Как сделать светодиодный фонарь своими руками?

Категория: Разное

Если по какой-либо причине нельзя воспользоваться стационарной электрической сетью, а в хозяйстве отсутствует переносной автономный светильник, то можно своими руками собрать светодиодный фонарь.

Светодиодные фонари

Преимущества LED светильников

Светодиодные осветительные элементы вытесняют с рынка привычные лампы накаливания. Это вызвано рядом преимуществ LED технологий:

  1. Отдача света в полупроводниках происходит более интенсивно. Они превосходят лампы накаливания по освещенности в 8 раз, а также работают лучше, чем натриевые или энергосберегающие приборы.
  2. За счет высокого коэффициента полезного действия по сравнению с распространенными лампочками светодиоды способны сэкономить от 60 до 90% электроэнергии. LED устройства расходуют меньше ресурсов, чем энергосберегающие (на 15-20%).
  3. Стоимость обслуживания полупроводников ниже, так как они имеют небольшое количество отказов и сбоев. Светодиоды используются в сложных эксплуатационных условиях – для аварийных систем, на высотных архитектурных объектах, в конструкциях с дорогой установкой, в освещении мостов.
  4. Новые приборы устанавливаются быстро, с немалой экономией по затратам на кабель, который в полупроводниках нужен меньшего диаметра.
  5. Продолжительность службы LED устройств: более 15 лет при работе по 8 часов в сутки.
  6. Для питания светодиодов применяют низкое напряжение. Это делает их монтаж и эксплуатацию безопаснее аппаратуры, рассчитанной на 220/380 В.
  7. Полупроводники обладают хорошей устойчивостью к вибрации, повышенной механической прочностью, высокими температурными характеристиками.
  8. Индекс цветопередачи полупроводниковых приборов превышает 80. Без потери энергии и использования фильтров устройства способны обеспечить глубокие и чистые цвета света.
  9. LED приборы подходят для таймеров, датчиков объема, диммеров (регуляторов силы света). Светодиоды широко применяются в программируемой аппаратуре с изменяемой интенсивностью освещения.
  10. В диодных изделиях отсутствуют ультрафиолетовое и инфракрасное излучения, свет монохроматический, нет стробирования и бликов. Это позволяет применять их в осветительных системах разного назначения, размеров и форм.
  11. У светодиодов минимальное время запуска. Даже при морозной погоде прибор мгновенно набирает цветовую температуру и заданный уровень освещенности.
  12. Из-за отсутствия вредных излучений и тепла полупроводники могут безопасно применяться в медицинских целях, а также для освещения помещений с людьми, животными и растениями.
  13. Приборы перерабатываются после выслуги положенного срока без получения опасных для экологии веществ.

Схема аккумуляторного фонарика на светодиодах

Простые схемы с обычными лампами являются энергозатратными. Они обладают слабым световым потоком и приводят к быстрому выходу ламп из строя. Чтобы избавиться от указанных недостатков, применяют более сложные устройства с аккумуляторами вместо батареек и светодиодами, которые заменяют лампы накаливания.

Схема светодиодного фонаря на аккумуляторе

Для улучшения рабочих характеристик фонаря в его цепь включают дополнительные элементы:

  1. Зарядка осуществляется от сети 220 В через выпрямитель с использованием сглаживающего конденсатора С1. Схема сделана так, чтобы часть электроэнергии преобразовывалась в тепло и ограничивалось напряжение, прикладываемое к аккумулятору.
  2. Для индикации процесса зарядки в схему включен светодиод VD1.
  3. В качестве нагрузки в фонарике используют светодиоды.

Схема со сверхярким светодиодом DFL-OSPW5111Р

Для работы светодиодов в такой схеме используются 2 батарейки АА. DFL-OSPW5111Р отличается высокой яркостью света (30 cd). Требуемый для работы ток – 80 мА. Свечение прибора является белым.

В качестве стабилизатора напряжения часто используют готовый узел – микросхему ADP1110 (1111), которая относится к семейству переключающих регуляторов, способного функционировать от источников питания напряжением от 2 до 12 В. Устройство имеет стационарные выходы 12 В, 5,5 В, 3,3 В.

Схема со сверхярким светодиодом DFL-OSPW5111Р

Возможно запрограммировать разные режимы работы микросхемы:

  • 200 мА при 5 В, если использовать 12 В вход и режим снижения;
  • 100 мА при 5 В от 3 В выхода и режим повышения.

Питание от батареек любых типов поступает на конденсатор постоянного тока относительно большой емкости и с его обкладок на ADP1110. В качестве источника энергии можно использовать, например, «таблетки».

Для дополнительной фильтрации напряжения и ограничения пульсаций тока в схеме используют катушку индуктивности и диод Шотки. В последнем за счет перехода металл-проводник возникает барьерный эффект. Прибор характеризуется малым прямым сопротивлением, повышенным быстродействием и небольшой емкостью перехода.

Необходимые состовляющие для сборки

Для сборки фонарика своими руками понадобится:

  • провода медные;
  • батарейки («таблетки») или аккумулятор;
  • светодиоды;
  • устройство для размещения источника питания;
  • паяльник и припой;
  • нож;
  • клей – жидкие гвозди, эпоксидная смола, суперклей (лучше иметь пистолет для его точного нанесения);
  • выключатель;
  • детали стабилизатора напряжения в зависимости от схемы (можно использовать микромодуль подзарядки, например, ТР4056; или собрать цепь из отдельных элементов самостоятельно);
  • корпус фонарика;
  • линзы для светодиода.

Как собрать своими руками?

Собрать светодиодный фонарь несложно при наличии минимальных навыков работы с паяльником. Например, можно воспользоваться старой материнской платой персонального компьютера и выпаять из нее «карман» для фиксации батареи питания. Это следует делать аккуратно, чтобы не повредить поверхность и контакты.

Корпус небольшого фонарика можно сделать из шприца. Для этого нужно малярным ножом срезать конус, на который устанавливается игла, и вынуть поршень.

Корпус из шприца

Чтобы избежать перегрева светодиода, из алюминиевой пластинки нужно вырезать радиатор по размеру линзы. С помощью суперклея корпус держателя линзы соединяют с алюминиевым радиатором.

Медной проволокой пропаять контакты диода. В качестве изоляции можно воспользоваться термокембриком и зажигалкой.

Часть с линзой и светодиодом следует закрепить с помощью клея к корпусу из шприца.

Контакты светодиода соединяем с контактами аккумулятора и вставляем во внутрь конструкции.

Если плата модуля зарядки не помещается в оставшуюся часть шприца, ее можно разделить на две части и соединить между собой скотчем. Разорванные контакты следует пропаять медной проволокой.

Разделение платы на 2 части

Микровыключатель через резистор требуется подсоединить к плате модуля зарядки. Остальные контакты модуля расключаются в соответствии со схемой.

На поверхности после сборки фонарика должны остаться разъем micro-usb и кнопка выключателя. При правильном выполнении работ от одной зарядки такой фонарик будет работать 10-12 часов.

Готовый фонарик

Доработка готового светодиодного фонаря

В некоторых случаях проще купить недорогой готовый фонарик на светодиодах и с помощью небольших усовершенствований сделать более совершенную модель.

Например, в устройстве HG-528 HUAGE и подобных ему по схемным решением фонарях, часто выходят из строя диоды EL1-EL5. Проблема возникает из-за того, что хозяева часто забывают отключить полупроводниковые элементы при зарядке от сети.

Свой фонарик можно переделать так, что произвести зарядку будет невозможно, если не изменить положение переключателя SA1 так, чтобы отключить светодиоды. Кроме этого, недолговечные аккумуляторы этих устройств можно заменить на более энергоемкие литий-ионные приборы от мобильных телефонов. Для чего из фонаря удаляются выпрямительные диоды VD1-VD4 и фильтр, состоящий из емкости С1 и двух резисторов R1, R2.

На освободившееся место размещают после небольшого выпиливания пластиковых деталей корпуса аккумулятор от сотового. Последний медным проводом соединяется со схемой прибора.

Использование телефонного аккумулятора

У Lentel GL01 светодиодного аккумуляторного фонаря разработчиками допущена ошибка в электрической схеме, которая также приводит к выходу из строя устройство, если она включена на зарядку при не отключенных светодиодах. К тому же, параллельно включены 7 диодов, что является причиной неравномерности тока, протекающего через них во время работы фонарика за счет отличающихся вольт-амперных характеристик полупроводниковых элементов. Это приводит к частому перегоранию как самих светодиодов, так и резистора R4.

Если отдельные резисторы (45 – 55 Ом) включить с каждым светодиодом последовательно, и резистор R4 убрать из цепи, то величины токов выровняются. Чтобы исключить во время зарядки аккумулятора попадание напряжения на светодиоды зарядного устройства, нужно HL1 (индикатор) подключить к первому выводу SA1.

Как отремонтировать светодиодный фонарик?

Наиболее распространенными причинами поломок фонарей, в которых в качестве осветительных приборов используются светодиоды, являются:

  • неисправности светодиодов;
  • отсутствие в цепи питающего напряжения;
  • поломка выключателя;
  • выход из строя проводов, которые идут от светодиода к аккумулятору;
  • контакты, к которым подключены элементы питания, окислились;
  • пробой или выгорание электронных элементов схемы.

Например, ремонт светодиодного фонарика-ручки часто связан с заменой полевого транзистора КТ315, который в схеме включен последовательно с одной из обмоток высокочастотного трансформатора Т1. Параллельно транзистору расположен светодиод VD1, являющийся нагрузкой блокинг-генератора.

Транзистор КТ315

Выбор разработчиками такого элемента, как КТ315, связан с его низкой стоимостью. Поэтому при ремонте устройства вместо установленного проводникового прибора можно использовать другие типы транзисторов с частотой более 200 МГц.

Если необходимо заменить трансформатор, то понадобится проволока 0,2 мм диаметром.

Нужно намотать по 20 витков для каждой обмотки в случае, когда используется ферромагнитное кольцо. При отсутствии последнего подойдет цилиндр, на который потребуется намотать обмотки уже по 100 витков каждая.

Ремонт прибора следует начинать с внешнего осмотра осветительных и электронных элементов цепи, проводов. При отсутствие явных признаков неисправности – выгоревших деталей, оборванных соединений, наличия налета и окислов, нарушающих нормальный электрический контакт, – понадобятся измерительные приборы, с помощью которых можно обнаружить вышедшие из строя электронные части.