Бюджетный аварийный светильник для хозяйственный нужд

[Рей]

Предлагаю свой опыт по переделке и созданию самодельных светодиодных источников света путем доработки дешевых фонариков китайского производства.
Итак, не колько месяцев тому назад в сетевшм магазине мною было куплено вот такое "суперчудо". Согласно заявлению изготовителя, этот фонарь имел боковой и центральный свет "5 и 10Вт" (непонятно какая цифра к чему относится) , встроенный аккумулятор емкостью "1200ma/h" , снабжен проводом для зарядки от сети 220 вольт и даже снимаемым типа "ремень для переноски" (шнурок с двумя карабинчиками). Скажу сразу, что он работал и давал довольно четкое пятно света вдали и освещал боковым "плафоном" некоторое пространство вблизи. Задумка была неплохая : поставь на стол (шкаф) и освещай комнату, или при необходимости можно включить "фару" и посветить вдаль.
Вроде бы в случае пропадания электроэнергии вещь полезная, тем более что на боковой поверхности есть "солнечная батарея для зарядки".

 

[Рей]

Ну и естественно сразу же начинаем разбирать и смотреть на передовую китайскую разработку .. Откручиваем ободок вокруг "фары " и 4 винта в корпусе. А затем вытаскиваем начинку на "свет божий " и изучаем "устройство тигра".. и сразу жебсмотрим на аккумулятор, на торце которого (он отнюдь не литий) вместо завяленного изготовителем "1200" видим "0,8". То есть 800 миллиампер в час фактически заявленная емкость. Замечу, что это по сути свинцово-кислотный аккумулятор, который очень часто устанавливают в подобные фонарики и эти аккумуляторы среди радиолюбителей пользуются довольно плохой репутацией, так как требуют аккуратного заряда, ограничения разряда по напряжениям и так как в фонарики изготовитель ставит очень примитивные зарядные схемы - его надо заряжать (по инструкции от изготовителя) строго определенное время (толком никогда не указано).. А при глубоком разряде аккум просто "дохнет".. так как данный тип фонарей не содержит от этого никакой защиты.

 

[Рей]

Р.S.
Так как кроме как на телефон снимать не получается и меньше чем 8 мегапикселей фото ну никак, а потому приходится обрезать фото для загрузки сюда .. вот ссылка на полные фото:
Папку можно получить по ссылке:
свет

свет

Посмотреть и скачать с Яндекс Диска

disk.yandex.ru

 

[Рей]

Теперь предлагаю немного теории о том, почему брак литий+ светодиод =семейный скандал.
Собрав электрическую цепь согласно из источника напряжения, амперметра резистора и вольтметра были получены следующие данные вольт-амперной характеристики светодиода белого свечения мощностью 10 Вт.
Напряжение на светодиодавалось в пределах рабочего интервала широко распространенного литий-- ионного аккумулятора, широко присеняемого в карMанных и налобных фонарика.

U cв- напряжение на светодиоде
I - ток через светодиод
U I
4,2 - 1,58
4,0 - 1,33
3,8 - 1,1
3,6 - 0,89
3,4 - 0,67
3,2 - 0,50
3.0 - 0,30
2,8 - 014
Как видно из цифр, белый светодиод начинает своё свечение примерно с 3,0-3,2 вольта. При этом сам аккумулятор обычно сразу после заряда выдает 4,2 вольта, а по мере разряда напряжение на нем падает ниже "рабочего" напряжения светодиода до 2,8 вольта. Получается, что вначале много, а потом - мало.
Если подать напряжение на светодиод напрямую - то светодиод сразу же сгорит. А если ограничить ток через светодиод резистором - то по мере разряда аккумулятора яркость катастрофически падает. Вот простой расчет:
Предположим, что мы хотим запитать светодиод током током 0,35 ампера ( номинальный ток светодиода мощностью 1 Вт). Так как любая деталь не должна работать на пределе, мы ограничим ток через светодиод на уровне 0,3 А.
Так как на аккумуляторе сразу после заряда 4,2 вольта, а на светодиоде обычно падение напряжения 3,2 вольта, то нам надо погасить 4,2-3,2=2 вольта резистором. Сопротивление которого должно быть 2В/0,3А=6,6 Ом.
Однако, теперь представим себе ЧТО мы получим, когда напряжение аккумулятора упадет ну хотя бы до 3,4 вольта.
Считаем: 3,4 В-3,2В=0,2 В (это падение напряжения на резисторе. При этом ток через него (и светодиод соответственно) составит всего 0,2В/0,6А=0,03А. То есть светодиод будет "еле тлеть". Выход: использование простого резистора для ограничения тока через светодиод (а так обычно делают китайские производители дешевых фонариков) не позволяет использовать аккумулятор или батарейки "на всю емкость".

 

[Варвар259]

Помимо всяких налобников разной паршивости, волею судеб оказалось в пользовании несколько подобных ламп.

https://ae04.alicdn.com/kf/Sec11a029e71a4dceb46a0805293c4e9fR.jpg_640x640.jpg

использую постоянно на даче и дома на балконах..
светят гораздо лучше налобников, в качестве лагерников и и общего освещения на порядки лучше.

из минусов: надо заряжать.

 

[Рей]

светят гораздо лучше налобников, в качестве лагерников и и общего освещения на порядки лучше.

из минусов: надо заряжать.

- ремонтировал подобное. Там тоже нет стабилизации тока через светодиод. А потому по мере разряда аккумулятора яркость падает. И еще светодиоды напаяны на плате из гетинакса, поверх которой лежат аккумуляторы 18650. Хозяин светильника уронил его "мордой вниз". Гетинакс треснул под весом аккумуляторов, дорожки порвались. Пришлось повозиться.. потому советую у кого такая "лбстра" есть - сразу разобрать и принять меры. Конечно, каждая модель может отличаться, но в той, которую мне пришлось ремонтировать - плата к корпусу крепилась по углам саморезами. Потому надо снять плафон, открутить саморезики и и прикрепить сами аккумуляторы отдельно к корпусу.
Вообще есть такие с размещенной сверху солнечной батареей в виде полукольца. Но вот конечно пока та зарядит аккумуляторы - это очень долгий процесс.
Через пару дней опубликую схему светодиодного драйвера, позволяющего питать светодиодный светильник от любого источника напряжения с пределах от 3 до 14 вольт с стабилизацией светового потока .

 

[Варвар259]

зачем мне знать про стабилизацию? за 300 то рублей?
купил десяток и выкидываешь по мере выхода из строя
в крайнем случаем из 3х собираешь 1 исправную

 

[Рей]

зачем мне знать про стабилизацию? за 300 то рублей?
купил десяток и выкидываешь по мере выхода из строя
в крайнем случаем из 3х собираешь 1 исправную

Объясняю что такое "стабилизация".. Мой друг работает электриком. И еще иногда подрабатывает. Так вот, ему нужен налобный фонарь, который светит широко, ярко, долго и при этом свет не тускнеет по мере разряда аккума. Потому скажем надо и щитке электрическом ковыряться, и штробить стену".
Под стабилизацией я понимаю не защиту компонентов, а именно стабилизацию яркости источника света.
То есть "зарядил( вставил аккум), включил и у тебя 6 часов светит стабильно "как от сети 220 вольт" переноска.
Можно конечно каждые 15минут менять батарейки или аккумуляторы в фонарике по мере их разряда на 20%, а на практике ?
Дело не в деньгах ( про 300 ре) и даже не в их количестве, а в качестве самого фонарика в походе. Или в быту.
Если поехал в лес, то мне нужен светильник для лагерного освещения или "поляну с водкой и закусью" осветить так, что бы что в начале, что под утро свет имел "стандартные 500 люкс" . Дабы при наливании четко видеть "скока каждому".. а то народ обидеться может..

 

[Рей]

Заодно напишу про ШИМ (широтно- импульсную модуляцию) как метод регулировки яркости во многих дешевых фонариках.
Как известно из практики, далеко не всегда нужен яркий свет. Иногда он просто противопоказан (например, демаскирует ) или просто раздражает. Самый простой пример: ночью в палатке или в комнате спят несколько человек. И тут вот возникла необходимость выйти наружу или найти что-то в сумке. Согласитесь, яркий свет всегда может вызвать справедливые упреки у спящих.
Для этого в любом фонаре предусмотрены пару режимов как минимум. А иногда и "лунный свет", когда светодиод вообще чуть светит. Так сказать режим "маяка". То есть ты просто направляешь его в каком-то направлении, отходишь и затем возвращаешься "на ориентир". Кроме того, режим слабого света позволяет экономить заряд аккумуляторов или батареек. Но это при том условии, что электроника "грамотная". Яркость светодиода можно просто тупо ограничить резистором (который будет работать как нагреватель и тем самым пожирать драгоценную энергию). А можно подавать энергию от батарейки дозированно "сколько конкретно надо". К сожалению, придуман такой режим как "ШИМ". Который иногда работает просто безобразно. Его принцип: яркость фонарика регулируется путем подачи на светодиод импульсов. По принципу: можно включить на 0,01 сек, потом пауза на 0,01 сек, а человеческому глазу покажется что яркость упала на 50%. Конечно, энергия тоже будет потреблять соответсвенно на 50%, но беда в том, что иногда эти моргания происходят с небольшой частотой и это весьма серьезная нагрузка на глаза. А оно нам это надо? Направьте свой фонарик в режиме 50% яркости на лопасти вентилятора, колесо авто и при этом весьма часто можно увидеть "стробоскопический эффект".
Так что когда речь идет о выживании -- то свет должен быть хорошим, без мерцаний. И опять же, даже если частота мерцаний весьма велика и не раздражает глаза- то дешевые модели фонариков все равно на 100% светят очень ярко, на 50 % - меньше. Однако, при разряде аккумулятора скажем до половины напряжения те же 100% яркости уже светят как 50%, а 50% дают свет как 25%..
Потому лучше иметь (по моему мнению и моих друзей) фонарь, который дает стабильный и не мерцающий свет, который можно регулировать по яркости и при этом по мере разряда источника питания позволит создать необходимую освещенность постоянно. До полного разряда . Ну и думаю что если тот же "бункерно- постакалиптический " светильник можно запитать что от батареи из трех "АА" напряжением 4,5 вольта, что от аккума "18650 на 3,7, что от аккума на 6 вольт, что от аккумулятора на12 (авто).. уже неплохо?
Конечно, чем меньше напряжение питания - тем больше потребляемый ток и меньше время работы аккума. Или же надо использовать меньшую яркость.

 

[Рей]

Доброго времени суток всем, кто сюда кинул взор. Предлагаю небольшое видео, поясняющее принцип работы стабилизации тока в светильнике. На видео Вы увидите практическую работу стабилизатора тока через светодиод. Естественно, что ток и соответственно яркость можно изменять переключателем. В принципе подобный фонарь можно питать и от встроенного литиевого аккумулятора напряжением 3,0 -4,2 вольта , от любого другого внешнего источника напряжения вплоть до автомобильного аккумулятора . Или от нескольких батареек, соединенных последовательно для получения напряжения не менее 3.5 вольт. На данном видео нижнее рабочее напряжение несколько превышает 3 вольта, но "это временно".
Схему и все остальное выложу немного позднее..
Файл можно получить по ссылке:
20250120_105129.mp4

20250120_105129.mp4

Посмотреть и скачать с Яндекс Диска

disk.yandex.ru

 

[Рей]

Основой стабилизатора тока послужил вот такой блок повышения напряжения на основе микросхемы СХ1308. Выпускается китайцами покупать рекомендую сразу несколько штук на Али или Озоне (так дешевле).
Ищется как "ДС-ДС" преобразователь. Сразу же предупреждаю, что широко растпространенный аналогичный модуль MT3608 использовать нельзя. После многочисленных экспериментов и кучи "трупиков горелых" давно уж убедился на практике - в нужном нам режиме устойчиво не работает.
Расммотрим что это за "повышайка" СХ1308..
Слева мы видим вход, справа - выход. Данный модуль начинает устойчиво работать примерно с 2,8 вольта и обеспечивает на выходе примерно до 28 вольт. Относительно нагрузочной способности заявлено около 2 ампера "в целом". Но опыты показывают, что более чем 1,5 ампера (а лучше не более 1 ампера) от него требовать нельзя даже по входу. Выходное напряжение регулируется подстроечным резистором, при этом сам резистор - многооборотистый, и имеет "холостой ход". То есть если купленный модуль подключить к батарейке или аккуму на 3-5 то он скорее выдаст около 5 вольт. Вообще его после покупки надо сразу же испытать: подать 3 или 5 вольт, подключить к выходу вольтметр и крутить подстроечник против часовой стрелки. Напряжение начнет расти не сразу, тут придется десяток оборотов сделать.
По схемотехнике это импульсный повышающий стабилизатор. Микросхема при помощи катушки индуктивности, диода и выходного конденсатора повышает входное напряжение. При этом частота работы микросхемы около 1 мегагерца. Нас же интересует сам принцип отслеживания выходного напряжения. Как видно по схеме, третья ножка микросхемы подключена к среднему выводу подстроечного резистора. Внутри самой микросхемы есть встроенный источник стабильного напряжения 0,6 вольта. После включения модуля напряжение на его выходе растет до тех пор, пока на среднем выводе подстроечного резистора оно относительно общего (минусового) провода не превысит 0,6 вольта. Это напряжение поступает на вывод 3 микросхемы, где электроника сравнивает его с опорным и прекращает процесс нарастания напряжения. Аналогично если выходное напряжение упадет - микросхема включится и стабилизирует его на заданном уровне. Который должен быть всегда выше выходного!
Вот на основе такого модуля я и делаю фонарики..
Позже расскажу что там надо будет перепаять..

 

[Рей]

Вот "базовая"схема простого драйвера, обеспечивающего стабильную работу светодиода от источника с изменяющемся по времени напряжением (например, литий-- ионного аккумулятора ). Который после заряда сразу же имеет 4,2 вольта, "рабочим " считается напряжение 3,6 вольта, а разряженный 2,8 вольта.
Данная схема обеспечивает стабильный ток через светодиод.
Выбор сопротивления осуществляется по формуле 0,6 вольта / ток светодиода.
Например: мы желаем подключить светодиод мощностью 3 Вт, который согласно заявленным параметрам имеет максимальный ток 0,7 А.
Так как это максимальный ток, ограничимся величиной 0,6 А. Разделив 0,6 вольта на 0,6 ампера, получаем сопротивление резистора 1 Ом..
Другой пример: подключаем светодиод 1 Вт. Ток которого 0,35 А. Берем ток "без фанатизма", ограничивая его 0,3А. Разделив 0,6 Вольта на ток 0,3А получаем сопротивление резистора 2 Ом.
Недостатки данной схемы:
1. Нельзя включать этот модуль без подключенного светодиода! В этом случае микросхема сразу сгорает! Без резистора можно, но при монтаже провода от светодиода должны быть надежно подпаяны к модулю!
2. При использовании обычного светодиода с падением напряжения около 3,2 Вольта и питанием от литий-- ионного аккумулятора схема обеспечивает стабильный ток через светодиод, но не очень хороший КПД. Так как падение на резисторе составляет 0,6 вольта (задано производителем микросхемы) , то при использовании светодиода на 3 Вт с падением напряжения на нем 3,2 В с током 0,6 А получаем такую картину: мощность на светодиоде выделяется З,2×0,6= 1,92Вт . Мощность на резисторе 0,6 В×0,6А = 0,36Вт. Тут конечно потери.. Хотя как сказать? Ведь те же рещисторы в дешевых схемах аналогично переводят электричество в тепло.
При этом для работы требуется сразу же 3,2 вольта на светодиод, 0,6 вольта на резистор и около 0,25 вольта берет на себя выпрямительный диод. Итого 3,2+0,6+0,25= 4,05 вольта (сопротивление катушки ничтожно).
Таким образом вскоре после включения фонарика аккумулятор начинает разряжаться и при падении напряжения ниже 4,05 вольта начинает работать сама микросхема, повышая напряжение до тех пор, пока ток через светодиод и резистор не вызовет на нем 0,6 вольта.
Однако, при этом светодиод светит одинаково во всем диапазоне литий-- ионного аккумулятора. А предусмотрев возможность изменения сопротивления резистора, можно регулировать яркость в любых пределах.
Как добиться более высокого КПД светильника в целом я расскажу в следующий раз.

 

[ionuchin]

получается, что при выходе из строя цепи со светодиодом (сгорел, отвалился проводок...) одновременно сгорает и микросхема. Можно ли от этого защититься?

 

[Рей]

получается, что при выходе из строя цепи со светодиодом (сгорел, отвалился проводок...) одновременно сгорает и микросхема. Можно ли от этого защититься?

- Конечно можно. Понадобиться впаять один резистор на 33-51 Ом и один стабилитрон на напряжение, которое немного больше чем напряжение, требующееся для светодиода. Все скоро покажу..На основании этого модуля было спаяно уже несколько фонариков. В том числе и налобных. Один вообще пыле- влагозащищенный. Я просто стараюсь давать материал дозированно, по принципу "вдруг кто- то из тех, кто не паял раньше, решит попробовать".
А пока вот один из светильников с 3 уровнями яркости, спаянный на базе такого модуля. Может стоять , может висеть. Работает от одного аккумулятора 18650. Зарядка от "тайп -с".
Файл можно получить по ссылке:
20250121_155356.mp4

20250121_155356.mp4

Посмотреть и скачать с Яндекс Диска

disk.yandex.ru

 

[Рей]

Вот вариант с защитой от обрыва светодиода. Без светодиода микросхема "идет в разнос", так как всеми силами старается создать на своем входе контроля напряжения (ножка номер 3) напряжение 0,6 вольта относительно общего провода и сгорает с приятным вонючим дымом. Для предотвращения подобного эффекта необходимо добавить стабилитрон D2 и резистор R1. При этом если используется светодиод с рабочим напряжением 3,2 вольта, то стабилитрон должен быть с напряжением стабилизации на несколько вольт больше. Тут можно использовать кс147, кс156, кс168 или д814а. То есть на 4,7 - 5,6- 6,8 -- 9,0 вольт. Теперь при обрыве светодиода напряжение на выходе микросхемы начнет нарастать, пока не откроется светодиод и падение напряжения на цепочки из резисторов R1 - R2 не составит 0,6 вольта. Сопротивление R1 необходимо ввиду того, что R2 обычно очень невелико, а ток через стабилитрон ограничен в пределах 3-30 ma. Потому делим 0,6 вольта на 0,03 и получаем 20 Ом.
Вообще в этом модуле при нормальной работе на резисторе R2 всегда должно быть напряжение около 0,6 вольта +/- 0,2Посмотреть вложение 759

 

[Рей]

Если есть вопросы - задавайте.
А пока что поясню почему и как я обещал схему светильника, который может работать от внешнего источника напряжения вплоть до 12 вольт..
Дело в том, что я весьма успешно использую для светильников аварийного местного освещения (и не только) светодиодные сборки, которые требуют значительно более высокого напряжения. Знакомьтесь: светодиодная матрица с рабочим напряжением около 14 вольт и максимальным током до 250 ma.. покупал на Али весьма дешево партией из 10 штук.. рекомендуемый мною ток для работы с повышающим модулем - 150 ma. Светит очень хорошо белым светом. Так что если использовать её, то на повышающий модуль можно подавать напряжение от 3 до 12 вольт. От литиевого на 3,7 вольт до автомобильного на 12 вольт. При этом встроенный в светильник аккум на 3,7 служит для "разносного" варианта. А при необходимости использования в помещении можно использовать и другие варианты внешнего питания..

 

[Рей]

Также нам (вам) понадобятся еще вот такие модули (ТР4056) для зарядки литиевого аккумулятора и еще рекомендую специальный скотч для приклеивания светодиодов и модулей на радиаторы для охлаждения, желательно 20 мм шириной.
Между прочим, кусочки такого скотча помогли моему знакомому летом приклеить на заднее стекло авто "стоп- сигналы" в виде светодиодной линейки. Комплектный скотч и прочие при нагреве стекла на солнце отклеивался..
При выборе модуля зарядки обращайте внимание на тип разъема. Рекомендую современные "тайп- с".

 

[Рей]

Теперь предлагаю рассмотреть как и чем мы будем заряжать встроенный литий- ионный аккумулятор . Наиболее широко распространен среди радиолюбителей модуль TP 4056. Изучим вот эту картинку из интернета.. Слева мы видим разъем. Котрый может при покупке на выбор быть как "микро, так и тайп-с. ". И даже "мини". При заказе надо смотреть что предлагает продавец.
Рядом с разъемом есть две площадки плюс и мину, но они нам не интересны. Вверху правее площадки плюс расположены два светодиода -красный и синий (может быть и зеленый). Ну и справа мы видим OUT + (эта площадка на самой плате соединена с B+ ) далее B- и в самом низу OUT -
Как мы видим, аккумулятор подключен к плате постоянно. Но эта плата его практически не разряжает при долгом хранении.
Работает модуль так: при подключении зарядного устройства от сотового телефона загорается красный светодиод, который удет работать до конца зарядки. И потом он выключается, и начинает светиться синий.Специальная микросхема модуля обеспечивает правильный режим зарядки литий-- ионного аккумулятора током около 1 ампера. Кроме того, этот модуль отключает заряд при достижении на аккумуляторе 4,2 вольта и кроме того, при разряде аккумулятора ниже примерно 2,8вольта так же отключает нагрузку. Защищая аккумулятор от губительного разряда "досуха".
В итоге этот модуль заряжает аккумулятор, не допускает перезаряда и глубокого разряда. Что весьма неплохо. При необходимости мы можем просто включить фонарик на заряд и когда увидим что красный огонек стал синим - аккум заряжен. Даже если мы забыли следить за зарядкой - ничего страшного.
Остальные блоки и модули мы будем подключать соответственно к OUT+ и OUT - .

 

[Рей]

Продолжим.. Как тут уже правильно спрашивали - защитить микросхему драйвера на случай обрыва светодиода можно и нужно. Для этого нам надо дополнительный резистор на нескооько десятков Ом и .. стабилитрон. Который должен иметь напряжение стабилизации на пару вольт больше, чем падение напряжения на светодиоде. Стабилитроны можно подключать последовательно для повышения напряжения стабилизации , но можно использовать "универсальный стабилитрон". Вот такой вот .. И не озадачиваться подбором определенного. На схеме можно заметить, что тут токоограничивающий резистор R включен между плюсом и катодом Tl 431 . Но ничто нам не мешает подключить его между анодом и минусом. Посмотреть вложение 729

 

[Рей]

Теперь давайте рассмотрим практически готовую схему драйвера. Практически "готовую" потому что с резистором R4 (который задает ток через светодиод и тем самым яркость сечения) будет при желании отдельные танцы с бубном..
Итак, при подаче напряжения на вход этого блока начинает работать микросхема, которая поднимает выходное напряжение до тех пор, пока ток, протекающий через светодиод не вызовет на резисторе R4 падение напряжения 0,6 вольта , которые через резистор R3 подается на ножку 3 ножку микросхемы. .. (точки "А"и "В" у нас контрольные, на их всегда при рабочем блоке должно быть около 0,6 вольта +/- 0,1). Теперь представим себе, что у нас обрыв светодиода.В этом случае микросхема начинает работать "как дурная, идёт в разнос. Однако, регулируемый стабилитрон TL431 (а напряжение на нем задается резисторами R1 И R2 начнет пропускать через себя ток, который проходя через резистор R3 и R4 вызовет падение напряжение между ножкой 3 микросхемы и общим проводом 0,6 вольта и микросхема опять же прекратит "саморазгон". Даже если у нас будет оборван резистор R4, то это не страшно. Вход микросхемы CA3140 очень чувствителен, и потому достаточно самого протекающего через стабилитрон и резисторы тока. Тогда микросхема вообще сразу "наесться" и ограничит выход на уровне 0,6 вольта.
А о номиналах резисторов в следующем сообщении..