление кислотного аккумулятора

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

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

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

Ремонт зарядного устройства

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

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

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

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

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

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

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

Доработка электрической принципиальной схемы
светодиодного аккумуляторного фонаря «Фотон»

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

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

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

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

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

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

Чем заменить сгоревший ЧИП

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

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

Ремонт с модернизацией
светодиодного фонаря Keyang KY-9914

Посетитель сайта Марат Пурлиев из Ашхабада поделился в письме результатами ремонта светодиодного фонаря Keyang KY-9914. В дополнение представил фотографию, схемы, подробное описание и дал согласие на публикацию информации, за что я выражаю ему свою признательность.

Спасибо Вам за статью «Ремонт и модернизация светодиодных фонарей Lentel, Фотон, Smartbuy Colorado и RED своими руками».

Воспользовавшись примерами ремонта, я отремонтировал и модернизировал фонарь Keyang KY-9914, в котором сгорели четыре светодиода из семи, и выработал ресурс аккумулятор. Светодиоды сгорели из-за переключения переключателя во время зарядки аккумулятора.

В доработанной электрической схеме изменения выделены красным цветом. Неисправный кислотный аккумулятор я заменил на три последовательно включенных бывших в употреблении пальчиковых АА аккумуляторов Sanyo Ni-NH 2700, которые оказались под рукой.

После переделки фонаря ток потребления светодиодов в двух положениях переключателя составил 14 и 28 мА, а ток заряда аккумуляторов 50 мА.

Ремонт и переделка светодиодного фонаря
14Led Smartbuy Colorado

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

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

Как проверить в светодиодном фонаре батарейки на пригодность

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

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

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

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

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

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

Как проверить исправность выключателя

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

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

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

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

Проверка исправности светодиодов

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

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

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

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

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

Ток потребления светодиодного фонаря

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

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

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

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

Переделка конструкции

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

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

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

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

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

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

Ремонт светодиодного фонаря RED 110

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Замена кислотного аккумулятора в светодиодном фонаре

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

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

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

Через несколько лет эксплуатации светодиодный фонарь Lentel GL01, ремонт которого описан в начале статьи, опять принесли мне в ремонт. Диагностика показала, что выработал свой ресурс кислотный аккумулятор.

Был куплен для замены аккумулятор Delta DT 401, но оказалось, что его геометрические размеры были больше, чем неисправного. Штатный аккумулятор фонарика имел размеры 21×30×54 мм и был выше на 10 мм. Пришлось дорабатывать корпус фонарика. Поэтому прежде, чем покупать новый аккумулятор убедитесь, что он вместится в корпус фонаря.

Был удален упор в корпусе и ножовкой по металлу отпилена часть печатной платы, с которой предварительно был выпаян резистор и один светодиод.

После доработки новый аккумулятор хорошо установился в корпус фонаря и теперь, надеюсь, прослужит не один год.

Замена кислотного аккумулятора
аккумуляторами типоразмера АА или ААА

Если нет возможности приобрести аккумулятор 4V 1Ah Delta DT 401, то его можно успешно заменить тремя любыми пальчиковыми никель-металгидридными (Ni-MH) аккумуляторами типоразмера АА или ААА емкостью от 1 А×часа, которые имеют напряжение 1,2 В. Для этого достаточно соединить последовательно, соблюдая полярность, три аккумулятора проводами методом пайки. Однако экономически такая замена нецелесообразна, так как стоимость трех качественных пальчиковых аккумуляторов типоразмера АА может превышать стоимость покупки нового светодиодного фонаря.

Но где гарантия, что в электрической схеме нового светодиодного фонаря не имеются ошибки, и не придется его тоже дорабатывать. Поэтому считаю, что замена свинцового аккумулятора в доработанном фонаре целесообразна, так как обеспечит надежную работу фонаря еще несколько лет. Да и всегда будет приятно пользоваться фонариком, отремонтированным и модернизированным своими руками.

Американская компания CREE является ведущим производителем твердотельных источников света. Разработанные и выпускаемые ею светодиоды семейства XLamp серий XR, XP, MC отличаются высокой эффективностью и экономичностью, что позволяет создавать на их основе современные технологичные и экологически безопасные осветительные приборы.

Итак немного расшифруем обозначения.

Например на фонаре написано: светодиод CREE XP-E R2

CREE - естественно название производителя диода

XR-E, у CREE бывает XP-E, XP-G, у других фирм встречается P4, P7 и т.д. - это обозначение самого диода.

R2 - бин яркости. Бин показывает, сколько люмен выдает светодиод при потреблении 1 ватта энергии, для светодиода это ток 350 мА. В английском языке этот параметр называется flux bin. На сегодняшний момент встречаются Q2, Q3, Q4, Q5, R2, R3, R4, R5, S2. В таблице ниже видно, сколько люмен с какого диода можно получить.

Q2-Q5 и R2 есть у XR-E диодов, у R2, R3 - есть у XP-E, R4-R5 и S2 - только у XP-G.

В чем основная разница, кроме яркости?

XR-E - самый старый и встречающийся только моделях фонарей, которые довольно давно на рынке. XR-E внешне очень легко определить, у него большая полусфера покрывает диод, сам кристалл больше чем у последующих серий (для сравнения на XP серии это такая себе капелька, размер XP-E по сравнению с XR-E был сокращён на 80%. XP-E от XP-G отличается тем, что у Е - три полоски на диоде, у G серии - четыре, получается что площадь XP-G выше.

Следовательно, в одинаковых по размеру, строению отражателях самый дальнобойный является XP-E, так как у него самый маленький кристалл, и, самый маленький источник света, так как его легко сфокусировать в узкий луч, потом XR-E, а самый широкий луч у XP-G, не из-за размера кристалла, а из-за сложности фокусировки, об этом ниже.

Если диоды расположить по энергоэффективности от самого слабого к самому яркому, то получим XR-E - XP-E - XP-G, где последний самый энергоэффективный, см. таблицу ниже.

Казалось бы, если есть самый яркий и самый новый и эффективный диод XP-G, то почему все известные и уважаемые производители фонарей не спешат переходить на этот диод. Причина проста. Каждый диод требует специально спроектированный отражатель для получения приемлемого светового пучка.

Рассмотрим все серии. Если посветить фонарем на ровную стену, то увидим следующие артефакты:

У XP-E - идеальная картинка без каких-либо недостатков: хорошо и равномерно сфокусированный центральный пучок и ровная боковая засветка без провалов.

У XP-G при фокусировке с помощью отражателя может наблюдаться так называемая дырка от бублика, когда центральный пучок света представляет собой бублик с заметным потемнением внутри. Это не вина производителей фонарей, а особенность диода. Поэтому такие фирмы как Fenix, Jetbeam, Nitecore, Zebra, 4sevens не спешили обновлять свой модельный ряд, а другие в гонке за новинками либо ставили сильно текстурированный отражатель, либо вообще просто применяли отражатели для других типов диодов. Все это негативно отражается на фокусировке луча и дальнобойности фонарей. По мнению многих экспертов фонари на этом типе диодов проигрывают по дальности старым моделям на XP-E и XR-E.

XM-L - является настоящим шедевром данной компании! Это новейшая разработка 2011 года! С момента изобретения данного светодиода 95% мощных фонарей строятся именно на нем! Данный диод обладает выдающимися характеристиками. Его яркость достигает до 1000 люмен при токе 3А!

За долгое время я поменял великое множество светодиодных налобных фонариков, экономных светильников, мощных, компактных и подводных фонарей, а также всяческих вариантов резервного света, приобретя большой опыт в их практическом использовании. В этой статье я постараюсь рассказать вам, на каких фонарях я остановился, попробую вкратце объяснить, какие бывают типы фонарей, какие бывают источники света, как разобраться в маркировке светодиодов LED, какие элементы питания лучше выбрать и почему. Нужно отметить, что я не являюсь фанатом фонарей, они меня интересуют исключительно с точки зрения практичности и удобства. Я не буду гнаться за лишними 10% мощности света, покупая модный фонарь за 200 долларов, предпочту выбрать тот, что светит на 10% слабее, но при этом в десять раз дешевле. Пожалуй, начнем с базовых понятий.

Какие светодиоды используются в фонариках

Поскольку передо мной не стоит цель раскрыть всю гамму источников света, которые используются в фонарях, я остановлюсь на основных, наиболее популярных источниках, светодиодах. Думаю, не ошибусь, если скажу, что на сегодняшний день больше 90% выпускаемых фонарей это LED-фонари. Поэтому отбросим лампы накаливания и газоразрядные лампы, как малоэффективные для наших целей.

Какие же светодиоды можно встретить в туристических фонарях и светильниках?

Самый популярный производитель светодиодов, фирма Cree, делит свою продукцию на два типа. Это мощные светодиоды, под общим названием XLamp и сверхъяркие (High-Brightness ). Они отличаются потребляемой мощностью, в первую группу входят светодиоды с допустимой величиной тока 350 мА и выше. Сверхъяркие рассчитаны на меньший рабочий ток, в среднем 30-50 мА. В третью группу я бы отнес светодиоды COB, это относительно новая технология, позволяющая в одном корпусе размещать несколько светоизлучающих кристаллов. Плюсом данной технологии является относительная дешевизна подобных элементов, поскольку для каждого элемента не нужен отдельный корпус и его не нужно отдельно распаивать. Минус в том, что энергоэффективность от размещения нескольких кристаллов в одном корпусе не улучшилась, зато увеличилась площадь излучающей поверхности, что критично для мощных дальнобойных фонарей, больший по площади источник света сложней сфокусировать.

Это всё диоды поверхностного монтажа, они устанавливаются на теплопроводящую подложку. Есть еще светодиоды индикаторного типа, на ножках, которые монтируются в дырочки на плате (т. к. нет проблемы с нагревом). Они имеют довольно низкую яркость, но при этом исключительно маломощные (ниже 25 мА), что позволяет использовать их в тех фонарях и светильниках, для которых критична не яркость, а длительность работы.

Теперь я попытаюсь на примерах рассказать, какие типы диодов для каких целей используются, а также расскажу, как расшифровать названия светодиодов.

От чего светится светодиод? Немного о драйверах

Для работы светодиода важны два параметра - рабочее напряжение и ток. Рабочее напряжение светодиода иногда называют "падение напряжения". Это значит, что после прохождения нашего светодиода напряжение в цепи будет меньше ровно на величину этого "падения". Если мы подадим питание 6 вольт на светодиод, у которого падение напряжения 3,7 В, то он их потребит, а включенному после него в эту же цепь прибору достанется 2,3 вольта. Но самое важное для нас: светодиоду важен ток, а не напряжение.

Напряжения он возьмет столько, сколько ему нужно, а вот ток постарается усвоить весь. Если ваш источник питания может выдать 100 ампер - светодиод будет потреблять ток, пока не сгорит. Схема работы простая: светодиод потребляет ток и от этого греется. При нагреве сопротивление светодиода падает, значит больше тока через него может пройти, он еще сильней греется, сопротивление падает еще больше, и так далее. Если не ограничивать ток, то светодиод просто сгорит. Поэтому в цепи питания светодиода обязательно должен быть ограничивающий элемент.

В общем, последовательно со светодиодом нам нужно поставить ограничитель тока, "горлышко", через которое не пройдет больше, чем может усвоить наш светодиод. Этот элемент называется "драйвер". Самый простой драйвер - резистор. Он используется в тех схемах, где нет регулировки яркости свечения и напряжение источника питания не скачет.

Более сложные драйверы умеют стабилизировать рабочее напряжение на уровне величины падения напряжения светодиода, а также регулировать силу тока, тем самым изменяя яркость свечения. За различные режимы свечения фонаря (мигалка, SOS и т.п.) тоже отвечает драйвер.

Нужно сказать, что именно от драйвера зависит яркость и долговечность фонаря.

Использование мощных светодиодов Cree в фонарях

Начнем с мощных светодиодов Cree, поскольку большинство мощных фонарей, среди которых вам предстоит выбирать, будут построены именно на диодах Cree. Что нужно знать об этих светодиодах, чтобы выбрать подходящий? Первое - это технология производства, например XM-L и XM-L2. При одинаковой мощности 10Вт и максимальном токе светодиод XM-L выработает световой поток 1000 лм, а Cree ХМ-L2 – почти 1200 лм.

Однако, в маркировке диодов используется еще так называемый бин яркости . При изготовлении возможен технологический разброс, поэтому каждая партия светодиодов сортируется по яркости и цветовому оттенку белого. Самые яркие диоды продаются дороже, менее яркие - дешевле. Маркировка яркости у Cree идет от бина J - это примерно 30 люменов при токе 350 мА, до бина U2 - более 300 люменов при том же токе.

Что еще важно? Оттенок излучаемого света. Основными источниками света в природе являются нагретые тела. Поэтому изначально спектр видимого излучения, который зависит от температуры нагрева, измеряемой в Кельвинах, называют термином "цветовая температура". В описании светодиодных фонарей, которые можно купить на Алиэкспрессе, редко встретишь указание цветовой температуры, обычно там используются термины "Warm white", "White" и "Cool white", что в переводе означает "тёплый белый", "белый" и "холодный белый". Из личного опыта могу сказать, что в большинстве случаев стоит выбирать холодный белый. Я сравнивал в походных условиях, летом, на рыбалке. При одинаковой яркости свечения в луче холодного белого света картинка получается более контрастной, более детализированной.

То есть, если нам нужен максимально яркий фонарь, то стоит выбрать фонарь на светодиоде XM-L2 с бином яркости U2 и холодным белым оттенком свечения.

Для примера - таблица цветовой температуры естественных источников света.

Окей, мы выбрали светодиодный фонарь. Мощный, яркий. Остается вопрос: чем мы будем его питать? Светодиод Cree xm-l2 в максимальном режиме потребляет 3А, а в нормальном режиме 700 мА при 2,85 вольта, питается он обычно от литиевых аккумуляторов 18650, максимальная емкость самых дорогих - 3700 мАч при напряжении 3,7 вольта. Таким образом, в идеальных условиях (если не учитывать КПД драйвера) от самого дорогого аккумулятора наш фонарь проработает всего 96 минут при максимальной яркости или около 6 часов при обычной.

И тут возникает вопрос: а хватит нам шести часов работы фонаря на одну рыбалку? Есть ли смысл тратить по пять долларов на один аккумулятор, которого хватит на 6 часов не очень яркого свечения, или лучше заказать фонарь менее яркий, но более долгоиграющий? Нужен ли нам фонарь такой бешеной яркости (а 1200 люменов - это яркость свечения лампы накаливания на 100Вт), или хватит и половины? Вот тут мы начинаем рассматривать в фонарях светодиоды других типов, например XR-C, XR-E, XP-C или XP-E, которые хоть и выдают при работе меньший бин яркости, но зато куда менее прожорливы. Я не буду расписывать характеристики этих светодиодов, вы без труда их найдете в поисковиках. Ниже, в описаниях фонарей, я буду упоминать, какие светодиоды и для чего я использовал.

Фонарь Small Sun ZY-A21

Купил его, как хороший дальнобойный фонарь под питание от никелевых аккумуляторов AA или литиевых 14500. Поначалу был очень доволен яркостью, однако производитель меня подвёл: он установил неподходящий драйвер. Через пару лет после покупки фонарь начал мигать, я его разобрал, измерил напряжение и ток. Выяснилось, что драйвер в максимальном режиме отдает ток 2,1 А, а в "половинном" 1,1 А, при максимально допустимом токе в 1А для установленного светодиода Cree XR-E. Это повышало яркость свечения, но очень сильно снижало срок службы диода, который в результате почернел.

Пользуясь тем, что на Алиэкспрессе светодиодов, я заказал вместо XR-E светодиод XP-L, который запросто может переварить и 3 ампера. Единственное, как я уже говорил, зря я заказал теплый белый. Нужно было заказывать холодный.

Что получилось в результате: яркость сильно увеличилась, как в максимальном, так и в половинном режиме. Но из-за другой формы и размера светодиода увеличился размер и исчезла четкая граница светового пятна, поскольку рефлектор фонаря был спроектирован под "линзованный" XR-E. Дальнобойность осталась той же: большая яркость компенсирует расфокусировку. Огромный плюс в том, что светодиод работает в щадящем режиме и теперь фонарь будет служить очень долго.

Общая мысль: я очень редко использую этот фонарь по назначению. В основном он лежит дома на случай отключения света. Тем, кому нужно светить далеко и ярко, он подошел бы больше. Например, охраннику большой территории, чтобы посветить, кто там ходит на другом конце ангара, а при необходимости и треснуть им злодея по башке. На рыбалке в 99% случаев хватает налобного фонаря.

В силу недолговечности фонарь А21 больше не выпускают, да я бы его и не рекомендовал. Но с диодом XP-L он имеет полное право на существование, поэтому я порекомедую два бюджетных фонаря проверенного производителя, одинаковой конструкции, с диодами XP-L и XM-L (первый ярче, но дороже на пару долларов).

Налобные фонари с Алиэкспресс

Рыбацкие налобные фонари вещь незаменимая, поэтому у меня их пять штук. Во-первых, я редко езжу на рыбалку один. Во-вторых, фонарь для рыбака или туриста - вещь первой необходимости: всегда нужно иметь два запасных. Ну и наконец, первый фонарь был куплен лет пятнадцать назад, когда про светодиоды Cree ходили легенды, а фонари на этих диодах покупали энтузиасты за огромные деньги. По большому счету, тогда и аккумуляторов нормальных не было, поэтому самым важным показателем для налобного фонарика было время работы от одного комплекта батареек. С него и начнем.

Экономичный налобный фонарь на индикаторных светодиодах

Самый популярный фонарь середины 2000-х годов. Я видел версии на 3, 9, 12, 18 и даже 24 светодиода. На упаковках писались сумасшедшие цифры до 500 люмен, но на самом деле индикаторные светодиоды имеют яркость примерно 2 люмена на штуку. У них не было регулировки по высоте, не было фокусировки луча, но зато они весили всего около 30 граммов. При этом огромнейший плюс - энергопотребление, точнее, его отсутствие. Рабочий ток одного диода, в зависимости от модели, до 20 мА. Фонарь, забытый в сумке включенным на минимальной яркости, на следующей рыбалке, через неделю, еще светился. На полной яркости иной фонарь мог работать двое суток подряд. Конечно, подобного дедушку сейчас найти сложно, но фонарь может с успехом его заменить: сверхъяркий COB-диод, минимум сутки работы на полной яркости и до недели работы в экономном режиме (от щелочных батареек). И вся эта радость дешевле двух долларов.

Еще один близкий по идеологии фонарь, с важным улучшением: возможностью регулировки угла наклона. Вместо индикаторных светодиодов используется COB, это сильно увеличивает яркость, хотя и сокращает время работы. Цена - те же .

Совершенно однозначно один такой фонарь нужно иметь. У меня он всегда лежит в машине, на случай, если нужно будет ночью менять колесо, предохранитель или проверить уровень масла, или если на рыбалке остальные фонари намокнут. Внутри установлены аккумуляторы Eneloop ( в другой статье), они спокойно держат заряд больше года.

Налобный фонарь, проверенный временем

Я купил две штуки в 2011-м году, когда в продаже появились первые доступные Cree Q5, помню, в 16 долларов мне обошлись. Это вполне серьезный фонарь, с регулировкой луча, которым можно и рыбу при вываживании подсветить, и над столом за ужином повесить. Комплекта аккумуляторов хватает на одну ночь. Есть регулировка наклона, удобный ремень. Хороший эконом-вариант, при нынешней цене .

Крайне советую этот фонарь, если у вас есть несколько комплектов аккумуляторов ААА, которые можно будет использовать в этом фонаре. Если нет - читайте дальше.

Налобный фонарь на Cree XM-L с Алиэкспресс

Налобные фонари на мощных светодиодах, которые фактически заменили мне все остальные фонари. Первый из них я купил, когда увидел такой у друга на рыбалке. Огромный запас яркости, в максимальном режиме используется очень редко, но незаменим при вываживании крупной рыбы: даже широкий луч пробивает воду на несколько метров. Например, если вы стоите на обрыве и вываживаете крупного сома в подсачек с четырехметровой ручкой, то вы видите и сам подсачек, и все маневры рыбы у вас под контролем.

Был куплен в комплекте с аккумуляторами и автомобильным зарядным устройством. Большой плюс в том, что можно подзарядить прямо в машине. Минус в том, что мне досталась версия с гнездом под один аккумулятор. Сейчас продают версию на два аккумулятора за те же деньги (около $7). Почему я рекомендую версию на два аккумулятора? Cree XM-L - очень мощный светодиод, в максимальном режиме до 10 Вт. Я купил 12 аккумуляторов на 2600 мАч, одного аккумулятора хватает на час в максимальном режиме и на три часа в экономном. Если рыбалка на всю ночь, аккумулятор приходится менять. Двух аккумуляторов (5200 мАч) на ночь хватило бы с головой, а поскольку ток разряда на одну банку был бы в два раза меньше, это увеличило бы время работы еще процентов на 15. А еще двухячеечные фонари при необходимости запросто работают с одним аккумулятором, поскольку соединение там параллельное. Вес лишнего аккумулятора можно не принимать во внимание, поскольку он находится на затылке и вообще не ощущается.

Когда я понял все недостатки одноячеечной компоновки, на Алиэкспрессе была скидка на фонари, так что я купил себе один, думая, что завершил поиск идеального фонаря для своих нужд. Будьте внимательны: этот фонарь после покупки желательно раскрутить и в резьбовое соединение капнуть герметик. Это предохранит вас от внезапно улетевшей в снег линзы, которую ночью очень неудобно искать, но позволит в случае необходимости разобрать фонарь (не могу представить, зачем, но мало ли).

Только что, когда делал фото фонарей для этой статьи, обратил внимание, что во втором фонаре стоит не XM-L, а XP-E2. Я был уверен, что там XML и вначале расстроился, но вспомнил, что осенью в полевых условиях использовал оба фонаря по очереди и разницы не заметил. Скорее всего потому, что XP-E2 имеет в два раза меньшую площадь излучающей поверхности, за счет чего луч лучше фокусируется. Зато он потребляет в три раза меньше энергии, т.е. будет работать в три раза дольше. Пожалуй, это действительно идеальный фонарь: 12 часов на половинной яркости, 5 часов и мощный тонкий луч на полной, оптимальный компромисс между яркостью и временем работы.

Итоговое фото, иллюстрирующее предыдущий текст.

В центре - фонарь на светодиоде XP-L V5. Как и следовало ожидать, он дает больше всего света. Однако, оттенок - тёплый белый - смягчает картинку. Из-за использования в фонаре не того светодиода, под который он был спроектирован, луч сфокусирован нечетко, световое пятно имеет размытые края.
Слева фонарь на диоде XM-L T2, оттенок cool white. Не такой яркий, но отлично сфокусирован. Картинка более контрастная.
Справа фонарь на XP-E2. Световое пятно меньше, отличный фокус, яркость тоже приличная.

Выводы делайте сами. На сегодняшний момент, я чаще всего использую третий фонарь.

Долго пылился на полке старый фонарик - ручка «Duracell». Работал он от двух батареек формата ААА, на лампочку накаливания. Очень удобен был, когда нужно посветить в какую-либо узкую щель в корпусе электронного прибора, но всё удобство от применения перечеркивал «жор» батареек. Можно было бы выкинуть этот раритет и поискать в магазинах что-то современнее, но… Это не наш метод... © Потому на Али была куплена микросхема светодиодного драйвера, которая помогла перевести фонарик на светодиодный свет. Переделка очень простая, которую сможет осилить, даже начинающий радиолюбитель, умеющий держать в руках паяльник… Так что, кому интересно, велком под Кат…

Микросхема драйвер покупалась давно, больше года назад, и ссылка на магазин уже ведет в «пустоту», потому я нашел аналогичный товар, у другого продавца. Сейчас этот драйвер стоит дешевле, чем я покупал его. Что же это за «клоп» с тремя ножками, давайте рассмотрим подробнее.
Для начала ссылка на даташит:
Микросхема представляет собой Led драйвер способный работать от низкого напряжения, к примеру, одной батарейки 1.5В формата ААА. Микросхема драйвера имеет высокую эффективность (КПД) 85% и способна «высосать» батарейку практически полностью, до остаточного напряжения 0,8В.
Характеристики микросхемы драйвера

под спойлером

Схема драйвера очень проста…

Как вы видите, кроме этой микросхемы «клопа» нужна всего одна деталь - дроссель (индуктор), и именно индуктивностью дросселя задается ток светодиода.
Для фонарика в место лампочки, я подобрал яркий белый светодиод, потребляющий ток 30мА, соответственно мне нужно было намотать дроссель индуктивностью 10мкГн. Эффективность драйвера составляет 75-92% в диапазоне 0.8-1.5В, что очень неплохо.

Приводить здесь чертеж печатной платы не буду, т.к нет смысла, плату можно изготовить за пару минут, просто процарапав фольгу в нужных местах.

Дроссель можно намотать, или взять готовый. Я намотал на гантельке, которая попалась под руку. При самостоятельном изготовлении необходимо контролировать индуктивность при помощи LC метра. В качестве корпуса для платы драйвера был использовать двух кубовый одноразовый шприц, внутри которого вполне достаточно места, что бы разместить все необходимые компоненты. С одной стороны шприца -резиновая пробка с светодиодом и контактной площадкой, с другой стороны вторая контактная площадка. Размер отрезка шприца подбирается по месту и приблизительно равен размеру батарейки ААА (мизиньчиковой, как её называют в народе)

Собственно собираем фонарик

И видим, что светодиод ярко светит от одной батарейки…

Ручка-фонарик в сборе выглядит вот так

Светит хорошо и вес фонарика стал меньше, потому как используется всего одна батарейка, а не две, как было изначально…

Вот такой получился коротенький обзор… При помощи микросхемы драйвера, вы можете переделать почти любой раритетный фонарик, на питание от одной батарейки 1.5В. Если есть вопросы спрашивайте…

Планирую купить +73 Добавить в избранное Обзор понравился +99 +185