Фонарь яркий луч схема электрическая принципиальная

Фонарь яркий луч схема электрическая принципиальная

Месяца два назад мне подарили, как "знатоку электроники", практически новый светодиодный фонарь из серии "Яркий луч". У него был один "маленький недостаток" — он не работал. :))).
Валялся он у меня сначала на работе, потом дома, я про него как-то уже забыл. И вот, в прошлые выходные, этот фонарь попался мне на глаза.

При подключении к сети индикатор светился зеленым, показывая окончание заряда. Однако, при включении, светодиоды не светили. Но я заметил, что в момент отключения сети 220 В, индикатор проблескивает красным.
Разобрал я бедолагу. Тестером померил напряжение на клеммах аккумулятора. Оказалось, 1,2 Вольта. Жив курилка!
Подключил 220 В, индикатор загорелся зеленым. На аккумуляторе напряжение поднялось до 3,6 В. Значит заряд возможен!
Оставил на зарядке, через час напряжение поднялось до 4 Вольт! При отключении сети, падало до 3 Вольт. Заряжается! Однако, светодиоды не загорались. Но красное свечение после отключения 220 Вольт стало значительно дольше.
Так фонарь заряжался двое суток. Вчера вечером фонарь начал включаться, пока слабым свечением. К сегодняшнему утру напряжение на аккумуляторе поднялось до 4,8 Вольт. Свет пошел в полную силу.

Но недолго, минут 15-20 непрерывного горения, потом — плавное притухание.

Через полтора часа после включения свечение стало совсем слабым.

Выключил свечение, подключил сеть. Индикатор загорелся красным.

Заряжался до "позеленения" индикатора где-то минут пятнадцать.
Решил повторить разряд. Свечение стало дольше, ярко — 30 минут, до почти полного угасания — 2 часа.
Вот где-то так, буду продолжать "тренировки". Глядишь — оживёт в полную силу.

PS А причина отказа, как мне кажется, в оставлении фонаря включенным на долгое время, что вполне возможно для такой формы корпуса, головной отражатель является подставкой. Может стоять незаметно включенным. Тем более, что фонарь "жил" на даче с редкими наездами хозяев.

Вот такие дела, такой небольшой опыт, может быть кому-нибудь пригодится.

Глобальная доработка светодиодного фонарика

Автор: DooMmen
Опубликовано 13.09.2012
Создано при помощи КотоРед.

Светодиодные фонарики китайского производства, которыми запаланен весь наш рынок — казалось что может быть проще (как показывает опыт — для китая это слишком просто), вроде-бы и выбор большой, но в каждом фонарике может что-то не понравиться, а если углубляться во внутренности, и схему — иногда удивляешся как оно работает.

Поставил я себе задачу — "Найти подходящего донора, и собрать фонарь пригодный для выживания, с которым можно отправиться куда угодно". После долгих поисков был найден донор:

Это китайский фонарик фирмы Police с маркировкой 20W.
После приобретения фонарик был разобран и проанализированы внутренности. Внутри стоял одноватный светодиод с отражателем дающим очень большую боковую засветку и очень узкий луч света. Драйвер (если это так можно назвать) состоял из небольшого количества деталей — микросхема ME2108А, катушка индуктивности, конденсатор, диод. Вроде-бы все нормально, но дроссель с микросхемой в данной схеме очень грелся, схема потребляла примерно 0.5А от пальчиковой батарейки, и светодиод давал относительно слабый световой поток. Как оказалось позже — данный преобразователь давал без нагрузки на выход 4.5V, а светодиод был рассчитан на 3.6V, за счет маленького тока насыщения дросселя происходило падение выходного напряжения до необходимого и схема "работала".

Так как у меня была задача сделать эффективный источник света, а не использовать китайский драйвер у которого КПД "ниже чем у паровоза", я решил его доработать поменяв светодиод на OSRAM LUW W5AM-LXLY-6P7R-Z с коллиматором OSS-M на угол 30° (можно было поставить всеми любимый Cree, но у нас с ними проблемы, такие как отсутствие маленьких подложек и оптики), и поставить драйвер на основе специализированной микросхемы ZXSC310.

Светодиод фирмы OSRAM был выбран по ряду причин: при токе 350мА светодиод дает световой поток до 150 люмен, максимальный ток светодиода составляет 1А, этот светодиод почти совместим по посадке с штатным, у него самая низкая цена при его мощности.


Замена светодиода производится подогревом подложки светодиода снизу. Отпаиваем старый светодиод и устанавливаем предварительно отцентрировав новый (благо они почти совместимы по выводам, но это не мешает замене).

Читайте также:  Стиральная машина самсунг не включается причины видео

Далее производим подгонку корпуса фонарика под нашу оптику (которую необходимо подогнать под фонарик)), растачиваем место под коллиматор:


Так-же необходимо снять фаску с края корпуса до резьбы, и уменьшить высоту гайки крепления оптики (так как наша система ниже чем стандартная).
Как показал опыт исполькования различных фонарей — узкий луч яркого света в большинстве случаев ухудшщает видимость и дает малую освещенность, поэтому мой выбор остановился на коллиматоре фирмы LEDIL с маркировкой OSS-M на 30º, предназначенный для светодиодов OSRAM серии DRAGON.
Дорабатываем коллиматор (по умолчанию коллиматор квадратный и в корпусе для приклеивания на подложку светодиода). Вытягиваем коллиматор из его корпуса, отрезаем уши и стачиваем его до необходимого диаметра на точиле.


Последняя доработка корпуса — расточка отверстия гайки крепления оптики (делал на заводе на станке), и герметизация. Отверстие растачивается буквально на 3мм почти до диаметра коллиматора. Для герметизации вклеиваем на термоклей комплектное защитное оргстекло (для этого удобно разогревать гайку феном и намазывать термоклей на горячую поверхность), так-же необходимо герметизировать все резьбовые соединения, хоть там и стоят резиновые уплотнители — они не помогают так как не достают, для решения данной проблемы наматываем сантехническую монтажную ленту в пазы для уплотнителей, и устанавливаем уплотнительные комплектные кольца (сверху их желательно смазать, например вазелином или циатимом) .

Так, с корпусом вроде все понятно, теперь наконец-то приступаем к электронике.

Первая версия фонарика была с широко распространенной схемой драйвера на ZXSC310 с питанием драйвера с выхода (эта схема позволяет "выжать" с батарейки всю мощность, и просаживает наряжение на батарее на одном дыхании до самого возможного миниума).


Но так как меня заразили страшнейшей болезнью — болезнью "Люмена", и кроме того что необходимо получить большую яркость нам необходима универсальность фонаря и долгое время работы. Для большой яркости обычные пальчиковые батарейки не подходят, и я применил Li-Ion аккумулятор LIR14500на 700 mAh, который по размерам совпадает с обычной пальчиковой батарейкой. Но вот не задача — напряжение аккумулятора в заряженном состоянии 4.2V, а максимальное напряжение светодиода при токе 300мА — 3.4V. Повышающий драйвер не подходит.
Вот тут то я и решил воспользоваться основой схемотехники повышающе-понижающих драйверов (Buck-Boost). Кроме схемы драйвера я решил сделать два режима яркости, для этого применил миниатюрный PIC10F220.


Данная схема драйвера обеспечивает питание светодиода током до 300мА при питании от аккумулятора, и ток порядка 100мА при питании от батарейки. Так как в данной схеме нет обратной связи по току светодиода, то при питании от пальчиковой батарейки ток уменьшается, но нестабильность тока при работе от аккумулятора почти не заметна.

Второй задачей была разработка системы управления драйвером. Данная система должна определять напряжение заряда аккумулятора, и при низком заряде индицировать это. Так-же необходимо обеспечивать 2 режима яркости (для увеличения продолжительности свечения).

Данная схема обеспечивает:
-Переключение режимов при кратковременном розрывании питания
-Два режима яркости
-Индикацию разряда аккумулятора и отключение драйвера при полном разряде
-Возможность работы от пальчиковой батарейки

При использовании батарейки система управления не работает (внутренний подтягивающий резистор микросхемы драйвера запускает рдайвер), но как только будет установлен аккумулятор — напряжения питания становится достаточным для запуска контроллера, и фонарик включается в первом "Эконом" режиме на 40% яркости. При кратковременном нажатии на кнопку питания происходит отключение питания, и при отпускании кнопки включается второй режим — максимальная яркость.

Для индикации разряда аккумулятора я использовал АЦП и измерение напряжения внутреннего опорного источника 0.6V (значения АЦП обратнопропорциональны напряжению питания, с учетом падения на диоде). При снижении напряжения до минимального фонарик переключается примерно в 10% яркости, а при полной разрядке аккумулятора контроллер выключает драйвер.

Больше всего проблем было при попытке сделать переключение режимов, и сброс режима через некоторое время (что-бы фонарик включался не с последнего режима, а с эконом), были попытки запитать контроллер от конденсатора на время разрыва питания кнопкой, но возникли проблемы с пробуждением из режима спячки, так как я использовал порт GP2, как датчик наличия напряжения на драйвере, а прерывания по этому выводу порта отсутствуют, а переключать на другой я посчитал неблагоприятным для внутрисхемного программирования контроллера. Долго проводив эксперименты я заметил что контроллер сохраняет состояние регистров даже при долгом отсутствии питания, и проверив теорию я понял в чем дело — на конденсаторе C1 при выключении питания остается заряд примерно 0.7V (при этом напряжении драйвер перестает работать), и этого напряжения вполне хватает что-бы в регистрах контроллера сохранились последние значения (а именно режим). Для "сброса" последнего состояния (происходит примерно за 5с после выключения) я поставил резистор R1.

Читайте также:  Ручной генератор таврида электрик

Перемычка JP1 была введена на всякий случай для отключения котроля разряда.

Двухсторонняя плата получилась достаточно миниатюрной, и устанавливается на место штатной. Метализацию отверстий я производил заклепыванием медной проволоки:


Детали: конденсаторы танталовые в корпусе А, дроссель Sumida CDRH6D38NP-100NC, резисторы типоразмера 0603, низкоомные резисторы датчика тока — типоразмера 0805 сопротивлением 0,05 Ом (с маркировкой E05) установлено 2шт параллельно друг на друге для получения сопротивления 0,025 Ом, диод Шоттки — миниатюрный с низким падением на ток 2А, транзистор (Zetex) на максимально возможный в этом корпусе ток (можно поставить ZXTN25012, ZXTN19020). Светодиод и оптичесскую систему можно использовать и другую, главное что-бы светодиод был расчитан на ток более 300мА для уменьшения тепловыделения.

Драйвер без нагрузки не включать! При включении без нагрузки в лучшем случае будет пробой конденсатора C2, в худшем — выход из строя транзистора, с последующими спецэффектами в виде фейерверка.
Переполюсовка питания драйвера не допустима! При переполюсовке взрывается конденсатор С1 и транзистор!

В итоге получился фонарик внешне почти ни чем не отличимый от оригинала (кроме оптики, которая уже привлекает внимание), но с параметрами и углом светового потока намного лучшими чем у оригинала:

Прошивка данного устройства написана на экологически чистом ассемблере.

По сравнению с первой конструкцией схема претерпела множество улучшений и переработок и от этого имеет очень мало схожести с первым вариантом.

Изменения в схеме по сравнению с первым вариантом.

  1. Нет повышающего преобразователя напряжения. Питается один светодиод.
  2. Введена индикация разряда аккумулятора и автоматического отключения фонарика на случай критического разряда аккумулятора.
  3. Переработана схема, отключающая включенный фонарик при подключении к зарядному устройству и дополнена звуковой сигнализацией. Хотя звуковую сигнализацию можно и не собирать.

В этом случае под переделку попал фонарик «Яркий луч» модели LA-10 с одним светодиодом 1вт. Из-за брака на производстве при первой зарядке от сети испустил дым. И чтобы он не валялся мёртвым грузом было принято решение переделать и его, благо незадолго до переделки удалось достать некоторое количество аккумуляторов размера 18650. И о том, что из этого вышло, рассказано в статье.

Схема устройства состоит из.

  1. Звукового генератора (выполняет функцию звуковой сигнализации).
  2. Контроллера заряда аккумулятора.
  3. Двухпорогового компаратора.
  4. Схемы управления питанием светодиода.

Электрическая принципиальная схема фонарика.

Работает схема следующим образом:

На транзисторах VT1 – VT4 собран генератор со схемой управления его работой. Работает эта часть схемы фонарика следующим образом. При питании фонарика от аккумулятора транзистор VT3 закрыт благодаря открытому транзистору VT4 даже не смотря на поступающее с переключателя S1 не его базу напряжение и по причине отсутствия входного напряжения с зарядного устройства, генератор не работает. При подключении включенного фонарика к зарядному устройству, положительное напряжение, поступающее от зарядного устройства, запирает транзистор VT4, а поскольку переключатель S1 находится во включенном состоянии, то через резистор R5 положительное напряжение с аккумулятора и выхода контроллера заряда поступающее на базу транзистора, открывает его. Через открытый переход коллектор – эмиттер напряжение от зарядного устройства запитывает генератор и тот начинает работать. Для того, чтобы прекратить работу генератора, нужно выключить фонарик переключателем S1, сняв напряжение с резистора R5.

На микросхемах DA1 и DA2 собран двухпороговый компаратор, или компаратор с окном. Назначение схемы – это индикация разряда аккумулятора и отключение фонарика при критическом разряде аккумулятора. На микросхеме DA1 (TL431) собран источник опорного напряжения, которое на выводах микросхемы 2 и 5 равно 1,63в. Компаратор DA2.1 сравнивает напряжение, действующее на делителе, состоящем из резисторов R16 и R15 опорным и при понижении напряжения аккумулятора до 3,4 напряжение на выводе 3 микросхемы, становится меньше опорного и начинает работать светодиод индикации разряда аккумулятора. Компаратор DA2.2 также сравнивает напряжение аккумулятора с опорным, но его реакция на снижение напряжения на выводе 6 ниже опорного противоположна DA2.1. Если у DA2.1 внутренний выходной транзистор при снижении напряжения аккумулятора, подаваемого с делителя R15, R16 открывался, засвечивая светодиод индикации разряда аккумулятора, то у DA2.2 в аналогичной ситуации закрывается. Величина напряжения аккумуляторной батарей, при которой фонарик будет выключен задаётся делителем R11, R12 и составляет 3,25в. Работает компаратор DA2.2 следующим образом. В отличии от DA2.1 к коллектору выходного транзистора компаратора подключены резистор R23 и база транзистора VT5, который при величине напряжения аккумулятора более 3,25в открыт и низким сопротивлением перехода коллектор эмиттер коротит базу транзистора VT5 на минус питания (благо выход компаратора с открытым коллектором и позволяет так сделать), что приводит к закрытию VT5. Итак плавно переходим с пояснению принципа работы схемы управления питанием мощного светодиода, собранной на диодах VD1 – VD3 и транзисторах VT6 – VT9. Как писалось ранее при величине напряжения аккумулятора более 3,25в и в следствии открытого выходного транзистора компаратора VT5 закрыт из-за чего напряжение через цепочку R24 и VD1 не поступает на базу транзистора VT6, которая закорочена через резистор R25 на минус питания и транзистор закрыт и по аналогии с выходным транзистором компаратора не коротит базу VT7 на минус и тот открыт. Через открытый переход коллектор – эмиттер VT7 и диод VD3 положительное напряжение поступает на затвор полевого транзистора VT9, и он открывается, светодиод начинает работать, фонарик светит. Также положительное напряжение, поступающее на затвор полевого транзистора, поддерживает в закрытом состоянии транзистор VT8. При снижении напряжения аккумулятора ниже 3,25в, как описывалось ранее, VT5 открывается из-за закрытого выходного транзистора компаратора и в точке соединения VD1 и R25 появляется положительное напряжение достаточной величины и транзистор VT6 открывается и открытым переходом коллектор – эмиттер замыкает базу VT7 на минус питания, что приводит к его закрытию и исчезновению напряжения на затворе полевика. Одновременно открывается транзистор VT8 и коротит затвор полевика на минус питания, тот закрывается и светодиод HL3 гаснет. Дело в том, чтобы закрыть полевик, недостаточно просто снять напряжение с затвора, нужно разрядить его ёмкость, что и делает транзистор VT8, замыкая его затвор на минус. Для того, чтобы выключить светодиод HL3 при подключении включенного фонарика к зарядному устройству служит цепочка R21 и VD2, через которую напряжение зарядного устройства поступит на базу транзистора VT6 и что приведёт к отключению светодиода HL3 и начнёт работать генератор, собранный на транзисторах VT1 и VT2, так как VT3 благодаря напряжению, поступающему через R5, будет открыт. Генератор собран так, чтобы издавать негромкий, но хорошо слышимый с расстояния до 3 метров звук.

Читайте также:  Теплоотражающий материал для батареи

Настройка устройства

Делителем напряжения, состоящим из резисторов R12 и R13, устанавливается порог отключения фонарика при разряде аккумулятора. Делителем R14 и R15 выставляется порог срабатывания компаратора отвечающего за индикацию разряда аккумулятора. Резистором R22 устанавливается ток заряда аккумулятора.

Расположение деталей на плате устройства.

Закончив со схемой, приступил к корпусу. Не обязательно делать так как сделано у меня, вы можете сделать совсем по-другому, всё зависит от корпуса и фантазии.

Для начала его разобрал.

Используя полоску оцинковки и термоусадочную трубку с клеевым пистолетом, закрепил в корпусе аккумулятор.

Плата закреплена в самой широкой части корпуса при помощи двух шурупчиков, включенных в стойки корпуса.

Плата соединена со всеми компонентами и фонарик готов к сборке.

Полностью собранный фонарик.

Ссылка на основную публикацию
Adblock detector