Світлодіодний ліхтарик.

http://ua1zh. *****/led_driver/led_driver. htm

Настала осінь, на вулиці вже темно, а лампочок у під'їзді як не було, так і ні. Вкрутив... Наступного дня – знову ні. Так, такі реалії нашого життя... Купив дружині ліхтарик, але він виявився надто великим для сумочки. Довелося зробити самому. Схема не претендує на оригінальність, але, може, комусь і пригодиться - судячи з інет_форумів, інтерес до такої техніки не знижується. Передбачаю можливі питання - "А чи не простіше взяти готову мікросхему на зразок ADP1110 і не морочитися?" Так, зрозуміло, набагато простіше,
ось тільки вартість цієї мікросхеми в Чіп&Діпі 120 рублів, мінімальне замовлення – 10шт і термін виконання – місяць. Виготовлення цієї конструкції зайняло у мене рівно 1 годину 12 хвилин, включаючи час на макетування, при величині витрат 8 рублів на світлодіод. Решта у радіолюбителя, що поважає себе, завжди знайдеться в хламовнику.

Власне вся схема:

Чісне слово, лаятимуся, якщо хтось запитає - а на якому принципі все це працює?

А ще більше лаятимуся, якщо вимагатимуть печатку...

Нижче наведено приклад практичного виконання конструкції. Для корпусу взято відповідну коробочку з-під якоїсь парфумерії. За бажання можна зробити ліхтарик ще компактніше - все визначається корпусом, що використовується. Зараз ось думаю засунути ліхтарик у корпус від товстого маркера.

Трохи про деталі: Транзистор я взяв КТ645. Просто ось такий під руку попався. Можна поекспериментувати з підбором VT1, якщо є час і тим самим підняти ККД, але навряд чи можна досягти радикальної різниці з застосованим транзистором. Трансформатор намотаний на відповідному кільці з фериту з великою проникністю діаметром 10мм і містить 2х20 витків дроту ПЕЛ-0.31. Обмотки мотають відразу двома проводами, можна без скручування - це ж не ШПТЛ... Випрямний діод - будь-який Шоттки, конденсатори - танталові smd на напругу 6 вольт. Світлодіод - будь-який надяскравий білий на напругу 3-4 вольти. При використанні батареї акумулятора з номінальною напругою 1.2 вольта струм через наявний у мене світлодіод становив 18мА, а при використанні сухої батареї з номіналом 1.5 вольта - 22 ма, що забезпечує максимальну світловіддачу. Загалом пристрій споживав приблизно 30-35мА. З огляду на епізодичне використання ліхтарика батареї цілком може вистачити і на рік.

Робимо сучасний ліхтарик

http://www. *****/schemes/contribute/constr/light2.shtml

Мал. 1. Принципова схема стабілізатора струму

Використовуючи давно відому в радіоаматорських колах схему (рис. 1) імпульсного стабілізатора струму із застосуванням сучасних доступних радіодеталей можна зібрати дуже непоганий світлодіодний ліхтар.

Автором для доопрацювання та переробки був придбаний безпородний ліхтар з акумулятором 6 В 4 Ач, з прожектором на лампі 4,8 В 0,75 А і джерелом розсіяного світла на ЛДС 4 Вт. «Рідна» жарова лампочка майже відразу почорніла через роботу на підвищеній напрузі і вийшла з ладу після кількох годин роботи. Повної зарядки акумулятора вистачало на 4-4,5 години роботи. Включення ЛДС взагалі навантажувало акумулятор струмом близько 2,5 А, що призводило його розряду через 1-1,5 години.

Для вдосконалення ліхтаря на радіоринку були придбані білі світлодіоди невідомої марки: один із променем розбіжністю 30o та робочим струмом 100 мА для «прожектора», а також десяток матових із робочим струмом 20 мА для заміни ЛДС. За схемою (рис.1) було зібрано генератор стабільного струму, що має ККД близько 90%. Схемотехніка стабілізатора дозволила використовувати для перемикання світлодіодів штатний перемикач. Вказаний на схемі світлодіод LED2 є батареєю з 10 паралельноз'єднаних однакових білих світлодіодів, розрахованих на силу струму 20 мА кожен. Паралельне з'єднання світлодіодів здається не зовсім доцільним через нелінійність і крутість їх ВАХ, але як показав досвід, розкид параметрів світлодіодів настільки малий, що навіть при такому включенні їх робочі струми практично однакові. Важливо лише повна ідентичність світлодіодів, по можливості їх треба купити «з одного заводського пакування».

Після доопрацювання «прожектор» звичайно став трохи слабшим, але цілком достатнім, режим розсіяного світла візуально не змінився. Але тепер завдяки високому ККД стабілізатора струму при використанні спрямованого режиму від акумулятора споживається струм 70 мА, а в режимі розсіяного світла, тобто ліхтар може працювати без підзарядки приблизно 50 або 25 годин відповідно. Яскравість від ступеня розрядженості акумулятора залежить від стабілізації струму.

Схема стабілізатора струму працює наступним чином: При подачі живлення на схему транзистори Т1 і Т2 замкнені, Т3 відкритий, тому як на його затвор подано напругу, що відпирає через резистор R3 . Завдяки наявності в ланцюзі світлодіода котушки індуктивності L1 струм наростає плавно. У міру зростання струму в ланцюзі світлодіода зростає падіння напруги на ланцюжку R5-R4, як тільки воно досягне приблизно 0,4, відкриється транзистор Т2, а слідом за ним і Т1, який у свою чергу закриє струмовий ключ Т3. Наростання струму припиняється, в котушці індуктивності виникає струм самоіндукції, який через діод D1 починає протікати через світлодіод та ланцюжок резисторів R5-R4. Як тільки струм зменшиться нижче за певний поріг, транзистори Т1 і Т2 закриються, Т3 - відкриється, що призведе до нового циклу накопичення енергії в котушці індуктивності. У нормальному режимі коливальний процес відбувається на частоті десятків кілогерц.

Про деталі: особливих вимог до деталей не пред'являється, можна використовувати будь-які малогабаритні резистори та конденсатори. Замість транзистора IRF510 можна застосувати IRF530, або будь-який n-канальний польовий ключовий транзистор на струм більше 3 А і напруга більше 30 В. Діод D1 повинен бути обов'язково з бар'єром Шоттки на струм більше 1 А, якщо поставити звичайний навіть високочастотний типу КД212, КП до 75-80%. Котушка індуктивності може бути саморобна, мотають її дротом не тонше 0,6 мм, краще - джгутом з декількох тонших дротів. Близько 20-30 витків дроту на броньовий сердечник Б16-Б18 обов'язково з немагнітним зазором 0,1-0,2 мм або близький до фериту 2000НМ. При можливості товщину немагнітного зазору підбирають експериментально за максимальним ККД пристрою. Непогані результати можна отримати з феритами від імпортних котушок індуктивності, що встановлюються в імпульсних блоках живлення, а також в енергозберігаючих лампах. Такі осердя мають вигляд котушки для ниток, не вимагають каркаса та немагнітного зазору. Дуже добре працюють котушки на тороїдальних сердечниках із пресованого залізного порошку, які можна знайти в комп'ютерних блоках живлення (на них намотані котушки індуктивності вихідних фільтрів). Немагнітний зазор у таких сердечниках рівномірно розподілений обсягом завдяки технології виробництва.

Цю ж схему стабілізатора можна використовувати і спільно з іншими акумуляторами та батареями гальванічних елементів напругою 9 або 12 вольт без зміни схеми або номіналів елементів. Чим вище буде напруга живлення, тим менший струм споживатиме ліхтарик від джерела, його ККД залишатиметься незмінним. Робочий струм стабілізації задають резистори R4 та R5. При необхідності струм може бути збільшений до 1 А без застосування тепловідводів на деталях, тільки підбором опору резисторів, що задають.

Зарядний пристрій для акумулятора можна залишити «рідне» або зібрати за будь-якою із відомих схем або взагалі застосувати зовнішнє для зменшення ваги ліхтаря.

Збирається пристрій підвісним монтажем у вільних порожнинах корпусу ліхтарика і заливається термоклеєм для герметизації.

Непогано також додати до ліхтаря новий пристрій: індикатор ступеня зарядженості акумулятора (рис. 2).

Мал. 2. Принципова схема індикатора ступеня заряджання акумулятора.

Пристрій є по суті вольтметром з дискретною світлодіодною шкалою. Цей вольтметр має два режими роботи: у першому він оцінює напругу на акумуляторі, що розряджається, а в другому - напруга на заряджуваному акумуляторі. Тому, щоб правильно оцінити рівень зарядженості для цих режимів роботи вибрані різні діапазони напруг. У режимі розряду акумулятор можна вважати повністю зарядженим, коли на ньому напруга дорівнює 6,3 В, коли він повністю розрядиться, напруга знизиться до 5,9 В. У процесі зарядки напруги інші, повністю зарядженим вважається акумулятор, напруга на клемах якого 7, 4 В. У зв'язку з цим і вироблено алгоритм роботи індикатора: якщо зарядний пристрій не підключено, тобто на клемі + Зар. немає напруги, «помаранчеві» кристали двоколірних світлодіодів знеструмлені і транзистор Т1 замкнений. DA1 формує опорну напругу, що визначається резистором R8. Опорна напруга подається на лінійку компараторів ОР1.1 - ОР1.4, на яких реалізовано власне вольтметр. Щоб побачити скільки заряду залишилося в акумуляторі, треба натиснути на кнопку S1. При цьому буде подано напругу живлення на всю схему і в залежності від напруги на акумуляторі загориться певна кількість зелених світлодіодів. При повному заряді горітиме весь стовпчик із 5 зелених світлодіодів, при повному розряді - тільки один, найнижчий світлодіод. При необхідності напругу коригують, підбираючи опір резистора R8. Якщо зарядний пристрій увімкнено, через клему «+ Зор.» і діод D1 напруга надходить на схему, включаючи помаранчеві частини світлодіодів. Крім того, відкривається Т1 і підключає паралельно резистори R8 резистор R9, в результаті чого опорна напруга, що формується DA1 збільшується, що призводить до зміни порогів спрацьовування компараторів - вольтметр перебудовується на більш високу напругу. У цьому режимі весь час, поки акумулятор заряджається, індикатор відображає процес його заряджання також стовпчиком світлодіодів, що світяться, тільки цього разу стовпчик помаранчевий.

Саморобний ліхтарик на світлодіодах

Стаття присвячується туристам-радіоаматорам, і всім, хто стикався з проблемою економічного джерела освітлення (наприклад намети в нічний час). Хоча останнім часом ліхтарями на світлодіодах нікого не здивуєш, я все ж таки поділюся своїм досвідом у створенні подібного приладу, а також постараюся відповісти на питання тих, хто захоче повторити конструкцію.

Примітка:стаття розрахована на "просунутих" радіоаматорів, які добре знають закон Ома і тримали в руках паяльник.

За основу було взято покупний ліхтарик "VARTA" з живленням від двох батарейок типу АА:

https://pandia.ru/text/78/440/images/image006_50.jpg" width="600" height="277 src=">

А ось як виглядає схема у зібраному вигляді:

опорних точок служать ніжки DIP-мікросхеми.

Декілька пояснень до схеми: Електролітичні конденсатори - танталові ЧІП. Вони мають низький послідовний опір, що дещо покращує ККД. Діод Шоттки – SM5818. Дроселі довелося з'єднати два в паралель, тому що не виявилося відповідного номіналу. Конденсатор С2 – К10-17б. Світлодіоди - надяскраві білі L-53PWC "Kingbright". Як видно на малюнку, вся схема легко вмістилася в порожньому просторі випромінюючого вузла.
Вихідна напруга стабілізатора в даній схемі включення дорівнює 3.3В. Оскільки падіння напруги на діодах у номінальному діапазоні струмів (15-30мА) становить близько 3.1В, то зайві 200мВ довелося висіяти на резисторі, послідовно включеному з виходом. Крім того, невеликий послідовний резистор покращує лінійність навантаження та стабільність схеми. Пов'язано це з тим, що діод має негативний ТКС і при розігріві його пряме падіння напруги зменшується, що призводить до різкого зростання струму через діод, при живленні його від джерела напруги. Розрівнювати струми через паралельно включені діоди не довелося – відмінності яскравості на око не спостерігалося. Тим більше, що діоди були одного типу та взяті з однієї коробки.
Тепер про конструкцію світловипромінювача. Мабуть, це найцікавіша деталь. Як видно на фотографіях, світлодіоди в схемі не запаяні намертво, а є частиною конструкції, що знімається. Це я вирішив зробити для того, щоб не курочити ліхтарик, і при нагоді в нього можна було б вставити звичайну лампочку. В результаті довгих роздумів щодо вбивства двох зайців народилася ось така конструкція:

Думаю, що особливих пояснень тут не потрібно. Потрошиться рідна лампочка від цього ж ліхтарика, у фланці з 4-х сторін робляться 4 пропили (один там уже був). 4 світлодіоди розташовуються симетрично по колу з деяким розчепіром для більшого кута охоплення (довелося трохи підпиляти їх біля основи). Плюсові висновки (так вийшло за схемою) припаюються на цоколь біля пропилів, а мінусові вставляються зсередини в центральний отвір цоколя, обрізаються і теж пропаюються. В результаті виходить такий ось "ламподіод", що постає на місце звичайної лампочки розжарювання.

І насамкінець, про результати випробувань. Для тестування були взяті напівдохлі батарейки, щоб швидше довести їх до фінішу і зрозуміти, на що здатний новий ліхтар. Вимірювалася напруга батарей, напруга на навантаженні та струм через навантаження. Прогін починався з напруги батареї 2.5В, при якому світлодіоди вже не горять. Стабілізація вихідної напруги (3.3В) тривала до зниження напруги живлення до ~1.2В. Струм навантаження при цьому становив близько 100мА (~ по 25мА на діод). Потім вихідна напруга почала плавно знижуватися. Схема перейшла в інший режим роботи, за якого вона вже не стабілізує, а видає на вихід усе, що може. У такому режимі вона працювала до напруги живлення 0.5В! Вихідна напруга при цьому впала до 2.7В, а струм зі 100мА до 8мА. Діоди все ще горіли, але їхньої яскравості вистачало лише на освітлення замкової щілини у темному під'їзді. Після цього батарейки практично перестали розряджатися, оскільки схема перестала споживати струм. Поганявши схему в такому режимі ще 10 хвилин, мені стало нудно, і я її вимкнув, тому що подальший прогін інтересу не представляв.

Яскравість світіння порівнювалася зі звичайною лампочкою розжарювання за такої ж споживаної потужності. У ліхтарик вставлялася лампочка 1В 0.068А, яка при напрузі 3.1В споживала приблизно такий самий струм, що і світлодіоди (близько 100мА). Результат на користь світлодіодів є однозначним.

Частина ІІ. Трохи про ККД або "Немає межі досконалості".

Минуло більше місяця, відколи я зібрав свою першу схему для живлення світлодіодного ліхтарика і написав про це у вищевикладеній статті. На мій подив, тема виявилася дуже популярною, судячи з кількості відгуків та відвідувань сайту. З того часу у мене з'явилося деяке розуміння предмета:) , і я вважав своїм обов'язком підійти до теми серйозніше і провести більш ретельні дослідження. На цю думку мене навело також і спілкування з людьми, які вирішували такі завдання. Про деякі нові результати я й хочу розповісти.

По-перше, мені слід було б відразу виміряти ККД схеми, який виявився підозріло низьким (близько 63% при свіжих батарейках). По-друге, я зрозумів головну причину такого низького ККД. Справа в тому, що ті мініатюрні дроселі, які я використовував у схемі, мають надзвичайно високий омічний опір - близько 1.5ом. Про жодну економію електроенергії з такими втратами не могло бути й мови. По-третє, я виявив, що величина індуктивності та вихідної ємності теж позначаються на ККД, хоча й не так помітно.

Використовувати стрижневий дросель типу ДМ якось не хотілося через його великий розмір, тому вирішив виготовити дросель самостійно. Ідея проста - потрібен маловитковий дросель, намотаний відносно товстим дротом, і водночас досить компактний. Ідеальним рішенням виявилося кільце з µ-пермалою з проникністю близько 50. У продажу є готові дроселі на таких колечках, що широко використовуються у всіляких імпульсних БП. У моєму розпорядженні виявився такий дросель на 10мкГ, що має 15 витків на кільці К10х4х5. Перемотати його не було жодних проблем. Індуктивність довелося підібрати за виміром ККД. У діапазоні 40-90мкГ зміни були дуже незначні, менше 40 - помітніші, а на 10мкГ стало зовсім погано. Піднімати вище 90мкГ я не став, тому що зростав омічний опір, а товстіший провід "роздмухував" габарити. У результаті, більше з естетичних міркувань, я зупинився на 40 витках проводу ПЕВ-0.25, тому що вони рівно вляглися в один шар і вийшло близько 80мкГ. Активний опір вийшов близько 0.2 ом, а струм насичення за розрахунками - більше 3А, що вистачає за очі. В результаті конструкція зазнала деяких змін, що, втім, не завадило їй зберегти компактність:

Лабораторні роботи" лабораторну роботу і зняв основні характеристики схеми:

Дивлячись на всі ці характеристики можна сказати, що ліхтар впевнено світить при спаді напруги до 1В без помітного зниження яскравості, тобто схема фактично відпрацьовує триразове просідання напруги. Звичайна лампочка розжарювання при такому розряді батарей навряд чи буде придатною для освітлення.

Якщо щось комусь залишилося незрозумілим – пишіть. Відповім листом, або доповню цю статтю.

Володимир Ращенко, E-mail: rashenko (at) inp. nsk. su

травень, 2003р.

Велофара – що далі?

Отже, перша фарапобудована, випробувана та "обкатана". Якими є подальші перспективні напрямки світлодіодного фаробудування? Першим етапом, мабуть, буде подальше нарощування потужності. Планую будівництво 10-діодної фари з режимом роботи 5\10, що перемикається. Ну а подальше покращення якості потребує застосування складних мікроелектронних компонентів. Наприклад, мені здається, непогано б позбутися резисторів, що гасять \ вирівнюють - адже на них втрачається 30-40% енергії. І стабілізацію струму через світлодіоди незалежно від розрядженості джерела хотілося б мати. Найкращим варіантом було б послідовне включення всього ланцюга світлодіодів зі стабілізацією струму. А щоб не збільшувати кількість послідовних батарей, потрібно щоб ця схема ще й напруга збільшувала з 3 або 4,5 до 20-25 В. Такі ось, так би мовити, ТУ на розробку "ідеальної фари".
Виявилося, що спеціально для вирішення таких завдань випускаються спеціалізовані ІС. Область їх застосування – управління світлодіодами підсвічування РК-моніторів для мобільних пристроїв – ноутбуки. стільникові телефони тощо. вивів мене на цю інформацію Діма gdt (at) *****- ДЯКУЄМО!

Зокрема, лінійку ІС різного призначення для керування світлодіодами випускає фірма Maxim (Maxim Integrated Products, Inc), на сайті якої http://www.) була знайдена стаття "Solutions for Driving White LEDs" (Apr 23, 2002). Деякі з цих "рішень" відмінно підійдуть для велофари:

https://pandia.ru/text/78/440/images/image015_32.gif" width="391" height="331 src=">

Варіант 1. Мікросхема MAX1848, управління ланцюжком із 3х світлодіодів.

https://pandia.ru/text/78/440/images/image017_27.gif" width="477" height="342 src=">

Варіант 3:Можлива інша схема включення зворотного зв'язку – з дільника напруги.

https://pandia.ru/text/78/440/images/image019_21.gif" width="534" height="260 src=">

Варіант 5.Максимальна потужність, кілька ланцюжків світлодіодів, мікросхема MAX1698

струмове дзеркало", мікросхема MAX1916.

https://pandia.ru/text/78/440/images/image022_17.gif" width="464" height="184 src=">

Варіант 8.Мікросхема MAX1759.

https://pandia.ru/text/78/440/images/image024_12.gif" width="496" height="194 src=">

Варіант 10. Мікросхема MAX619 – мабуть. найпростіша схема включення. Працездатність при падінні вхідної напруги до 2 В. Навантаження 50 мА при Uвх.> 3 Ст.

https://pandia.ru/text/78/440/images/image026_15.gif" width="499" height="233 src=">

Варіант 12. Мікросхема ADP1110 - з чуток, більш поширена, ніж MAXи, працює починаючи з Uвх = 1,15 В ( !!! всього одна батарейка!) Uвих. до 12 В

https://pandia.ru/text/78/440/images/image028_15.gif" width="446" height="187 src=">

Варіант 14. Мікросхема LTC1044 - дуже проста схема підключення, Uвх = від 1,5 до 9; Uвих = до 9 В; навантаження до 200мА (але втім, типове 60 мА)

Як бачите, виглядає все це дуже привабливо:-) Залишилося тільки десь знайти ці мікросхеми незадорого.

Ура! Знайдено ADP1руб. з ПДВ) Будуємо нову потужну фару!

10 світлодіодів, з перемиканням 610, п'ять ланцюжків по два.

MAX1848 White LED Step-Up Converter in SOT23

MAX1916 Low-Dropout, Constant-Current Triple White LED Bias Supply

Display Drivers and Display Power Application Notes and Tutorials

Charge Pump Versus Inductor Boost Converter for White LED Backlights

Buck/Boost Charge-Pump Regulator Powers White LEDs від Wide 1.6V to 5.5V Input

Analog ICs for 3V Systems

На сайті Rainbow Tech: Maxim: Прилади DC-DC перетворення(зведена таблиця)

На сайті Premier Electric: Імпульсні регулятори та контролери для ІП без гальв. розв'язки(зведена таблиця)

На сайті Averon - мікросхеми для джерел живлення(Analog Devices) – зведена таблиця

На сьогоднішній день стали доступні у використанні потужні 3-5 Вт світлодіоди різних виробників (як іменитих так і не дуже).

І в цьому випадку застосування ZXSC300 дозволяє легко вирішити задачу ефективного живлення світлодіодів із робочим струмом 1 А та більше.

В якості силового ключа в даній схемі зручно використовувати n-канальний (працюючий від 3 В) Power MOSFET, що підходить за потужністю, можна також використовувати збірку серії FETKY MOSFET (з діодом Шотки в одному корпусі SO-8).

За допомогою ZXSC300 та кількох світлодіодів можна легко вдихнути друге життя у старий ліхтар. Модернізації було піддано акумуляторний ліхтар ФАР-3.

Рис.11

Світлодіоди використовувалися 4-х кристальні з номінальним струмом 100 мА – 6 шт. З'єднані послідовно 3. Для управління світловим потоком застосовані два перетворювачі на ZXSC300, що мають незалежне вкл/викл. Кожен перетворювач працює на власну трійку світлодіод.

Рис.12

Плати перетворювачів виконані на двосторонньому склотекстоліті, друга сторона з'єднана з мінусом живлення.

Рис.13

Рис.14

У ліхтарі ФАР-3 як елементи живлення використовуються три герметичні акумулятори НКГК-11Д (KCSL 11). Номінальна напруга батареї 3,6 В. Кінцева напруга розрядженої батареї становить 3 В (1 В на елемент). Подальший розряд небажаний, оскільки це призводить до скорочення терміну служби батареї. А подальший розряд можливий – перетворювачі на ZXSC300 працюють, як ми пам'ятаємо, аж до 0,9 Ст.

Тому контролю напруги на батареї було спроектовано пристрій, схема якого показано на Рис. 15.

Рис.15

У цьому пристрої використовується недорога доступна елементна база. DA1 - LM393 всім відомий здвоєний компаратор. Опорна напруга 2,5 отримуємо за допомогою TL431 (аналог КР142ЕН19). Напруга спрацьовування компаратора DA1.1 близько 3 В задається дільником R2 - R3 (для точного спрацьовування може знадобитися вибір цих елементів). Коли напруга на батареї GB1 знижується до 3 В спалахує червоний світлодіод HL1, якщо напруга більше 3 В то HL1 гасне і спалахує зелений світлодіод HL2. Резистор R4 визначає гістерезис компаратора.

Друкована плата пристрою контролю показана на Мал. 16 (розмір 34 на 20 мм.

Якщо у вас виникли труднощі з придбанням мікросхеми ZXSC300, транзистора FMMT617 або низькоомних резисторів SMD 0,1 Ом, можна звертатися до автора на e-mail david_rus (аt) *****

Ви можете придбати наступні компоненти (доставка поштою)

Завантажити статтю у форматі PDF- 1,95 Мб Завантажити статтю у форматі DjVU(Що це такеКб

Робимо ліхтарик на світлодіодах своїми руками

Всім доброго доби. Валявся вдома ліхтарик з діодною матрицею на 16 світлодіодів, захотів його переробити у сенсі вдосконалення схеми живлення, тим паче було з чого. Сама по собі матриця світить досить яскраво, але все ж таки не те, як мовиться. За основу взяв світлодіод 1 Вт з коліматором на 60 градусів, як драйвер світлодіода взяв схему, що вже мною наводиться в .

Схема номер 1

Як джерело живлення вибрав звичайно літієвий акумулятор SAMSUNG 18650 2600ma/h.

Для контролера розряду акумулятора застосував спеціалізований контролер, який стоїть у АКБ мобільних телефонів – мікросхему DW01-Pіз ключем на польовому транзисторі.

Завдання стояло все це господарство штовхати без переробки корпусу ліхтаря, так як вільного місця виявилося дуже мало, а точніше взагалі не виявилося, крім як усередині різьбової гайки, що кріпить рідну діодну матрицю в корпусі. Усю цю справу помістив на двох друкованих платах: на першій сам контролер розряду АКБ, на другий драйвер світлодіода. Світлодіод припаяний до алюмінієвої підкладки і притискається до корпусу ліхтаря все тією ж різьбовою гайкою. Зважаючи на те, що гайка має безпосередній тепловий контакт із підкладкою світлодіода та корпусом ліхтаря, який також з алюмінію, ми отримали чудовий радіатор.

Схема ліхтарика

Ліхтарики, що працюють від однієї 1.5-вольтової батареї, як правило, складаються з батарейки, кнопки та лампи розжарювання. Лампочка є джерелом світла із досить невисоким ККД і швидко садить батарейку. Принадним виглядає використання світлодіодів у мініатюрних ліхтариках, але неминуче виникає проблема їх живлення. Як відомо, світлодіод потрібно близько 3.6 вольт для роботи. Тому світлодіодні ліхтарики працюють, як правило, на 3 батарейках по 1.5В. У цьому випадку батареї можуть дати струм, достатній для роботи великої кількості світлодіодів. Але одночасно зростають і габарити ліхтарика. Можна використовувати маленькі призматичні батарейки, але їхня ємність порівняно мала і явно недостатня для ліхтарика.

Чи можна зробити ліхтарик хоча б з одним світлодіодом, який міг би працювати від однієї 1.5 батарейки або акумулятора? Зрозуміло, можна. Принцип живлення світлодіода тут дуже простий: використовуємо дросель як накопичувач енергії від батарейки. Для цього нам знадобиться елементарна схема, до складу якої входить генератор імпульсів, ключ і, власне, дросель. Про те, як зібрати такий блок самостійно, ми розповімо у продовженні цієї статті, а поки що розберемо вже готовий ліхтарик китайського виробництва.

Ліхтарик досить маленький і зручний, але не позбавлений деяких мінусів. Насамперед, він товстіший, ніж потрібно. Він приблизно вдвічі товщий за батарею. Даний простір усередині не використовується, там знаходяться лише ребра жорсткості. Для цього ліхтарика це зайве. У ліхтарик встановлено досить слабкий світлодіод. Але все ж таки незаперечною перевагою даного ліхтарика є наявність усередині перетворювача для живлення світлодіода від однієї півторавольтової батарейки типу ААА, який працює якраз за розглянутим вище принципом - накопичення енергії в дроселі і подальша віддача її світлодіоду.

У цій ситуації ми замінимо світлодіод на більш потужний, а також забезпечимо можливість заміни світлодіода на будь-який інший без розбирання ліхтарика.

Для початку ліхтарик потрібно розібрати. Для цього потрібно зняти задню кришку і вилучити металеве кільце за допомогою тонкої викрутки. Передня частина ліхтарика закріплена за допомогою клею, для її від'єднання необхідно пройтися швом тонким ножем.

Нутрощі ліхтарика після цього легко дістаються. Металева пелюстка тягнеться вниз до мінусового контакту батареї.

Плата ліхтарика кріпиться двома маленькими болтиками, які потрібно відкрутити.

Знімаємо плату ліхтарика. Схема примітна наявністю мікроконтролера, залитого компаундом. Кнопка увімкнення-вимкнення - це саме кнопка, без фіксації. Також встановлено транзистор із маркуванням 2100A, ідентифікувати який не вдалося. Крім цих деталей, є: діод шоттки, конденсатор та дросель.

Випаюємо світлодіод та встановлюємо своєрідний "роз'єм" для нового світлодіода - дві цанги від панельки для мікросхем. Їх потрібно акуратно припаяти із внутрішньої сторони плати.

Припаюємо першу цангу:

І другу:

Вид на плату зверху:

Для перевірки встановлено світлодіод діаметром 5мм на 20cd теплого білого кольору свічення.

Перевіряємо працездатність та продовжуємо. У роз'єм, що вийшов, встановлюємо світлодіод діаметром 8мм на 20cd.

Збираємо ліхтарик у зворотній послідовності.

Ліхтарик світить значно яскравіше.

Прикручуємо ковпачок із лінзою.

Для того щоб закріпити передню частину (яка спочатку кріпилася на клей), використовуємо маленький болтик.

Що ж вигадали на цей час радіоаматори для того, щоб запитати яскравий білий світлодіод від однієї батареї АА або ААА? На жаль, схемотехнічні рішення досить скромні. В основному все зводиться до блокінг-генератора. Недолік таких схем очевидний: при розряді батарейки яскравість світлодіода зменшуватиметься.

Звичайно, зібрати такі схеми потрібно обов'язково – для тренування та перевірки їх властивостей.

Після цього можна переходити до конструювання свого ідеального ліхтарика.

Схема нашого "ідеального" ліхтарика дуже проста, технологічна та сучасна. Для живлення білого світлодіода використовується спеціальна мікросхема ZXLD381.

Схема включення мікросхеми – типова, з даташиту. Індуктивність дроселя підбирається до наявного світлодіода. При цьому потрібно дивитися в даташит на дросель, який струм він здатний витримати, не входячи в насичення.

Перевірка схеми. Оскільки світлодіод у цій схемі є найбільшим елементом, інші деталі (мікросхема ZXLD381 і дросель) припаиваются щодо нього.

Мікросхема ZXLD381 припаюється прямо до контактних майданчиків дроселя.

Деталі поміщаються у відповідний маленький ліхтарик з однією батареєю.

Для будівництва ліхтарика з живленням від акумулятора з напругою, більшою, ніж 1.5В, можна використовувати мікросхему ZXSC400, що має можливість підключення потужнішого світлодіода.

Для безпеки та можливості продовжувати активну діяльність у темний час доби людина потребує штучного висвітлення. Первісні люди розсовували темінь, підпалюючи гілки дерев, далі придумали смолоскип і гас. І тільки після винаходу французьким винахідником Жорджем Лекланше в 1866 прототипу сучасної батарейки, а в 1879 Томсоном Едісоном лампи розжарювання, у Девіда Майзелла з'явилася можливість запатентувати 1896 перший електричний ліхтар.

З того часу в електричній схемі нових зразків ліхтарів нічого не змінювалося, поки в 1923 році російський вчений Олег Володимирович Лосєв не знайшов зв'язок люмінесценції в карбіді кремнію та p-n-переході, а в 1990 році вченим не вдалося створити світлодіод з більшою світловіддачею, що дозволяє замінити розжарювання. Застосування світлодіодів замість ламп розжарювання завдяки низькому енергоспоживанням світлодіодів дозволило багаторазово збільшити час роботи ліхтарів при тій же ємності батарейок і акумуляторів, підвищити надійність ліхтариків і практично зняти всі обмеження на їхнє використання.

Світлодіодний акумуляторний ліхтар, який Ви бачите на фотознімку потрапив мені в ремонт зі скаргою, що куплений днями китайський ліхтарик Lentel GL01 за $3 не світить, хоча індикатор заряду акумулятора світиться.

Зовнішній огляд ліхтаря справив позитивне враження. Якісне лиття корпусу, зручна ручка та вмикач. Стрижні вилки для підключення до побутової мережі для заряджання акумулятора зроблені висувними, що унеможливлює зберігання мережевого шнура.

Увага! При розбиранні та ремонті ліхтаря, якщо він підключений до мережі, слід дотримуватися обережності. Дотик незахищеною ділянкою тіла до неізольованих дротів та деталей може призвести до ураження електричним струмом.

Як розібрати світлодіодний акумуляторний ліхтар Lentel GL01

Хоча ліхтарик підлягав гарантійному ремонту, але згадуючи свої ходіння при гарантійному ремонті електрочайника, що відмовив (чайник був дорогим і в ньому перегорів ТЕН, тому своїми руками його відремонтувати не представлялося можливим), вирішив зайнятися ремонтом самостійно.

Розібрати ліхтар було легко. Достатньо повернути на невеликий кут проти годинникової стрілки кільце, що фіксує захисне скло і відтягнути його, потім відкрутити кілька шурупів. Виявилося кільце фіксується на корпусі за допомогою байонетного з'єднання.

Після зняття однієї з половинок корпусу ліхтарика з'явився доступ до всіх його вузлів. Зліва на фотознімку видно друковану плату зі світлодіодами, до якої прикріплений за допомогою трьох саморізів рефлектор (відбивач світла). У центрі розташований акумулятор чорного кольору з невідомими параметрами, лише маркування полярності висновків. Правіше акумулятора знаходиться друкована плата зарядного пристрою та індикації. Справа встановлена ​​мережева вилка з висувними стрижнями.

При уважному розгляді світлодіодів виявилося, що на випромінюючих поверхнях кристалів всіх світлодіодів були темні плями або крапки. Стало ясно навіть без перевірки світлодіодів мультиметром, що ліхтарик не світить через їхнє перегорання.

Почорнілі області були також на кристалах двох світлодіодів, встановлених як підсвічування на платі індикації заряджання акумулятора. У світлодіодних лампах і стрічках зазвичай виходить із ладу один світлодіод, і працюючи як запобіжник, захищає решту від перегорання. А у ліхтарі вийшли з ладу усі дев'ять світлодіодів одночасно. Напруга на акумуляторі не могло збільшитися до величини, здатної вивести світлодіоди з ладу. Для з'ясування причини довелося накреслити електричну схему.

Пошук причин відмови ліхтаря

Електрична схема ліхтаря і двох функціонально закінчених частин. Частина схеми, розташована ліворуч від перемикача SA1, виконує функцію зарядного пристрою. А частина схеми, зображена праворуч від перемикача, забезпечує свічення.

Зарядний пристрій працює наступним чином. Напруга від побутової мережі 220 надходить на струмообмежуючий конденсатор С1, далі на мостовий випрямляч, зібраний на діодах VD1-VD4. З випрямляча напруга подається на клеми акумулятора. Резистор R1 служить для розряду конденсатора після вилучення вилки ліхтарика з мережі. Таким чином, виключається удар струмом від розряду конденсатора у разі випадкового дотику рукою одночасно двох штирів вилки.

Світлодіод HL1, включений послідовно з струмообмежуючим резистором R2 у протилежному напрямку з правим верхнім діодом моста, як, виявилося, завжди світиться при вставленій вилці в мережу, навіть якщо акумулятор несправний або від'єднаний від схеми.

Перемикач режимів роботи SA1 служить для підключення до акумулятора окремих груп світлодіодів. Як видно зі схеми виходить, що якщо ліхтар підключений до мережі для зарядки і двигун перемикача знаходиться в положенні 3 або 4, напруга із зарядного пристрою акумулятора потрапляє і на світлодіоди.

Якщо людина ввімкнула ліхтарик і виявив, що вона не працює, і, не знаючи, що двигун вимикача обов'язково необхідно встановити в положення «вимкнено», про що в інструкції з експлуатації ліхтаря нічого не сказано, підключить ліхтар до мережі на зарядку, то за рахунок кидка напруги на виході зарядного пристрою на світлодіоди потрапить напруга, що значно перевищує розрахункове. Через світлодіоди потече струм, що перевищує допустимий, і вони перегорять. При старінні кислотного акумулятора за рахунок сульфітації свинцевих пластин напруга заряду акумулятора зростає, що також призводить до перегорання світлодіодів.

Ще одне схемне рішення, яке здивувало, це паралельне включення семи світлодіодів, що неприпустимо, тому що вольтамперні характеристики навіть світлодіодів одного типу відрізняються і тому струм, що проходить через світлодіоди, теж буде не однаковим. З цієї причини при виборі номіналу резистора R4 з розрахунку протікання через світлодіоди максимально допустимого струму, один з них може перевантажуватися і вийти з ладу, а це призведе до перевантаження струмом паралельно включених світлодіодів, і вони теж перегорять.

Переробка (модернізація) електричної схеми ліхтаря

Стало очевидним, що поломка ліхтаря пов'язані з помилками, допущеними розробниками його електричної схеми. Щоб відремонтувати ліхтар та виключити його повторну поломку, необхідно його переробити, замінивши світлодіоди та внести незначні зміни в електричну схему.

Для того, щоб індикатор заряду акумулятора дійсно сигналізував про його заряджання, необхідно світлодіод HL1 увімкнути послідовно з акумулятором. Для свічення світлодіода необхідний струм кілька міліампер, а струм, що видається, зарядним пристроєм повинен становити близько 100 мА.

Для забезпечення цих умов достатньо від'єднати HL1-R2 ланцюжок від схеми в місцях, вказаних червоними хрестиками та паралельно з нею встановити додатковий резистор Rd номіналом 47 Ом потужністю не менше 0,5 Вт. Струм заряду, протікаючи через Rd, буде створювати на ньому падіння напруги близько 3 В, яке забезпечити необхідний струм для свічення індикатора HL1. Заодно точку з'єднання HL1 та Rd необхідно підключити до виведення 1 перемикача SA1. У такий спосіб буде виключена можливість подачі напруги із зарядного пристрою на світлодіоди EL1-EL10 під час заряду акумулятора.

Для вирівнювання величини струмів, що протікають через світлодіоди EL3-EL10, необхідно виключити зі схеми резистор R4 і з кожним світлодіодом послідовно включити окремий резистор номіналом 47-56 Ом.

Електрична схема після доопрацювання

Внесені до схеми незначні зміни підвищили інформативність індикатора заряду недорогого китайського світлодіодного ліхтаря та багаторазово підвищили його надійність. Сподіваюся, що виробники світлодіодних ліхтарів після прочитання цієї статті внесуть зміни до електричних схем своїх виробів.

Після модернізації електрична принципова схема набула вигляду, як на кресленні вище. Якщо необхідно висвітлювати ліхтариком тривалий час і не потрібно великої яскравості його свічення, можна додатково встановити струмообмежуючий резистор R5, завдяки якому час роботи ліхтарика без підзарядки збільшиться вдвічі.

Ремонт світлодіодного акумуляторного ліхтаря

Після розбирання в першу чергу потрібно відновити працездатність ліхтаря, а потім уже займатися модернізацією.

Перевірка світлодіодів мультиметром підтвердила їхню несправність. Тому всі світлодіоди довелося випаяти та звільнити від припою отвори для встановлення нових діодів.

Судячи з зовнішнього вигляду, на платі було встановлено лампові світлодіоди із серії HL-508H діаметром 5 мм. В наявності світлодіоди типу HK5H4U від лінійної світлодіодної лампи з близькими технічними характеристиками. Вони й стали в нагоді для ремонту ліхтаря. При запаюванні світлодіодів на плату потрібно не забувати дотримуватися полярності, анод повинен бути з'єднаний з плюсовим виведенням акумулятора або батарейки.

Після заміни світлодіодів друковану плату було підключено до схеми. Яскравість свічення деяких світлодіодів через загальний струмообмежувальний резистор дещо відрізнялася від інших. Для усунення цього недоліку необхідно видалити резистор R4 та замінити його сімома резисторами, увімкнувши послідовно з кожним світлодіодом.

Для вибору резистора, що забезпечує оптимальний режим роботи світлодіода, була виміряна залежність величини струму, що протікає через світлодіод, від величини послідовно включеного опору при напрузі 3,6, рівному напрузі акумуляторної батареї ліхтаря.

Виходячи з умов застосування ліхтаря (у разі перебоїв подачі в квартиру електроенергії) великої яскравості та дальності освітлення не потрібно, тому резистор був обраний номіналом 56 Ом. З таким струмообмежуючим резистором світлодіод працюватиме в легкому режимі, і споживання електроенергії буде економним. Якщо від ліхтаря потрібно вичавити максимальну яскравість, слід застосувати резистор, як видно з таблиці, номіналом 33 Ом і зробити два режими роботи ліхтарика, включивши ще один загальний струмообмежуючий резистор (на схемі R5) номіналом 5,6 Ом.

Щоб увімкнути послідовно з кожним світлодіодом резистор, необхідно попередньо підготувати друковану плату. Для цього на ній потрібно перерізати по одній будь-якій струмоведущій доріжці, що підходить до кожного світлодіода і зробити додаткові контактні майданчики. Струмопровідні доріжки на платі захищені шаром лаку, який необхідно зіскребти лезом ножа до міді, як на фотознімку. Потім оголені контактні майданчики залудити припоєм.

Підготовляти друковану плату для монтажу резисторів та припаювати їх краще та зручніше, якщо плату закріпити на штатному рефлекторі. В цьому випадку поверхня лінз світлодіодів не дряпатиметься, і зручніше працюватиме.

Підключення діодної плати після ремонту та модернізації до акумулятора ліхтаря показало достатню для освітлення та однакову яскравість світіння всіх світлодіодів.

Не встиг відремонтувати попередній ліхтар, як у ремонт потрапив другий, з такою самою несправністю. На корпусі ліхтарика інформації про виробника та технічні характеристики не знайшов, але судячи з почерку виготовлення та причини поломки, виробник той же, китайський Lentel.

За датою на корпусі ліхтарика та на акумуляторі вдалося встановити, що ліхтареві вже чотири роки і за словами його господаря, ліхтар працював безвідмовно. Очевидно, що прослужив ліхтарик довго завдяки застережливому напису «Не вмикати під час зарядки!» на відкидній кришці, що закриває відсік, в якому захована вилка для підключення ліхтаря до електромережі для заряджання акумулятора.

У цій моделі ліхтаря світлодіоди включені до схеми за правилами, послідовно з кожним встановленим резистор номіналом 33 Ом. Величину резистора легко дізнатися за кольоровим маркуванням за допомогою онлайн калькулятора. Перевірка мультиметром показала, що всі світлодіоди несправні, резистори теж опинилися в обриві.

Аналіз причини відмови світлодіодів показав, що за рахунок сульфатації пластин кислотного акумулятора його внутрішній опір збільшився і, як наслідок, напруга його зарядки зросла в кілька разів. Під час заряджання ліхтарик був увімкнений, струм через світлодіоди та резистори перевищив граничний, що і призвело до виходу їх з ладу. Довелося замінити не лише світлодіоди, а й усі резистори. Виходячи з обумовлених умов експлуатації ліхтаря були для заміни обрані резистори номіналом 47 Ом. Величину резистора для будь - якого типу світлодіода можна розрахувати за допомогою онлайн калькулятора .

Переробка схеми індикації режиму заряджання акумулятора

Ліхтар відремонтований, і можна приступати до внесення змін до схеми індикації заряджання акумулятора. Для цього необхідно перерізати доріжку на друкованій платі зарядного пристрою та індикації таким чином, щоб ланцюг HL1-R2 з боку світлодіода від'єднати від схеми.

Свинцево-кислотний акумулятор AGM був доведений до глибокого розряду, і спроба зарядити його штатним зарядним пристроєм не привела до успіху. Довелося заряджати акумулятор за допомогою стаціонарного блоку живлення з функцією обмеження струму навантаження. На акумулятор було подано напругу 30 В, при цьому він у перший момент споживав струм всього кілька мА. Згодом струм почав зростати і за кілька годин збільшився до 100 мА. Після повної зарядки акумулятор було встановлено у ліхтар.

Заряджання глибоко розряджених свинцево-кислотних AGM акумуляторів у результаті тривалого зберігання підвищеною напругою дозволяє відновити їхню працездатність. Спосіб перевірений мною на акумуляторах AGM не один десяток разів. Нові акумулятори, які не бажають заряджатися від стандартних зарядних пристроїв, заряджаються від постійного джерела при напрузі 30 В відновлюються практично до початкової ємності.

Акумулятор кілька разів розряджений включенням ліхтарика в робочий режим і заряджений за допомогою штатного зарядного пристрою. Виміряний струм заряду становив 123 мА, при напрузі на висновках акумулятора 6,9 В. На жаль, акумулятор був зношений і його вистачало для роботи ліхтаря протягом 2 годин. Тобто ємність акумулятора становила близько 0,2 А години і для тривалої роботи ліхтаря необхідна його заміна.

HL1-R2 ланцюжок на друкованій платі був вдало розміщений, і знадобилося під кутом перерізати всього одну струмоведу доріжку, як на фотознімку. Ширина різу має бути не менше 1 мм. Розрахунок номіналу резистора і перевірка практично показала, що з стабільної роботи індикатора зарядки акумулятора необхідний резистор номіналом 47 Ом потужністю щонайменше 0,5 Вт.

На фотознімку представлена ​​друкована плата із запаяним струмообмежуючим резистором. Після такої доробки індикатор заряду акумулятора світиться лише у випадку, якщо акумулятор дійсно заряджається.

Модернізація перемикача режимів роботи

Для завершення роботи з ремонту та модернізації ліхтарів необхідно виконати перепаювання проводів на виводах перемикача.

У моделях ліхтарів для включення застосований чотири позиційний перемикач движкового типу. Середній висновок на наведеній фотографії є ​​загальним. При положенні движка перемикача у крайньому лівому положенні загальний висновок підключається до лівого виводу перемикача. При переміщенні движка перемикача з крайнього лівого положення на одну позицію вправо, його загальний висновок підключається до другого висновку і при подальшому переміщенні движка послідовно до 4 і 5 висновків.

До середнього загального висновку (дивись фотографію вище) потрібно припаяти провід, що йде від позитивного виведення акумулятора. Таким чином, з'явиться можливість підключати акумулятор до зарядного пристрою або світлодіодів. До першого висновку можна припаяти провід, що йде від основної плати зі світлодіодами, до другого можна припаяти струмообмежуючий резистор R5 величиною 5,6 Ом для перемикання ліхтарика в енергозберігаючий режим роботи. До останнього правого висновку припаяти провідник, що йде від зарядного пристрою. Таким чином буде виключена можливість увімкнути ліхтар під час заряджання акумулятора.

Ремонт та модернізація
світлодіодного акумуляторного ліхтаря-прожектора "Фотон PB-0303"

Потрапив мені в ремонт ще один екземпляр із ряду світлодіодних ліхтарів китайського виробництва під назвою Світлодіодний ліхтар-прожектор «Фотон PB-0303». Ліхтар при натисканні на кнопку ввімкнення не реагував, спроба зарядити акумулятор ліхтаря за допомогою зарядного пристрою до успіху не призвела.

Ліхтар потужний, дорогий, коштує близько $20. За заявою виробника світловий потік ліхтаря досягає 200 метрів, корпус виконаний з удароміцного ABS-пластика, в комплекті є окремий зарядний пристрій та ремінь для перенесення на плечі.

Світлодіодний ліхтар Фотон має гарну ремонтопридатність. Для отримання доступу до електричної схеми достатньо відкрутити пластмасове кільце, що утримує захисне скло, обертаючи кільце проти годинникової стрілки, якщо дивитися на світлодіоди.

При ремонті електроприладів пошук несправності завжди починається з джерела живлення. Тому насамперед було виміряно за допомогою мультиметра, включеного в режим напруга на висновках кислотного акумулятора. Воно становило 2,3 В, замість 4,4 В належних. Акумулятор повністю розряджений.

При підключенні зарядного пристрою напруга на клемах акумулятора не змінювалася, стало очевидним, що зарядний пристрій не працює. Ліхтариком користувалися, поки акумулятор повністю не розрядився, а потім він тривалий час не експлуатувався, що призвело до глибокої розрядки акумулятора.

Залишилося перевірити справність світлодіодів та інших елементів. Для цього був зняти відбивач, для чого було відкручено шість саморізів. На друкованій платі знаходилося всього три світлодіоди, ЧІП (мікросхема) у вигляді крапельки, транзистор та діод.

Від плати та акумулятора п'ять дротів уходило в ручку. Для того, щоб розібратися в їх підключенні, знадобилося її розібрати. Для цього потрібно хрестовою викруткою відкрутити всередині ліхтаря два гвинти, які були розташовані поряд з отвором, в які йшли дроти.

Для від'єднання ручки ліхтаря від корпусу її необхідно зрушити убік від гвинтів кріплення. Робити це потрібно обережно, щоб не відірвати від плати дроти.

Як виявилося, в ручці не було радіоелектронних елементів. Два білих дроти були припаяні до висновків кнопки ввімкнення/вимкнення ліхтаря, а решта до роз'єму для підключення зарядного пристрою. До 1 висновку роз'єму (нумерація умовна) був припаяний дріт червоного кольору, який другим кінцем був припаяний до плюсового входу друкованої плати. До другого контакту припаяли синьо-білий провідник, який другим кінцем був припаяний до мінусового майданчика друкованої плати. До 3 висновку був припаяний зелений провід, другий кінець якого був припаяний до виходу мінусового акумулятора.

Електрична принципова схема

Розібравшись із проводами, захованими в ручці, можна накреслити електричну принципову схему ліхтаря Фотон.

З негативного виведення акумулятора GB1 напруга подається на висновок роз'єму 3 Х1 і далі з його виведення 2 через синьо-білий провідник надходить на друковану плату.

Роз'єм Х1 влаштований таким чином, що коли штекер зарядного пристрою не вставлений в нього, то висновки 2 і 3 з'єднуються між собою. Коли штекер вставляється, висновки 2 і 3 роз'єднуються. Таким чином, забезпечується автоматичне відключення електронної частини схеми від зарядного пристрою, що унеможливлює випадкове включення ліхтаря під час зарядки акумулятора.

З позитивного виведення акумулятора GB1 напруга подається на D1 (мікросхема-чіп) та емітер біполярного транзистора типу S8550. ЧІП виконує тільки функцію тригера, що дозволяє кнопкою без фіксації вмикати або вимикати світлодіодів EL (⌀8 мм, колір світіння – білий, потужність 0,5 Вт, струм споживання 100 мА, падіння напруги 3 В.). При першому натисканні на кнопку S1 з мікросхеми D1 на базу транзистора Q1 подається позитивна напруга, він відкривається і на світлодіоди EL1-EL3 надходить напруга живлення, ліхтар включається. При повторному натисканні на кнопку S1 транзистор закривається і ліхтар вимикається.

З технічної точки зору таке схемне рішення безграмотно, тому що підвищує вартість ліхтаря, знижує його надійність, і на додаток за рахунок падіння напруги на переході транзистора Q1 втрачається до 20% ємності акумулятора. Таке схемне рішення виправдане за наявності можливості регулювання яскравості світлового променя. У цій моделі замість кнопки достатньо було встановити механічний вимикач.

Здивувало, що у схемі світлодіоди EL1-EL3 підключені паралельно до акумулятора як лампочки розжарювання, без струмообмежувальних елементів. В результаті при включенні через світлодіоди проходить струм, величина якого обмежена тільки внутрішнім опором акумулятора і при повному заряді струм може перевищити допустимий для світлодіодів, що приведе виходу їх з ладу.

Перевірка працездатності електричної схеми

Для перевірки справності мікросхеми, транзистора і світлодіодів від зовнішнього джерела живлення з функцією обмеження струму було подано з дотриманням полярності напруга постійного струму 4,4 безпосередньо на висновки живлення друкованої плати. Розмір обмеження струму було виставлено 0,5 А.

Після натискання кнопки увімкнення світлодіоди засвітили. Після повторного натискання – згасли. Світлодіоди та мікросхема з транзистором виявилися справними. Залишилося розібратися з акумулятором та зарядним пристроєм.

Відновлення кислотного акумулятора

Так як кислотний акумулятор ємністю 1,7 А був повністю розряджений, а штатний зарядний пристрій було несправно, то вирішив його зарядити від стаціонарного блоку живлення. При підключенні акумулятора для зарядки до блока живлення з встановленою напругою 9 В струм заряду склав менше 1 мА. Напруга була збільшена, до 30 - струм зріс до 5 мА, і через годину під такою напругою склав вже 44 мА. Далі напруга була знижена до 12, струм впав до 7 мА. Після 12 годин заряду акумулятора при напрузі 12 В струм піднявся до 100 мА, таким струмом і заряджається акумулятор протягом 15 годин.

Температура корпусу акумулятора була в межах норми, що свідчило про те, що заряджання йде не на виділення тепла, а на накопичення енергії. Після заряду акумулятора та доопрацювання схеми, про яку йтиметься нижче, були проведені випробування. Ліхтар із відновленим акумулятором просвітив безперервно 16 годин, після чого почала падати яскравість променя і тому він був вимкнений.

Описаним способом мені доводилося неодноразово відновлювати працездатність глибоко розряджених малогабаритних кислотних акумуляторів. Як показала практика, відновленню підлягають лише справні акумулятори, про які на якийсь час забули. Кислотні акумулятори, які виробили свій ресурс, не підлягають відновленню.

Ремонт зарядного пристрою

Вимірювання величини напруги мультиметром на контактах вихідного роз'єму зарядного пристрою показало його відсутність.

Судячи з стікера, наклеєного на корпус адаптера, він був блоком живлення, що видає нестабілізовану постійну напругу величиною 12 В з максимальним струмом навантаження 0,5 А. В електричній схемі не було елементів, що обмежують величину струму зарядки, тому виникло питання, а чому в якості зарядного пристрою використовувався звичайний блок живлення?

Коли адаптер був розкритий, з'явився характерний запах горілої електропроводки, що свідчило про те, що обмотка трансформатора згоріла.

Продзвонювання первинної обмотки трансформатора показало, що вона в кручі. Після розрізання першого шару стрічки, що ізолює первинну обмотку трансформатора, було виявлено термозапобіжник, розрахований на температуру спрацьовування 130°С. Перевірка показала, що як первинна обмотка, і термозапобіжник несправні.

Ремонт адаптера був економічно недоцільний, оскільки необхідно перемотати первинну обмотку трансформатора і встановити новий термозапобіжник. Замінив його аналогічним, який був під рукою, на напругу постійного струму 9 В. Гнучкий шнур з роз'ємом довелося перепаяти від адаптера, що згорів.

На фотографії представлено креслення електричної схеми згорілого блоку живлення (адаптера) світлодіодного ліхтаря "Фотон". Адаптер для заміни був зібраний за такою ж схемою, тільки з вихідною напругою 9 В. Такої напруги достатньо для забезпечення необхідного струму заряду акумулятора з напругою 4,4 В.

Для інтересу підключив ліхтар до нового блоку живлення та вимірював струм зарядки. Величина його склала 620 мА, і це при напрузі 9 В. При напрузі 12 В струм був близько 900 мА, що значно перевищує здатність навантаження адаптера і рекомендований струм заряду акумулятор. Тому від перегріву і згоріла первинна обмотка трансформатора.

Доопрацювання електричної принципової схеми
світлодіодного акумуляторного ліхтаря «Фотон»

Для усунення схемотехнічних порушень з метою забезпечення надійної та довготривалої роботи до схеми ліхтаря було внесено зміни та виконано доопрацювання друкованої плати.

На фотографії представлена ​​електрична принципова схема переробленого світлодіодного ліхтаря "Фотон". Синім кольором показані додатково встановлені радіоелементи. Резистор R2 обмежує струм заряду акумулятора до 120 мА. Для збільшення струму заряджання потрібно зменшити номінал резистора. Резистори R3-R5 обмежують і вирівнюють струм, що протікає через світлодіоди EL1-EL3 при світінні ліхтаря. Світлодіод EL4 з послідовно включеним резистором R1 встановлений для індикації процесу зарядки акумулятора, так як розробниками конструкції ліхтаря про це не подбали.

Для встановлення на платі струмообмежувальних резисторів друковані доріжки були перерізані, як показано на фотографії. Обмежуючий струм заряду резистор R2 був припаяний одним кінцем до контактного майданчика, до якої до цього був припаяний позитивний провід, що йде від зарядного пристрою, а пропаяний провід припаяний до другого висновку резистора. До цього контактного майданчика був припаяний додатковий провід (на знімку жовтого кольору), призначений для підключення індикатора заряджання акумулятора.

Резистор R1 і індикаторний світлодіод EL4 були розміщені в ручці ліхтаря, поряд з роз'ємом для підключення зарядного пристрою X1. Висновок анода світлодіода був припаяний до виведення 1 роз'єму X1, а до другого виводу, катоду світлодіода струмообмежуючий резистор R1. До другого висновку резистора був припаяний дріт (на фото жовтого кольору), що з'єднує його з виведенням резистора R2, припаяного до друкованої плати. Резистор R2, для простоти монтажу, можна було розмістити і в ручці ліхтарика, але оскільки він при зарядці нагрівається, то вирішив його розмістити у вільному просторі.

При доопрацюванні схеми застосовані резистори типу МЛТ потужністю 0,25 Вт, крім R2 який розрахований на 0,5 Вт. Світлодіод EL4 підійде будь-якого типу та кольору світіння.

На цій фотографії показано роботу індикатора заряджання під час заряджання акумулятора. Встановлення індикатора дозволило не лише стежити за процесом заряджання акумулятора, але й контролювати наявність напруги в мережі, справність блоку живлення та надійність його підключення.

Чим замінити згорілої ЧІП

Якщо раптом ЧІП – спеціалізована мікросхема без маркування у світлодіодному ліхтарі «Фотон», або аналогічному, зібраному за подібною схемою, вийде з ладу, то для відновлення працездатності ліхтаря її можна успішно замінити на механічний вимикач.

Для цього потрібно видалити з плати мікросхему D1, а замість транзисторного ключа Q1 підключити звичайний механічний вимикач, як показано наведеної вище електричної схеми. Вимикач на корпусі ліхтаря можна встановити замість кнопки S1 або в будь-якому іншому місці.

Ремонт та переробка світлодіодного ліхтаря
14Led Smartbuy Colorado

Перестав вмикатися світлодіодний ліхтар Smartbuy Colorado, хоча три батареї типорозміру ААА були встановлені нові.

Вологонепроникний корпус був виконаний з анодованого алюмінієвого сплаву, мав довжину 12 см. Ліхтарик виглядав стильно і був зручним в експлуатації.

Як перевірити у світлодіодному ліхтарі батарейки на придатність

Ремонт будь-якого електроприладу починається з перевірки джерела живлення, тому, незважаючи на те, що у ліхтар були встановлені нові батареї, ремонт слід починати з їхньої перевірки. У ліхтарі Smartbuy батареї встановлюються у спеціальний контейнер, у якому за допомогою перемичок з'єднані послідовно. Для того, щоб отримати доступ до батарей ліхтарика, потрібно розібрати, обертаючи проти годинникової стрілки задню кришку.

Батарейки в контейнер необхідно встановлювати, дотримуючись зазначеної на ньому полярності. На контейнері також позначено полярність, тому його потрібно заводити в корпус ліхтаря стороною, на якій нанесено знак «+».

Насамперед необхідно візуально перевірити всі контакти контейнера. Якщо на них є сліди оксидів, то контакти необхідно зачистити до блиску за допомогою наждакового паперу або зіскребти оксид лезом ножа. Для унеможливлення повторного окислення контактів їх можна змастити тонким шаром будь-якого машинного масла.

Далі потрібно перевірити придатність батарейок. Для цього, доторкнувшись щупами мультиметра, включеного в режим вимірювання постійної напруги необхідно вимірювати напругу на контактах контейнера. Три батарейки включені послідовно і кожна з них повинна видавати напругу 1,5, отже напруга на висновках контейнера повинна становити 4,5 В.

Якщо напруга менша за вказану, то необхідно перевірити правильність полярності батарейок у контейнері та вимірювати напругу кожної з них індивідуально. Можливо, села лише одна з них.

Якщо з батарейками все гаразд, то потрібно вставити, дотримуючись полярності контейнера в корпус ліхтаря, закрутити кришку і перевірити його на працездатність. При цьому треба звернути увагу на пружину в кришці, через яку передається напруга живлення на корпус ліхтаря і з нього прямо на світлодіоди. На її торці не повинно бути слідів корозії.

Як перевірити справність вимикача

Якщо батарейки хороші та контакти чисті, але світлодіоди не світять, потрібно перевірити вимикач.

У ліхтарі Smartbuy Colorado встановлений герметичний кнопковий вимикач з двома фіксованими положеннями, замикаючий провід, що йде від позитивного виведення контейнера батарейок. При першому натисканні на кнопку вимикача його контакти замикаються, а при повторному розмикаються.

Так як у ліхтарі встановлені батарейки, перевірити вимикач можна теж за допомогою мультиметра, включеного в режим вольтметра. Для цього потрібно обертанням проти годинникової стрілки, якщо дивитися на світлодіоди, відкрутити його передню частину та відкласти убік. Далі одним щупом мультиметра торкнутися корпусу ліхтарика, а другим контакту, який знаходиться в глибині по центру пластикової деталі, показаної на фотографії.

Вольтметр повинен показати напругу 4,5 В. Якщо відсутня напруга потрібно натиснути кнопку вимикача. Якщо він справний, напруга з'явиться. В іншому випадку потрібно ремонтувати вимикач.

Перевірка справності світлодіодів

Якщо на попередніх кроках пошуку несправність виявити не вдалося, то на наступному етапі потрібно перевірити надійність контактів, що подають напругу живлення на плату зі світлодіодами, надійність їх паяння і справність.

Друкована плата із запаяними в неї світлодіодами фіксується в головній частині ліхтаря за допомогою сталевого пружного кільця, через яке по корпусу ліхтаря одночасно подається на світлодіоди напруга живлення від мінусового виведення контейнера батарейок. На фотографії кільце показано з боку, яким вона притискає друковану плату.

Стопорне кільце зафіксовано досить міцно, і витягти його вдалося лише за допомогою пристрою, показаного на фотографії. Такий гачок можна вигнути зі сталевої смужки своїми руками.

Після вилучення стопорного кільця друкована плата зі світлодіодами, зображена на фото, легко витяглася з головної частини ліхтаря. Відразу впала в око відсутність струмообмежувальних резисторів, всі 14 світлодіодів були включені паралельно і через вимикач безпосередньо до батарейок. Підключення світлодіодів безпосередньо до батареї неприпустима, оскільки величина струму, що протікає через світлодіоди, обмежується тільки внутрішнім опором батарей і може вивести світлодіоди з ладу. У найкращому разі сильно скоротить термін їхньої служби.

Так як у ліхтарі всі світлодіоди були включені паралельно, перевірити їх за допомогою мультиметра, включеного в режим вимірювання опору не уявлялося можливим. Тому на друковану плату було подано живильну постійну напругу від зовнішнього джерела величиною 4,5 з обмеженням струму до 200 мА. Усі світлодіоди засвітилися. Стало очевидним, що несправність ліхтаря полягала в поганому контакті друкованої плати з кільцем, що фіксує.

Струм споживання світлодіодного ліхтаря

Для інтересу вимірював струм споживання світлодіодами від батарейок при включенні їх без струмообмежувального резистора.

Струм становив понад 627 мА. У ліхтарику встановлені світлодіоди типу HL-508H, робочий струм яких не повинен перевищувати 20 мА. 14 світлодіодів включені паралельно, отже сумарний струм споживання не повинен перевищувати 280 мА. Таким чином, струм, що протікає через світлодіоди, перевищив номінальний більш ніж удвічі.

Такий форсований режим роботи світлодіодів неприпустимий, оскільки веде до перегріву кристала, як наслідок, передчасний вихід світлодіодів з ладу. Додатковим недоліком є ​​швидкий розряд батарей. Їх вистачить, якщо раніше не перегорять світлодіоди, лише на годину роботи.

Конструкція ліхтарика не дозволяла впаяти струмообмежувальні резистори послідовно з кожним світлодіодом, тому довелося встановити один загальний на всі світлодіоди. Номінал резистора довелося визначати експериментально. Для цього ліхтарик був запитаний від штанних батарей і в розрив позитивного проводу був включений амперметр послідовно з номіналом резистором 5,1 Ом. Струм становив близько 200 мА. При установці резистора 8,2 Ом струм споживання становив 160 мА, що, як показала перевірка, цілком достатньо хорошого освітлення з відривом щонайменше 5 метрів. На дотик резистор не нагрівався, тому підійде будь-якої потужності.

Переробка конструкції

Після проведеного дослідження стало очевидним, що для надійної та довговічної роботи ліхтаря необхідно додатково встановити резистор, що обмежує струм, і продублювати додатковим провідником з'єднання друкованої плати з світлодіодами та фіксуючим кільцем.

Якщо раніше треба було, щоб негативна шина друкованої плати торкалася корпусу ліхтаря, то у зв'язку із встановленням резистора потрібно виключити торкання. Для цього з друкованої плати по всьому її колу, з боку струмопровідних доріжок за допомогою надфілю було зточено кут.

Для виключення торкання притискного кільця до струмоведучих доріжок при фіксації друкованої плати на неї були приклеєні клеєм «Момент» чотири гумові ізолятори завтовшки близько двох міліметрів, як показано на фотографії. Ізолятори можна виготовити з будь-якого діелектричного матеріалу, наприклад, пластмаси або щільного картону.

Резистор був заздалегідь припаяний до кільця притиску, а до крайньої доріжки друкованої плати припаяний відрізок дроту. На провідник була надіта ізолююча трубка, а потім провід припаяний до другого висновку резистора.

Після простої модернізації ліхтаря своїми руками він став стабільно вмикатися і світловий промінь добре висвітлювати предмети на відстані понад вісім метрів. Додатково термін служби батарей збільшився більш ніж утричі, і багаторазово підвищилася надійність роботи світлодіодів.

Аналіз причин відмов відремонтованих китайських світлодіодних ліхтарів показав, що всі вони вийшли з ладу через безграмотно розроблені електричні схеми. Залишилося тільки з'ясувати, чи зроблено це навмисно, щоб заощадити на комплектуючих і скоротити термін експлуатації ліхтарів (щоб більше купували нові), або внаслідок безграмотності розробників. Я схиляюся до першого припущення.

Ремонт світлодіодного ліхтаря RED 110

Потрапив у ремонт ліхтарик із вбудованим кислотним акумулятором китайського виробника торгової марки RED. У ліхтарі було два випромінювачі: - з променем у вигляді вузького пучка і випромінює розсіяне світло.

На фотографії представлений зовнішній вигляд ліхтаря RED 110. Ліхтар мені одразу сподобався. Зручна форма корпусу, два режими роботи, петля для підвіски на шию, вилка, що висувається, підключення до мережі для зарядки. У ліхтарі секція світлодіодів розсіяного світла світила, а вузького пучка – ні.

Для ремонту спочатку було відкручено кільце чорного кольору, яке фіксує рефлектор, а потім викручено один саморіз у зоні петлі. Корпус легко поділився на дві половинки. Всі деталі були закріплені на шурупах і легко знімалися.

Схема зарядного пристрою була виконана за класичною схемою. З мережі через струмообмежуючий конденсатор ємністю 1 мкф напруга подавалася на випрямний міст із чотирьох діодів і далі на виводи акумулятора. Напруга з акумулятора на світлодіод вузького променя подавалося через струмообмежуючий резистор 460 Ом.

Усі деталі було змонтовано на односторонній друкованій платі. Провіди були припаяні безпосередньо до контактних майданчиків. Зовнішній вигляд друкованої плати подано на фотографії.

10 світлодіодів бічного світла було з'єднано паралельно. Напруга живлення на них подавалося через загальний струмообмежувальний резистор 3R3 (3,3 Ом), хоча за правилами для кожного світлодіода потрібно встановлювати окремий резистор.

При зовнішньому огляді світлодіода вузького пучка дефектів не виявлено. При подачі живлення через вмикач ліхтарика з акумулятора напруга на виводах світлодіода була присутня, і він нагрівався. Стало очевидним, що кристал пробитий, і це підтвердило продзвонювання мультиметром. Опір склало за будь-якого підключення щупів до висновків світлодіода 46 Ом. Світлодіод був несправний і була потрібна його заміна.

Для зручності роботи від плати світлодіода було відпаяно дроти. Після звільнення висновків світлодіода від припою виявилося, що світлодіод намертво тримається усією площиною зворотного боку на друкованій платі. Для його відділення довелося закріпити плату у настільних скронях. Далі гострий кінець ножа встановити місце з'єднання світлодіода з платою і легенько вдарити по ручці ножа молотком. Світлодіод відскочив.

Маркування на корпусі світлодіода, як завжди, не було. Тому необхідно було визначити його параметри та підібрати відповідний для заміни. За габаритними розмірами світлодіода, напругою акумулятора та величиною струмообмежувального резистора було визначено, що для заміни підійде світлодіод потужністю 1 Вт (струм 350 мА, падіння напруги 3 В). З «Довідкової таблиці параметрів популярних SMD світлодіодів» для ремонту вибрано світлодіод LED6000Am1W-A120 білого світіння.

Друкована плата, на якій встановлено світлодіод, виконана з алюмінію і одночасно служить для відведення тепла від світлодіода. Тому при встановленні його необхідно забезпечити хороший тепловий контакт за рахунок щільного прилягання задньої площини світлодіода до друкованої плати. Для цього перед запаюванням на місця контакту поверхонь була нанесена термопаста, яка застосовується при встановленні радіатора на процесор комп'ютера.

Для того, щоб забезпечити щільне прилягання площини світлодіода до плати, необхідно спочатку покласти його на площину і трохи відігнути висновки, щоб вони відступали від площини на 0,5 мм. Далі висновки залудити припоєм, нанести термопасту та встановити світлодіод на плату. Далі притиснути його до плати (зручно це зробити викруткою з вийнятою битою) та прогріти висновки паяльником. Далі прибрати викрутку, ножем притиснути у місці вигину виведення його до плати та прогріти паяльником. Після затвердіння припою ніж усунути. За рахунок пружинних властивостей виводів світлодіод буде щільно притиснутий до плати.

При встановленні світлодіода необхідно дотримуватися полярності. Правда в цьому випадку, якщо буде допущена помилка, то можна буде поміняти місцями дроти, що подають напругу. Світлодіод припаяний і можна перевірити його роботу та вимірювати споживаний струм та падіння напруги.

Струм протікає через світлодіод склав 250 мА, падіння напруги 3,2 В. Звідси споживана потужність (потрібно помножити струм на напругу) склала 0,8 Вт. Можна було збільшити робочий струм світлодіода, зменшивши опір 460 Ом, але я цього робити не став, оскільки яскравість свічення була достатньою. Натомість світлодіод працюватиме у легшому режимі, менше нагріватиметься і збільшиться час роботи ліхтарика від однієї зарядки.

Перевірка нагріву світлодіода, що пропрацював протягом години, показала ефективне відведення тепла. Він нагрівся до температури трохи більше 45°С. Ходові випробування показали достатню дальність освітлення у темряві понад 30 метрів.

Заміна кислотного акумулятора у світлодіодному ліхтарі

кислотний акумулятор, що вийшов з ладу у світлодіодному ліхтарі, можна замінити як аналогічним кислотним, так і літій-іонним (Li-ion) або нікель-металгідридними (Ni-MH) акумуляторами типорозміру АА або ААА.

У китайських ліхтарях, що ремонтуються, були встановлені свинцево-кислотні AGM акумулятори різних габаритних розмірів без маркування напругою 3,6 В. За розрахунком ємність цих акумуляторів становить від 1,2 до 2 А×год.

У продажу можна знайти аналогічний кислотний акумулятор російського виробника для ДБЖ 4V 1Ah Delta DT 401, який має напругу на виході 4 при ємності 1 А×години, вартістю пару доларів. Для заміни досить просто, дотримуючись полярності, перепаяти два дроти.

Багато хто бачив мініатюрні кишенькові ліхтарики, що працюють від однієї батареї 1,5 вольта. Теоретично цієї напруги не вистачить для того, щоб засвітити білий світлодіод. Значить під корпусом приховано якийсь пристрій, який підвищує напругу до потрібного рівня. Цей пристрій можна зробити своїми руками протягом півгодини, використовуючи недорогі та доступні деталі. Про те, як підключити світлодіод до батареї 1,5В у всіх деталях розповість ця стаття.

Схема та принцип її роботи

Схема живлення світлодіода від батарейки на 1,5В представлена ​​малюнку. Основні функціональні елементи – однокаскадний транзисторний підсилювач та імпульсний трансформатор, за рахунок якого досягається глибокий позитивний зворотний зв'язок. Струм бази транзистора обмежується резистором R1, а оптимізації вихідних параметрів встановлений діод VD1 і конденсатор С1, про які буде сказано трохи пізніше.

Схема живлення світлодіода від однієї батареї працює за принципом блокінг-генератора. Формування імпульсів здійснюється за рахунок відмикання транзистора та переходу його в режим насичення за допомогою позитивного зворотного зв'язку. Вихід із насичення відбувається за рахунок зменшення струму бази. Транзистор закривається, і енергія трансформатора скидається у навантаження. Внаслідок цього світлодіод спалахує на короткий проміжок часу.

Тепер детальніше розглянемо роботу схеми, представленої малюнку. Відомо, що струм у котушці індуктивності не може змінитися миттєво. Спочатку, у момент подачі напруги від батареї транзистор перебуває у закритому стані. Поступове наростання струму в колекторній, а потім і в базовій обмотці призводить до плавного відмикання транзистора. Це призводить до зростання струму колектора, який протікає через колекторну обмотку. Це збільшення струму трансформується в базову обмотку і ще більше збільшує струм бази.

В результаті такого лавиноподібного процесу транзистор входить насичення. У режимі насичення колекторний струм перестає наростати, а отже, напруга на базовій обмотці дорівнюватиме нулю. Це призведе до зниження струму бази та виходу транзистора з насичення. Напруга на базовій обмотці змінює полярність, що сприяє практично миттєвому замиканню транзистора. В результаті вся накопичена енергія спрямовується у навантаження. Світлодіод спалахує та пропускає через себе струм, який зменшується від значення струму колектора до нуля. На цьому часовому інтервалі в трансформаторі відбувається зворотний блокінг-процес, який призводить до чергового відмикання транзистора. Далі цикл повторюється.

Схема працює на частоті кілька десятків кілогерц. Тому тисячі спалахів за секунду сприймаються людським оком як постійне свічення. Але схему можна трохи доопрацювати, виключивши провали струму через світлодіод до нуля, і додавши до неї конденсатор, що згладжує, і діод. Конденсатор С1 з'єднують паралельно світлодіоду, дотримуючись полярності, а діод VD1 – послідовно, в ланцюг протікання струму навантаження. VD1 запобігає розряду конденсатора на відкритий транзистор.

Підключення світлодіода до батареї, згідно з цією схемою, вимагає дотримання одного правила: не можна вмикати зібраний пристрій без навантаження (може згоріти транзистор).

Розрахунок та деталі складання

Всі радіодеталі, необхідні для практичної реалізації, коштують недорого або є в запасах радіоаматорів. Виняток становить трансформатор, над яким доведеться трохи попрацювати.

Трансформатор виготовляється своїми руками з феритового кільця, демонтованого з компактної несправної люмінесцентної лампи або імпульсного блоку живлення. Зовнішній діаметр кільця становить близько 10 мм із можливим допуском в обидві сторони. Для намотування використовуються два одножильні дроти однакової довжини перерізом 0,5 мм 2 . Ідеально підходить кручена пара, що використовується в мережевому LAN підключенні.

Обидва дроти (бажано різних кольорів) складають один до одного і намотують на кільце, укладаючи витки по колу. Усього має вийти 20 витків. У цьому початку проводів виходять із одного боку, а кінці – з іншого. Після цього початок дроту одного кольору з'єднують з кінцем дроту іншого кольору і підключають до плюса батарейки. Два кінці, що залишилися, з'єднують з колектором транзистора і резистором.

Транзистор вибирають, виходячи з найбільшого струму колектора з подвійним запасом, щоб уникнути перегріву. У разі підійде КТ315В чи КТ3102А. Замість них можна встановити імпортний BC547А з параметрами:

• максимальний струм колектора – 100 мА;
• максимальна напруга колектор-емітер – 45В;
• коефіцієнт посилення h 21Е - 100-220.

Бажано вибрати транзистор зі значенням h 21Е близьким до 100.

Задавшись найбільшим робочим струмом колектора 25 мА, можна розрахувати струм бази: I Б = I K / h 21Е = 25/100 = 0,25 мА.

Теоретично опір резистора R1 можна розрахувати за такою формулою: R1=(U БАТ -U БЭ)/I Б =(1,5-0,6)/0,00025=3600 Ом.

Однак на практиці достатньо резистора номіналом 1кОм, тому що в розрахунку не враховується вхідний опір джерела живлення та високочастотний режим роботи та струм намагнічування, який є баластною складовою струму колектора. Також слід врахувати, що в міру зниження ЕРС батареї резистор з меншим опором виявиться більш ефективним. З резистором 1кОм-0,125Вт±5% амплітудне значення струму світлодіода не перевищує 26 мА.

Схему можна живити як від батарейки 1,5В, а й від пальчикового акумулятора 1,2В.

Діод VD1 в даному випадку повинен мати малий падіння напруги у відкритому стані. Для цього підійдуть діоди Шоттки типу 1N5817-1N5819, у яких падіння напруги на малих струмах становить 0,2-0,4В. Конденсатор C1 електролітичний на 10 мкФ-6,3В. Цієї ємності достатньо, щоб згладити пульсацію струму на світлодіоді.

Під час роботи батарейка втрачає ємність і напруга на її висновках знижується. При цьому світлодіод продовжуватиме світитися, доки дотримується умова: U БАТ > U БЕ (в середньому 0,6 В). Таким чином, схема живлення світлодіода від однієї батареї дозволяє максимально ефективно використовувати пальчикову батарейку.

Друкована плата

Друковану плату найпростішого блокінг-генератора можна завантажити. Це одностороння плата розміром 10 на 20 мм, яка легко вміщується у корпусі ліхтарика. Готову плату з деталями та проводками до світлодіоду бажано помістити в термотрубку та розмістити поряд із батареєю. Якщо застосувати smd транзистор і резистор, виключивши діод з конденсатором, можна зробити плату ще меншого розміру для найменшого ліхтарика.

Післямова

Розглянуте схемотехнічне рішення є ефективним у разі включення 1-3 світлодіодів будь-якого кольору з максимальним струмом до 30 мА. Щоб запитати потужніший світлодіод від однієї батареї, потрібно внести деякі корективи. У наведеній схемі можна знизити опір резистора, збільшивши амплітуду струму колектора (але не більше максимального паспортного значення).

Для підключення світлодіода 1W доведеться всі деталі схеми замінити більш потужними: трансформатор з сердечником більшого розміру і транзистор зі струмом колектора не менше 500 мА. Під час налагодження схеми для ліхтаря на одній батарейці потрібно використовувати осцилограф, щоб проконтролювати струм світлодіода.

В інтернеті можна знайти багато схем підключення світлодіода до батареї. При цьому автори не соромляться демонструвати фото своїх вимірювань, де струм у навантаженні перевищує допустиме значення для малопотужного світлодіода (30 мА). Чому ж світлодіод не перегорає? Справа в тому, що більшість мультиметрів вимірює змінну напругу і струм тільки в діапазоні 40-400 Гц і про це сказано в інструкції. Але багато радіоаматорів не знають цього нюансу. Природно, мультиметр не може виміряти струм світлодіода, що пульсує з частотою десятки кГц, і відображає на екрані випадкове число.

Читайте також