Светодиодные источники света на сегодняшний день пользуются наибольшим успехом среди потребителей. Особенно популярны диодные фонари. Обзавестись светодиодным ручным фонариком можно по-разному: его можно купить в магазине или же сделать своими руками.
Светодиодный ручной фонарик
Многие люди, которые разбираются в электронике хотя бы немного, по разным причинам, все чаще предпочитают делать такие осветительные приспособления своими руками. Поэтому в данной статье будут рассмотрены несколько вариантов того, как можно самостоятельно сделать диодный ручной фонарик.
Преимущества led-светильников
На сегодняшний день одним из самых выгодных эффективных источников света считается светодиод. Он способен создавать яркий световой поток при небольших мощностях, а также имеет массу других положительных технических характеристик.
Сделать своими руками фонарик из диодов стоит по следующим причинам:
- отдельные светодиоды стоят не дорого;
- все моменты сборки достаточно легко реализуются своими руками;
- самодельный осветительный прибор может работать на батарейках (двух или одной);
Обратите внимание! По причине низкого потребления электроэнергии светодиодов во время работы существует много схем, где в качестве питания прибора выступает всего одна батарейка. При необходимости ее можно будет заменить аккумулятором соответствующих габаритов.
- наличие простых схем для сборки.
Светодиоды и их свечение
Кроме этого получившийся светильник прослужить значительно дольше, чем аналоги. При этом можно выбрать любой цвет свечения (белый, желтый, зеленый и т.д.). Естественно, что самыми актуальными здесь цветами будут желтый и белый. Но, если нужно сделать особенную подсветку какого-нибудь торжества, то можно использовать и светодиоды с более экстравагантным цветом свечения.
Где можно использовать и особенности светильника
Очень часто бывает ситуация, когда нужен свет, но нет возможности установить систему подсветки и стационарных осветительных приборов. В такой ситуации на выручку придёт переносной светильник. Светодиодный ручной фонарик, который можно сделать с одной или несколькими батарейками, найдет обширное применение в быту:
- его можно использовать для работы на садовом участке;
- осуществлять подсветку чуланов и прочих помещений, где отсутствует подсветка;
- использовать в гараже при осмотре транспортного средства в смотровой яме.
Обратите внимание! При желании по аналогии с ручным фонариком можно сделать модель светильника, которую будет легко установить на любую поверхность. В таком случае фонарик станет уже не переносным, а стационарным источником света.
Чтобы сделать своими руками светодиодный фонарик ручного типа нужно помнить, прежде всего, о недостатках диодов.
Действительно широкому распространению led-продукции препятствуют такие ее недостатки, как нелинейная вольтамперная характеристика или ВАХ, а также наличие «неудобного» напряжения для питания. В связи с этим все светодиодные светильники содержат специальные преобразователи напряжения, которые работают от индуктивных накопителей энергии или трансформаторов. В связи с этим перед тем, как приступать к самостоятельной сборке такого светильника своими руками, нужно подобрать необходимую схему.
Собираясь изготовить ручной фонарик из светодиодов необходимо в обязательном порядке продумать его питание. Можно сделать такой светильник на батарейках (двух или одной).
Рассмотрим несколько вариантов того, как можно изготовить диодный ручной фонарик.
Схема со сверхярким светодиодом DFL-OSPW5111Р
Данная схема будет предполагать питание от двух, а не от одной, батарейки. Схема по сборки данного типа осветительного прибора имеет следующий вид:
Схема сборки фонарика
Эта схема предполагает питание светильника от батареек типа АА. При этом в качестве источника света будут взят сверхяркий светодиод DFL-OSPW5111Р с белым типом свечения, имеющий яркость 30 Кд и потребление тока на уровне 80 мА.
Чтобы сделать своими руками мини-фонарик из светодиодов на батарейках, нужно запастись следующими материалами:
- две батарейки. Достаточно будет обычной «таблетки», но можно использовать и другие виды батареек;
- «карман» для источника питания;
Обратите внимание! Лучшим выбором будет «карман» для батарейки, сделанный на старой материнской плате.
- сверхяркий диод;
Сверхяркий диод для фонаря
- кнопка, с помощью которой будет включаться самодельный светильник;
- клей.
Из инструментов в данной ситуации нужны будут:
- пистолет для клея;
- припой и паяльник.
Когда все материалы и инструменты собраны, можно приступать к работе:
- сначала из старой материнской платы извлекаем карман батарейки. Для этого нам понадобиться паяльник;
Обратите внимание! Выпаивание детали следует делать очень аккуратно, чтобы в процессе не повредить контакты кармана.
- кнопку для включения фонарика следует припаять к плюсовому полюсу кармана. Только после этого к ней будет припаиваться ножка светодиода;
- вторую ножку диода необходимо припаять к минусовому полюсу;
- в результате получиться простая электрическая цепь. Она будет замыкаться при нажатии кнопки, что и приведет к свечению источника света;
- после сборки цепи устанавливаем батарейку и проверяем ее работоспособность.
Готовый фонарь
Если схема была собрана правильно, то при нажатии на кнопку светодиод начнет светиться. После проверки, для повышения прочности цепи, электрические спайки контактов можно залить горячим клеем. После этого цепи помещаем в корпус (можно использовать от старого фонарика) и пользуемся на здоровье.
Плюсом такого метода сборки являются небольшие габариты светильника, который легко поместиться в кармане.
Второй вариант сборки
Еще одним способом сделать светодиодный самодельный фонарик – использовать старый светильник, в котором перегорела лампочка. В данном случае можно также запитать прибор одной батарейкой. Здесь для сборки будет использоваться следующая схема:
Схема для сборки карманного фонарика
Сборка по этой схеме происходит следующим образом:
- берем ферритовое кольцо (его можно извлечь из люминесцентной лампы) и наматываем на него 10 витков провода. Провод должен иметь сечение 0,5-0,3 мм;
- после того, как намотали 10 витков, делаем отвод или петельку и снова мотает 10 витков;
Обмотанное ферритовое кольцо
- далее по схеме соединяем трансформатор, светодиод, батарейку (одной пальчиковой будет вполне достаточно) и транзистор КТ315. Можно еще поставить конденсатор для яркости свечения.
Собранная схема
Если диод не засиял, значит необходимо поменять полярность батарейки. Если не помогло, то дело было не в батарейке и нужно проверить корректность подключения транзистора и источника света. Теперь дополняем нашу схему оставшимися деталями. Теперь схема должна иметь следующий вид:
Схема с дополнениями
При включении в схему конденсатора С1 и диода VD1, диод начнет светить намного ярче.
Визуализации схемы с дополнениями
Теперь только осталось выбрать резистор. Лучше всего ставить переменный резистор на 1,5 кОма. После этого нужно отыскать то место, в котором светодиод буде светит ярче всего. Далее сборка фонарика с одной батарейкой предполагает проведение следующих действий:
- теперь разбираем старый светильник;
- из узкого однобокого стеклотекстолита вырезаем круг, который должен соответствовать диаметру трубки осветительного прибора;
Обратите внимание! Под соответствующий диаметр трубки стоит подбирать все детали электроцепи.
Детали подходящего размера
- далее размечаем плату. После этого ножиком разрезаем фольгу и лудим плату. Для этого паяльник должен иметь специальное жало. Его можно сделать своими руками, накрутив на конец инструмента проволоку шириной 1-1,5 мм. Конец проволоки нужно заострить и залудить. Должно получиться примерно так;
Подготовленное жало паяльника
- припаиваем к подготовленной плате детали. Она должна иметь следующий вид:
Готовая плата
- после этого соединяем припаянную плату с первоначальной схемой и проверяем ее работоспособность.
Проверка работоспособности схемы
После проверки нужно хорошо припаять все детали. Особенно важно нормально припаять светодиод. Также стоит уделить внимание контактам, идущим к одной батарейке. В итоге должно получиться следующее:
Плата с припаянным светодиодом
Теперь осталось только вставить все в фонарик. После этого края платы можно покрыть лаком.
Готовый светодиодный самодельный фонарик
Такой фонарик можно запитать даже от одной разряженной батарейки.
Разновидности схем сборки
Для того чтобы своими руками собрать светодиодный фонарик, можно использовать самые разнообразные схемы и варианты сборки. Правильно подобрав схему можно даже сделать мигающий осветительный прибор. В такой ситуации следует использовать специальный мигающий светодиод. Такие схемы обычно включают транзисторы и несколько диодов, которые подключаются к различным источникам питания, в том числе и к батарейкам.
Есть варианты сборки ручного диодного светильника, когда вообще можно обойтись без батареек. К примеру, в такой ситуации можно использовать следующую схему:
Совсем недавно, слово светодиод ассоциировалось только с индикаторными приборами. Так как они были довольно дорогими и излучали всего несколько цветов при этом ещё и слабо светили. С развитием технологий, цена на светодиодные изделия постепенно снижалась, область применения широкими шагами расширялась.
Сегодня их используют в разных приборах, применяются практически везде, где нужны осветительные приборы. Фары и лампы в автомобилях оснащены светодиодами, рекламу на щитах выделяют светодиодные ленты. В бытовых условиях они также не менее часто применяются.
Причины использования светодиодов
Не обошли стороной и фонари. Благодаря мощным светодиодам, стало возможно собрать сверхмощный и при этом довольно автономный фонарь. Такие фонари могут излучать очень сильный и яркий, свет на дальнее расстояние или по большой площади.
В этой статье мы вам расскажем о главных преимуществах светодиодов большой мощности, и расскажем, как сложить светодиодный фонарь своими руками. Если вы уже сталкивались с этим, тогда сможете дополнить свои познания, для новичков в этой области, статья ответит на многие вопросы, связанные со светодиодами и фонарями с их применением.
Если вы хотите сэкономить, используя светодиод, следует учесть некоторые факторы. Так как иногда цена такой лампы, может превышать все сэкономленные средства. Если же вам приходится тратить много средств и времени на обслуживание источников света, при этом общее их количество потребляет много электроэнергии, тогда вам следует подумать, будет ли светодиод лучшей заменой.
Перед обычными светильниками, светодиод имеет ряд преимуществ, которые возвышают его:
- Отсутствует потребность в обслуживании.
- Значительная экономия электроэнергии, порой экономия доходит и до 10 раз.
- Высокое качество светового потока.
- Очень высокий срок службы.
Необходимые состовляющие
Если вы решили собрать своими руками светодиодный фонарь, для передвижения в темноте или для работы в ночное время суток, но не знаете с чего начать? Вы вам поможем в этом. Первым что нужно сделать, это найти необходимые элементы для сборки.
Вот предварительный список необходимых деталей:
- Светодиод
- Провод намоточный, 20-30 см.
- Кольцо ферритовое примерно 1-.1.5 см в диаметре.
- Транзистор.
- Резистор на 1000 Ом.
Конечно, этот список нужно дополнить ещё и батарейкой, но это такой элемент, который можно спокойно найти в любом доме и он не требует особой подготовки. Также следует подобрать корпус или какое-то основание, на которое будет устанавливаться вся схема. Хорошим корпусом будет старый нерабочий фонарик либо тот, который вы собираетесь модифицировать.
Как собрать своими руками
При сборе схемы, нам будет необходим трансформатор, но его в список не добавили. Мы будем делать его своими руками из ферритового кольца и провода. Сделать это очень просто, берём наше кольцо и начинаем наматывать провод сорок пять раз, этот провод будет подключаться к светодиоду. Берём следующий провод, и наматывает его уже тридцать раз, и направляем на базу транзистора.
Резистор, используемый в схеме, должен иметь сопротивление 2000 Ом, только используя такое сопротивление, схема сможет работать без сбоев. При тестировании схемы, резистор R1 заменить на похожий, с регулируемым сопротивлением. Включить всю схему и регулируя сопротивление этого резистора, настроить напряжение на отметку примерно 25мА.
В результате вы узнаете, какое сопротивление должно быть в этой точке, и сможете подобрать подходящий резистор, с нужным вам номиналом сопротивления.
Если схема составлена в полном соответствии с вышеуказанными требованиями, тогда фонарь должен сразу работать. Если он не работает, тогда возможно вы совершили следующую ошибку:
- Концы обмотки подключены наоборот.
- Количество витков не соответствует необходимому.
- Если намотанных витков меньше 15, тогда генерация тока в трансформаторе перестаёт осуществляться.
Собираем светодиодный фонарь на 12 вольт
Если количества света от фонарика не хватает, тогда можно собрать мощный фонарь, питающийся от аккумулятора на 12 вольт. Такой фонарь все ещё остаётся переносным, но уже значительно больше в габаритах.
Для сборки схемы такого фонаря своими руками нам понадобятся следующие детали:
- Пластиковая труба, диаметром около 5 см и клей для ПВХ.
- Резьбовой фитинг для ПВХ, две штуки.
- Заглушка с резьбой.
- Тумблер.
- Собственно сама светодиодная лампа, рассчитанная на 12 вольт.
- Аккумулятор для питания светодиода, на 12 вольт.
Изолента, термоусадочные
трубки и маленькие хомуты, что б привести проводку в порядок.
Аккумулятор можно изготовить своими руками, из маленьких батарей, которые используют в радиоуправляемых игрушках. Может понадобиться 8-12шт, в зависимости от их мощности, чтобы в совокупности получилось 12 вольт.
К контактам на лампочке, припаиваете два провода, длина каждого должна превышать длину аккумулятора на несколько сантиметров. Все тщательно изолируются. При соединении лампы и батареи тумблер установить таким образом, что б он располагался на противоположном конце от светодиодной лампы.
На концах проводов идущих от лампы и от блока батарей, который мы сделали своими руками, устанавливает специальные разъёмы, для удобства соединения. Собираем всю схему и проверяем её работоспособность.
Схема сборки
Если все работает, то приступаем к созданию корпуса. Отрезав необходимую длину трубы, вставляем в неё всю нашу конструкцию. Аккумулятор Тщательно закрепляем внутри с помощью клея, чтобы он не повредил лампочку в процессе эксплуатации.
На обоих концах устанавливаем фитинг, крепим его с помощью клея, так мы обезопасим фонарь от случайного попадания влаги вовнутрь. Далее, выводим наш тумблер на противоположный край от лампы, и также тщательно закрепляем. Задний фитинг должен полностью закрывать включатель своими стенками, и при закрученной заглушке предотвращать попадание туда влаги.
Для использования достаточно открутить заглушку, включить фонарь и заново плотно закрутить.
Ценовой вопрос
Самое дорогое, что вам понадобится это светодиодная лампа на 12 вольт. Она стоит порядка 4-5 долларов. Покопавшись в старых игрушках детей, аккумуляторы со сломанной машинки будут для вас бесплатными.
Тумблер и трубу тоже можно найти в гараже, обрезки таких труб постоянно остаются после ремонтов. Если труб и аккумуляторов нету , можно спросит друзей и соседей или купить в магазине. Если покупать абсолютно все, тогда такой фонарь вам может обойтись примерно в 10 долларов.
Подведём итог
Светодиодные технологии набирают всё большей популярности. Имея хорошие характеристики, в скором времени они могут полностью вытеснить всех конкурентов в области освещения. А самому собрать мощный переносной фонарь со светодиодной лампой своими руками, не составит для вас практически никакого труда.
Если еще 10 лет назад многие люди могли встретить светодиоды только в дорогой технике, то сейчас этот продукт распространен повсеместно. Стоимость светодиодов за последние годы значительно снизилась, поэтому объем их применения во многих областях техники постоянно растет. Если еще 3 года назад мало кто мог себе позволить купить, к примеру, фонарик, светится в котором не лампа накаливания, а светодиоды. То сейчас эта проблема легко решаема. Однако не все варианты хороши. Зачастую на рынке встречаются дешевые подделки, в которых светодиоды быстро гаснут и выгорают, поэтому покупка готового агрегата не всегда оправдана. Сделать светодиодный фонарь своими руками сейчас не так уж и сложно.
Эта конструкция наверняка будет более долговечной, чем купленный фонарик в магазине. К тому же он может не просто питаться от батареек, а быть аккумуляторным. Это достаточно удобный и экономичный вариант, который наверняка понравится вам.
Необходимые материалы и инструменты
Итак, теперь непосредственно о том, как сделать аккумуляторный светодиодный фонарь своими руками.
Инструменты и материалы, необходимые для конструирования, можно найти в каждом доме, в крайнем случае сходить в ближайший специализированный магазин. Конечно, для светодиодного фонаря понадобятся светодиоды.
Они имеют ряд преимуществ по сравнению с обычными лампами. Они более яркие, экономичные, ударопрочные. Еще понадобится аккумулятор, который выдает напряжение 12 В. Его можно купить в магазине или вытащить из какой-нибудь ненужной вещи, например старой радиоуправляемой игрушки.
Для работы понадобятся следующие материалы:
- труба 5 см, желательно использовать материал ПВХ;
- клей для ПВХ;
- фитинг резьбовой ПВХ — 2 штуки;
- заглушка резьбовая из ПВХ;
- тумблер;
- аккумулятор на 12 В;
- кусочек пенопласта;
- светодиодная лампа;
- изолента.
Понадобятся следующие инструменты:
- паяльник;
- припой;
- ножовка;
- наждачка;
- надфиль;
- бокорезы.
Теперь можно приступить к созданию .
Вернуться к оглавлению
Как сделать подобное устройство?
Для начала выбираем аккумулятор. Он должен быть такой формы, чтобы поместился в трубу из ПВХ. Можно использовать не только целиковую модель, но и последовательно соединить несколько пальчиковых или мизинчиковых батареек, чтобы получить суммарное напряжение 12 В.
Теперь стоит включить в схему тумблер. Его также можно припаять. Он должен быть разомкнутым, чтобы при замыкании по цепи тек ток.
Фонарь, созданный своими руками, готов. Осталось только создать для него корпус, ведь лампа с отдельным тумблером и аккумулятором имеет не очень эстетичный вид. Кстати, на этом этапе лучше провести испытание, все ли находится в рабочем состоянии, чтобы исключить переделки.
Если все нормально, можно приступать к изготовлению корпуса. Его также очень просто сделать своими руками из оставшегося материала.
Для начала необходимо вырезать в фитинге отверстие и его края обработать надфилем, чтобы лампа легко вставлялась.
Теперь нужно измерить длину лампы вместе с аккумулятором, чтобы точно знать какой длины понадобится труба, выступающая в качестве корпуса.
- Перед тем как установить светодиодную лампу на ее законное место, края необходимо смазать клеем, чтобы в последствии избежать попадания влаги внутрь фонаря. Теперь можно наклеивать фитинги с обоих концов ПВХ трубки, чтобы окончательно защитить фонарь от влаги.
- Тумблер необходимо устанавливать с противоположной лампе стороны под заглушкой. Теперь можно немного подождать, пока высохнет клей и фонарик будет полностью готов к использованию. Хотя это, конечно, не совсем еще фонарик, а некое его подобие, которое необходимо довести до ума.
Фитинги и заглушка будут хорошо защищать фонарик от попадания в него влаги. Это очень важно, ведь вода — это то, что очень сильно влияет на электронные приборы, в частности, фонарик не является исключением. Именно поэтому в данном варианте изготовления аккумуляторного большое внимание уделено именно вопросу защиты от влаги.
Для этого используются различные устройства и материалы, которые предотвращают ее попадание на электронные части. Можно, конечно, пренебречь данными мерами безопасности, но при этом не будет гарантии безупречной работы на многие месяцы и годы.
Если же все сделать правильно, то хозяин устройства наверняка останется довольным соей работой.
Светодиодные ленты сейчас применяются повсеместно и порой попадают в руки отрезки таких лент, ленты со сгоревшими местами светодиодами. А целых, рабочих светодиодов полным-полно и жалко выбрасывать такое добро, хочется где-то их применить. Так же попадаются различные аккумуляторные элементы. В частности мы рассмотрим элементы "сдохшей" Ni-Cd (никель-кадмиевой) батареи. Из всего этого хлама можно соорудить добротный самодельный фонарь, с большой вероятностью лучше заводского.
Светодиодная лента, как проверить
Как правило, светодиодные ленты рассчитаны на напряжение 12 вольт и состоят из множества независимых сегментов, соединенных параллельно в ленту. Это означает, что если выходит из строя какой-то элемент, работоспособность теряет только соответствующий элемент, остальные сегменты светодиодной ленты продолжают работать.
Собственно, нужно лишь подать питающее напряжение 12 вольт на специальные точки-контакты, которые имеются на каждом кусочке ленты. При этом, напряжение поступит на все сегменты ленты и станет ясно, где неработающие участки.
Каждый сегмент состоит из 3-х светодиодов и токоограничивающего резистора, включенных последовательно. Если разделить 12 вольт на 3 (количество светодиодов), то получим 4 вольта на светодиод. Это напряжение питания одного светодиода - 4 вольта. Подчеркну, так как всю цепь ограничивает резистор, то диоду вполне хватит напряжения 3,5 вольта. Зная это напряжение, мы можем проверить непосредственно любой светодиод на ленте по отдельности. Сделать это можно, коснувшись выводов светодиода щупами, подключенными к блоку питания с напряжением 3,5 вольта.
Для этих целей можно использовать лабораторный, регулируемый блок питания или зарядное устройство мобильного телефона. Зарядное устройство не рекомендуется подключать напрямую к светодиоду, ибо его напряжение около 5 вольт и теоретически светодиод может сгореть от большого тока. Чтобы этого не произошло, подключать зарядное устройство нужно через резистор 100 Ом, так мы ограничим ток.
Я сделал себе такое простое устройство - зарядка от мобильного с крокодилами вместо штекера. Очень удобна
для включения сотовых без батареи, подзарядки батарей вместо "лягушки" и прочего. Для проверки светодиодов тоже
сойдет.
Для светодиода важна полярность напряжения, если перепутать плюс с минусом, диод не загорится. Это не проблема, на ленте обычно указанна полярность каждого светодиода, если нет, то нужно пробовать и так и так. От перепутанных плюсов или минусов диод не испортится.
Лампа из светодиодов
Для фонарика необходимо изготовить светоизлучающий узел, лампу. Собственно, нужно светодиоды с ленты демонтировать и сгруппировать на свой вкус и цвет, по количеству, яркости и питающему напряжению.
Для снятия с ленты я использовал концелярский нож, акуратно срезая светодиоды прямо с кусочками токопроводящих жил ленты. Пробовал выпаивать, но что-то у меня плохо это удавалось. Наковыряв штук 30-40, я остановился, для фонарика и прочих поделок более чем достаточно.
Соединять светодиоды следует по простому правилу: 4 вольта на 1 или несколько запараллеленных диодов. То есть, если сборка будет запитываться от источника не более 5 вольт, сколько бы не было светодиодов, их нужно спаивать параллельно. Если же планируется питать сборку от 12 вольт - нужно сруппировать 3 последовательных сегмента с равным количеством диодов в каждом. Вот например сборка, которую я спаял из 24 светодиодов, разделив их на 3 последовательные секции по 8 штук. Рассчитана она на 12 вольт.
Каждая из трех секций этого элемента рассчитана на напряжение около 4-х вольт. Секции соединены последовательно,
поэтому вся сборка питается от 12 вольт.
Кто-то пишет, что светодиоды не следует включать в параллель без индивидуального ограничивающего резистора. Может это и правильно, но я не ориентируюсь на такие мелочи. Для продолжительного срока службы, на мой взгляд, важнее подобрать токоограничительный резистор для всего элемента и подбирать его следует не измеряя ток, а щупая работающие светодиоды на предмет нагрева. Но об этом позже.
Я решил делать фонарь, работающий от 3-х никель-кадмиевых элементов из отработавшей батареи шуруповерта. Напряжение каждого элемента 1.2 вольта, следовательно 3 элемента, соединенных последовательно, дают 3.6 вольт. На это напряжение и будем ориентироваться.
Подключив 3 аккумуляторных элемента к 8-ми параллельным диодам, я измерил ток - около 180 миллиампер. Было решено делать светоизлучающий элемент из 8 светодиодов, как раз он удачно поместится в отражатель от галогеновой, точечной лампы.
В качестве основания я взял кусочек фольгированного стеклотекстолита примерно 1смХ1см, на него поместится 8 светодиодов в два ряда. В фольге прорезал 2 разделяющих полосы - средний контакт будет "-", два крайних будут "+".
Для пайки таких мелких деталей моего 15-ваттного паяльника многовато, точнее слишком большое жало. Можно сделать жало для пайки SMD-компонентов из куска электромонтажного провода 2.5мм. Чтобы новое жало держалось в большом отверстии нагревателя, можно согнуть проволоку пополам или добавить дополнительные кусочки проволоки в большое отверстие.
Основание залуживается припоем с канифолью и светодиоды впаиваются с соблюдением полярности. К средней полосе припаиваются катоды ("-"), а к крайним аноды ("+"). Припаиваются соединительные провода, крайние полосы соединяются перемычкой.
Нужно проверить спаянную конструкцию, подключив ее к источнику 3.5-4 вольта или через резистор к зарядному устройству телефона. Не забываем про полярность включения. Остается придумать отражатель фонаря, я взял отражатель от галогеновой лампы. Светоэлемент нужно надежно зафиксировать в отражателе, например клеем.
К сожалению, фото не может передать яркости свечения собранной конструкции, от себя скажу: слепит весьма не плохо!
Аккумулятор
Для питания фонаря я решил использовать аккумуляторные элементы из "сдохшей" батареи шуруповерта. Достал из корпуса все 10 элементов. Шуруповерт работал от этой батареи 5-10 минут и садился, по моей версии, для работы фонаря вполне могут подойти элементы этой батареи. Ведь для фонаря нужны токи, гораздо меньшие, чем для шуруповерта.
Я сразу отцепил три элемента от общей связки, они как раз будут давать напряжение 3.6 вольт.
Я замерил напряжение на каждом элементе по отдельности - на всех было около 1,1 В, только одна показывала 0. Видимо это неисправная банка, ее в мусорку. Остальные еще послужат. Для моей светодиодной сборки будет достаточно трех банок.
Проштудировав интернет, я вывел для себя важную информацию о никель-кадмиевых аккумуляторах: номинальное напряжение каждого элемента 1.2 вольт, заряжать банку следует до напряжения 1.4 вольт (напряжение на банке без нагрузки), разряжать следует не ниже 0.9 вольт - если составленно несколько элементов последовательно, то не ниже 1 вольта на элемент. Заряжать можно током десятой доли емкости (в моем случае 1.2А/ч=0.12А), но по факту можно и большим (шуруповерт заряжается не более часа, значит токи зарядки не менее 1.2А). Для тренировки/востановления полезно разрядить аккумулятор до 1 В какой-либо нагрузкой и зарядить заново, так несколько раз. Заодно оценить примерное время работы фонаря.
Итак, для трех элементов, соединенных последовательно, параметры таковы: напряжение зарядки 1.4X3=4.2 вольта, номинальное напряжение 1.2X3=3.6 вольт, ток заряда - какой даст зарядное мобильного со стабилизатором моего изготовления.
Единственный не ясный момент: как мерять минимальное напряжение на разряженных аккумуляторах. До подключения моего светильника на трех элементах было напряжение 3.5 вольт, при подключении - 2.8 вольт, напряжение быстро восстанавливается при отключении опять до 3.5 вольт. Я решил так: на нагрузке напряжение не должно падать ниже 2.7 вольт (0.9 В на элемент), без нагрузки желательно чтобы было 3 вольта (1 В на элемент). Однако, разряжать придется долго, чем дольше разряжаешь, тем стабильнее напряжение, перестает быстро падать на зажженых светодиодах!
Свои и без того разряженные аккумуляторы я разряжал несколько часов, иногда отключая лампу на несколько минут. В итоге получилось 2.71 В с подключенной лампой и 3.45 В без нагрузки, разряжать дальше не рискнул. Замечу, светодиоды продолжали светить, хоть и тускловато.
Зарядное устройство для никель-кадмиевых аккумуляторов
Теперь следует соорудить зарядное устройство для фонарика. Основное требование - напряжение на выходе не должно превышать 4.2 В.
Если планируется питать зарядное от какого-либо источника более 6 вольт - актуальна простая схема на КР142ЕН12А, это очень распространенная микросхема для регулируемого, стабилизированного питания. Зарубежный аналог LM317. Вот схема зарядного устройства на этой микросхеме:
Но эта схема не вписывалась в мою задумку - универсальность и максимальное удобство для зарядки. Ведь для этого устройства понадобится делать трансформатор с выпрямителем или использовать готовый блок питания. Я решил сделать возможность заряда аккумуляторов от зарядного устройства мобильника и USB порта компьютера. Для реализации потребуется схемка посложнее:
Полевой транзистор для этой схемы можно взять с неисправной материнской платы и другой компьютерной периферии, я срезал его со старой видеокарты. Таких транзисторов полно на материнке возле процессора и не только. Чтобы быть уверенным в своем выборе, нужно вбить номер транзистора в поиск и убедиться по даташитам, что это полевой с N-каналом.
В качестве стабилитрона я взял микросхему TL431, она встречается практически в каждом заряднике от мобилы или в других импульсных блоках питания. Выводы этой микросхемы нужно соединить как на рисунке:
Я собрал схему на кусочке текстолита, для подключения предусмотрел сразу гнездо USB. В дополнение к схеме впаял один светодиод возле гнезда, для индикации зарядки (что на USB-порт поступает напряжение).
Немного пояснений к схеме Так как зарядная схема будет все время присоединена к батарее, диод VD2 необходим, чтобы батарея не разряжалась через элементы стабилизатора. Подбором R4 нужно добиться на указанной контрольной точке напряжения 4.4 В, мерять нужно при отцепленной батарее, 0.2 вольта - это запас на просадку. Да и вообще, 4.4 В не выходит за пределы рекомендуемого напряжения для трех аккумуляторных банок.
Схему зарядного можно существенно упростить, однако заряжать придется только от источника 5 В (USB-порт компьютера удовлетворяет этому требовванию), если зарядное телефона выдает большее напряжение - использовать его нельзя. По упрощенной схеме, теоретически, аккумуляторы могут перезаряжаться, на практике же так заряжают аккумуляторы во многих заводских изделиях.
Ограничение тока светодиодов
Чтобы исключить перегрев светодиодов, а заодно уменьшить потребляемый ток от батареи, нужно подобрать токоограничительный резистор. Я подбирал его без каких-либо приборов, на ощупь оценивая нагрев и на глаз контролировал яркость свечения. Подбор нужно производить на заряженной батарее, следует найти оптимальное значение между нагревом и яркостью. У меня получился резистор 5.1 Ом.
Время работы
Я производил несколько зарядок-разрядок и получил следующие результаты: время зарядки - 7-8 часов, при непрерывно включенной лампе аккумулятор разряжается до 2.7 В примерно за 5 часов. Однако, при выключении на несколько минут, батарея немного восстанавливает заряд и может проработать еще полчаса, и так несколько раз. Это означает, что фонарик достаточно долго проработает, если светить не все время, а на практике так и выходит. Даже если пользоваться практически не выключая, на пару ночей должно хватить.
Конечно, ожидалось более продолжительное время работы без перерыва, но не стоит забывать, что аккумуляторы были взяты из "сдохшей" батареи шуруповерта.
Корпус для фонаря
Получившееся устройство нужно куда-то поместить, сделать какой-то удобный корпус.
Хотел расположить аккумуляторы со светодиодным фонарем в полипропиленовой водопроводной трубе, но банки не лезли даже в 32 мм трубу, ведь внутренний диаметр трубы намного меньше. В итоге остановился на соединительных муфтах для полипропилена 32 мм. Взял 4 соединительных муфты и 1 заглушку, склеил их вместе клеем.
Склеив все в одну конструкцию, получился весьма массивный фонарь, диаметром около 4 см. Если использовать какую-либо другую трубу, то можно существенно уменьшить размеры фонаря.
Обмотав все это дело изолентой для лучшего вида, мы получили вот такой фонарь:
Послесловие
В заключение хочется сказать несколько слов о получившемся обзоре. Не каждый USB порт компьютера может заряжать этот фонарь, все зависит от его нагрузочной способности, 0.5 А должно вполне хватить. Для сравнения: сотовые телефоны при подключении к некоторым компьютерам могут показывать зарядку, однако на самом деле никакой зарядки нет. Другими словами, если компьютер заряжает телефон, то и фонарь тоже будет заряжаться.
Схему на полевом транзисторе можно использовать для заряда от USB 1-го или 2-х аккумуляторных элементов, нужно лишь подстроить напряжение соответственно.