Схема и компоненты для фонаря https://crit1.ru/LED3/
Поздравляю всех с праздниками, дорогие друзья. На связи Тимур гаранин. Сегодня я хочу рассказать об одном своем новом приборе.
Но для начала немного предыстории. Где-то полгода назад я сделал светодиодный фонарь. Это был уже второй мой самодельный фонарь, значительно лучше чем первый. В нём я использовал матрицу из 21 полу ваттного светодиода. Источником питания служили три литий-ионных аккумулятора 18 650. А светодиодная Матрица подключалась к аккумуляторам через плату constant voltage constant current, то есть плата стабилизации тока и напряжения.
За полгода этот фонарь знатно пообшарпался, но ни один светодиод в матрице не сгорел. А я сделал определенные выводы. Во-первых, верной оказалась гипотеза о том, что чем больше количество кристаллов, точнее чем больше общая площадь кристаллов, и чем меньше протекающий через каждый кристалл ток, тем выше КПД, то есть больше яркость при меньшем нагреве всей светодиодной сборки. Во-вторых, ток в этой сборке на протяжении всей работы ни разу не превышал 1/3 от заявленного производителем тока через каждый светодиод, и функция стабилизации тока ни разу не потребовалась. Это означает, что CC/CV плату можно заменить обычной платой стабилизации напряжения. Такие платы не только дешевле, самое главное что они значительно меньше по размеру. Плата с регулировкой напряжения и тока огромна, поэтому очень хорошо, что можно обойтись без неё.
Учитывая этот опыт, я решил сделать новый фонарь. И в этот раз светодиодная матрица состоит из 28 полуваттных кристаллов. Конструктивно это две последовательно включенные линейки по 14 светодиодов параллельно. Установить матрицу я решил на огромный алюминиевый радиатор, который изначально был больше, чем сечение корпуса. Поэтому пришлось из этого квадратного радиатора выпилить кружок. Кстати говоря, алюминий ножовкой пилится заметно легче, чем текстолит. Для более плотной фиксации радиатора в корпусе и для эстетических целей я использовал небольшое уплотнительное кольцо.
Питается светодиодная матрица от источника стабилизированного напряжения, настроенного на 6.3 вольта. На каждый светодиод в матрице приходится 3.15 Вольт. При этом потребляемый ток каждым кристаллом составляется около 40 миллиампер. При таком токе вся матрица остается практически холодной. Для сравнения, если бы мы подавали на один 10-ваттный светодиод 500 миллиампер, то уже через минуту 10 ваттный светодиод начал бы плавить корпус. А в нашем случае матрица из 28 полуваттных светодиодов при таком токе потребления остается практически холодной, что свидетельствует об очень высоком КПД. Между матрицей и радиатором я проложил слой коптана, но как оказалось, там и рядом нет таких температур, с которыми не справился бы обычный скотч.
В начале сборки я боялся, что по мере накопления тепла матрицей и радиатором потребление светодиодов будет возрастать, так как проводимость полупроводников прямо пропорциональна температуре. Но проведя тесты, я убедился, что потребление не только не возрастает, но ещё и склонно уменьшаться. Как такое может быть? Полагаю, всё дело в понижающей плате. Как минимум, я обнаружил, что этот преобразователь очень чувствителен к температуре. Если его подогреть, то его выходной ток падает. Короче говоря, в таких условиях можно не бояться того, что светодиоды перегреются.
Продавцы этого понижающего модуля утверждают, что его КПД способен достигать 96%. Но это блеф, потому что по datasheet-у у него и в помине такого КПД нету.
Тем не менее, преобразователь работает очень стабильно, при выходном токе около пятиста миллиампер на ощупь он холодный. И самое главное, что удивительно, с этим преобразователем длительность работы фонаря на одном заряде батареи составила полных 4 часа. Использовались аккумуляторы зарядом 2100 миллиампер часов, и то, что фонарь смог проработать целых 4 часа на одном заряде — это очень сильно меня радует. При таком миниатюрном размере прибора это прекрасно. Длина фонаря, кстати говоря, всего лишь 11 см. Он с легкостью помещается на ладони.
Для того, чтобы можно было следить за напряжением на аккумуляторах и знать, сколько заряда ещё осталось, я включил в эту систему индикатор напряжения. Этот индикатор вместе с разъемом для зарядки и кнопкой включения я поместил в торец устройства. Получилось во-первых очень удобно, на боковой поверхности ничего не мешает держать этот компактный фонарик. А во-вторых, размещение органов управления глубоко в торце делает этот фонарь более защищенным от непроизвольного включения или выключения.
В качестве зарядного устройства я использовал понижающий AC-DC модуль с 220 вольт до 25 Вольт. Аккумуляторная батарея снабжена платой защиты, поэтому можно не беспокоиться о том, что аккумуляторы перезарядятся, или наоборот переразрядятся. Достаточно просто подключить фонарь к зарядному устройству, и можно даже не следить за ним. Плата защиты разорвет цепь заряда, как только напряжение на аккумуляторах достигнет максимума.
Во сколько обошлась сборка всего прибора?
28 полуваттных светодиодов, алюминиевые радиаторы, литий-ионные аккумуляторы, понижающие модули со стабилизацией напряжения, платы защиты, индикатор, понижающий блок в зарядном устройстве, и различные корпусные элементы — компонентов тут хватает. Однако по моим подсчетам я сумел вложиться всего лишь в 20 долларов. Кстати, если не забуду, прикреплю под роликом табличку с ссылками на компоненты и схему прибора.
Конечно, можно купить уже готовый китайский фонарик за 15 долларов, с одним хреновеньким светодиодом и одним хреновеньким аккумулятором. Но гораздо приятнее и полезнее для собственного развития собрать своими руками прибор совсем другого уровня.
Что мы получили в итоге? — фонарь, который
- Способен светить на уровне 10 ваттного китайского светодиода.
- При этом его светодиодная Матрица обладает высоким КПД и совершенно не склонна к перегреву.
- Фонарь обладает широкой диаграммой направленности.
- И стабильной яркостью, независимой от напряжения на аккумуляторах.
- Фонарь, который может проработать полные 4 часа на одном заряде аккумуляторов .
- С возможностью следить за напряжением на батарее.
- Аккумуляторы в которой защищены платой защиты.
- И при всём при этом он легко помещается в карман.
Фонарей с таким функционалом я даже не видел в продаже. Стоит ли говорить, что своей сборкой я полностью доволен.
Учитывая огромное количество литий-ионных аккумуляторов у меня в запасе, я вынашиваю идею сделать по этой схеме фонарь уже на 6 аккумуляторах 18650. Такой фонарь сможет работать почти 8 часов на одном заряде. Как вам такая идея, пишите в комментариях, равно как и ваши вопросы и предложения.
На сегодня всё. Поздравляю всех с праздниками, до новых выпусков!
