В основе работы светодиодов лежат знания о полупроводниках и соответствующая практика. Они известны человечеству почти полвека. При этом все исходные материалы для изготовления таких осветительных приборов знакомы уже больше чем 20 лет. Тем не менее правильно их соединить и получить впечатляющие характеристики светодиодов удалось совсем недавно. Это освещение представляет собой инновационный прорыв, благодаря которому диоды стали достаточно эффективными и безопасными с экологической точки зрения. Считается, что такие аксессуары намного экономичнее, чем классические лампы накаливания. Их можно использовать в различных сферах жизни человека не только из-за удобства эксплуатации, но и благодаря желаемой температуре свечения.

Характеристики

Для того чтобы понять принцип работы устройств, необходимо знать следующие характеристики светодиодов:

1. Световой поток. Этот параметр измеряется в люменах (Лм) и показывает количество света, которое выдает лампа. Чем больше будет этот показатель, тем ярче она будет светить.
2. Мощность потребления, измеряется в Ваттах (Вт). Чем меньше этот параметр, тем экономичнее расход электроэнергии.
3. Светоотдача, ее единицей измерения считается Лм/Вт. Она является главной в работе и эффективности всего осветительного прибора.
4. Диаграмма направления излучения. Параметр кривой силы света, благодаря которому распределяются потоки, излучающиеся диодами.
5. Цветовая температура (оттенки белого освещения). Измеряется в градусах Кельвина в допустимом диапазоне от 2700 до 7000 К. Оттенок теплого цвета считается самым благоприятным для глаз, который варьируется до 4000 К, а все показатели, которые выше, принято обозначать, как «холодный белый». Чаще всего светильники с теплым светом стоят намного дороже, чем с холодным, так как это напрямую связано с особенностями их производства.
6. Индекс цветопередачи. Эта величина показывает, насколько правдиво будет отображен цвет предмета, который освещается выбранными светильниками. Чем выше такой параметр, тем правдивее передается оттенок исходного предмета.
7. Производительность приборов освещения. Самым правильным решением является выбор брендовых заводов-изготовителей, так как такие компании могут предоставить более точные технические характеристики светодиодов, благодаря чему прибор прослужит заявленное время работы. Также в таких лампах предусмотрена защита от скачков напряжения и перегрева.
8. Размер прибора. Не нужно судить о недостатках и достоинствах исходя из размера кристалла. Не имеет значения, большой или маленький используется светодиод, самым важным считается его мощность.

Учитывая такие характеристики светодиодов, можно выбрать именно то устройство, которое даст максимальный эффект от его целевого использования.

Показатели качества

О показателях качества светодиодного изделия можно судить, исходя из следующих критериев:
- производитель (предпочтительнее продукция известных компаний, которые публикуют открытые данные о надежности их приборов);
- использование специально разработанного конструктива и формы для максимально быстрого отвода тепла, регулирующих температурный режим при работе чипа;
- оптические (светотехнические) спецификации LED-лампы, которые можно получить от независимой лаборатории либо изготовителя;
- высококачественные гарантийные обязательства;
- итоги результатов долгосрочных испытаний функционирования приборов.

Разновидности белого цвета

Чаще всего в быту, для декораций и освещения используются белые светодиоды, характеристики которых зависят от их тона.

• Теплый белый свет: его цветовая температура составляет 2700 К, и он отличается небольшим желтоватым оттенком, похожим на пламя, которое излучает свеча. Именно такой оттенок характерен для ламп накаливания, он успокаивает и расслабляет. Важно отметить, что использование матового или прозрачного плафона будет менять оттенок на более мягкий либо насыщенный. Этот вид света не основной, но он прекрасно подойдет для дополнительного и декоративного освещения, будет идеальным для установки в спальнях. Благодаря ему можно создать в помещении гармонию и домашнее тепло.
• Натуральный белый свет : его цветовая температура составляет 4200 К, он является самым популярным и чаще всего используемым. Подходит для применения в качестве основного источника освещения помещений как коммерческого характера, так и бытового. Можно использовать для всех типов поверхностей, таких как кухонная столешница либо рабочий стол в кабинете. Как и теплый свет, натуральный имеет несколько оттенков. Светильники и лампы с матовым рассеиванием будут иметь совсем другой спектр насыщенности, чем приборы с прозрачной колбой. Он способствует получению более точного и направленного света, нежели матовый, через который излучаются мягкие блики ненавязчивого оттенка.
• Холодный белый свет : его цветовая температура составляет 6000 К. Имеет своеобразный голубоватый оттенок. Этот тон является очень ярким и чаще всего используется для офисов, а также как локальное освещение. Достаточно широкое распространение получил на парковках, в подъездах, на придомовой территории, а также в парках, алеях и скверах. Часто устанавливается для подсветки уличных реклам, коммерческих вывесок и прочего.

Разновидности светодиодов

Существуют самые разные светодиоды, параметры и характеристики которых полностью зависят от их видов:

1. Моргающие: используются в индикаторах для привлечения внимания. Этот вид практически не отличается от обычных, однако для его изготовления применяется встроенный кругооборот мультивибратора, который мерцает с перерывом в 1 секунду. Основные виды таких диодов распространяют однотонные световые лучи, более сложные по своим характеристикам могут вспыхивать несколькими оттенками поочередно либо одновременно, благодаря параметру RGB.

2. Многоцветные моргающие светодиоды , характеристики которых достаточно разнообразны и могут быть представлены в двух разных кристаллах, работающих один навстречу другому, поэтому, когда загорается первый, то полностью гаснет второй. При помощи тока, который движется в начальном направлении, появляется один цвет, а в противоположном - другой. Благодаря такому виду работы образуется и третий цвет, так как два основных смешиваются.

3. Трехцветные светодиоды , параметры и характеристики которых заключаются в наличии нескольких светоизлучающих диодов, не связанных друг с другом, но совмещеных в одном корпусе. Они работают по отдельности, могут светиться одновременно, но управление у них остается совершенно разным.

4. Светоизлучающие RGB-диоды с синими, красными и зелеными элементами, в которых используется связь с четырьмя проводами и единым общим катодом либо анодом.

5. Монохромные дисплеи с семью сегментами, а так же с применением starburst - формата. Такие экраны показывают все цифры, а некоторые даже определенный набор букв. Использование Starburst позволяет отображать все символы.

Достаточно распространенные в 80-х годах алфавитно-цифровые и числовые дисплеи стали менее популярны после появления ж/к мониторов.

Преимущества светодиодного освещения

Будучи относительно новой технологией, светодиоды в большинстве случаев лучше многих источников освещения по качеству света, энергооэффективности, экологичности и рентабельности. Характеристики светодиодов превосходят параметры ламп высокого накаливания практически во всех областях применения, но такое освещение еще не может решить всех поставленных задач. Диоды белого оттенка уже прекрасно зарекомендовали себя как альтернатива люминесцентным трубчатым и лампам высокого давления. Но еще должно пройти небольшое количество времени, пока такие технологии начнут использовать в системе общественного пользования.

Что означает маркировка SMD?

Расшифровка такого показателя звучит как Surface Mounted Device, что в переводе на русский язык означает «прибор, который монтируется на поверхности». В качестве такого приспособления выступает диод, а поверхность в нашем случае - это основание ленты.

Любые SMD-светодиоды, характеристики которых схожи с параметрами всех остальных подобных ламп, состоят из нескольких кристаллов, размещенных в корпусе с контактными выводами, а также линзами, формирующими световой поток. Он излучается полупроводниками и направляется в миниатюрную оптическую систему, которая и образуется сферическими рефлекторами, а также прозрачным корпусом самого диода.

Какие же еще имеют СМД-светодиоды характеристики? Маркировка, которая представлена цифрами на ленте, показывает размеры кристалла в миллиметрах. Полоса на основе SMD очень хорошо гнется в продольном направлении.

Что означает маркировка DIP LED?

Существуют в продаже и LED-светодиоды, характеристики которых очень схожи с SMD. По своим техническим параметрам они представляют собой цилиндрический корпус, который размещен на торцовой ленте. Такой тип имеет хорошую силиконовую защиту. Цифры, которые присутствуют в маркировке, так же как и у SMD, означают диаметр диода.

Для подсветки мебели можно использовать такие кристаллы, только для стеклянных полок. В отличие от предыдущей ленты, этот вид очень хорошо сгибается и в поперечном направлении.

Параметры качественного светодиодного фонаря

На сегодняшний день на рынке можно приобрести большое количество и обычных фонарей, но их активно вытесняют светодиодные. Произошло это в первую очередь из-за того, что последние дают намного более яркий свет.

Для того чтобы правильно подобрать светодиоды для фонариков, характеристики которых весьма разнообразны, необходимо при выборе учесть все основные требования покупателя. То, на что нужно обратить внимание - это тип луча, он может быть широким или узким. Какому виду отдать предпочтение, зависит от будущего применения. К примеру, чтобы можно было видеть предметы на расстоянии 30 метров, лучше подобрать фонарик с широким лучом, а модели с узким могут хорошо подсветить удаленные объекты. Чаще всего такое освещение имеют тактические приборы, которыми пользуются туристы, охотники и велосипедисты.

Еще одним важным фактором, влияющим на работу фонаря, является тип его питания. Для самых простых бытовых приборов используются обыкновенные батарейки типа АА или ААА, но для сильных и мощных устройств такого объема будет недостаточно. В этом случае необходимо воспользоваться литий-ионными аккумуляторами, которые могут работать беспрерывно в течение 5 часов.

Стоит обратить свое внимание и на светодиоды для фонариков, характеристики яркости которых отличаются между собой не более чем на 40%. Гарантией качества выбранных устройств служит наличие маркировки. В случаи ее отсутствия можно говорить о несертифицированном изделии, чаще всего китайского производства.

Светодиоды фирмы CREE

Эта фирма специализируется на изготовлении сверхкачественных и ярких диодов. Она одна из первых начала разрабатывать новые белые лампочки, тем самым установив новую веху в индустрии.

Светодиоды CREE, характеристики которых представлены, остаются конкурентоспособными в своей отрасли:

Имеют рекордные значения светового потока, достигающие 345 люменов при токе 1000 мА;
- тепловое сопротивление на низком уровне;
- относительно расширенный угол изучения;
- миниатюрный, равномерно распределенный кристалл;
- максимальный прием тока до 1500 мА;
- улучшенную линзу из силикона вместо используемого стекла;
- максимальную температуру работы кристалла 150 °С.

Как видно, такие технологии только вступают в силу и приносят исключительные выгоды от их использования. Каждый день делаются новые открытия, светодиодные лампы становится более экономичными и яркими, благодаря чему начинают по праву занимать лидирующее место на световой арене.

Особенности лент SMD 5050

Светодиоды этой серии имеют размер 5х5 мм и световой поток, зависящий от цвета, который располагается в диапазоне от 2 до 8 люменов. Также их можно поделить по степени влагозащиты - IP20 и IP65, так как они имеют два разных вида покрытий, а именно - полиуретановое и силиконовое. Первые можно размещать только внутри помещения, а вторые, соответственно, подойдут уже и для улицы, так как им не страшна излишняя влажность.

Светодиоды 5050, характеристики и свойства которых помогают создать яркий свет, состоят из трех кристаллов с разными или одинаковыми диодами в одном корпусе. Разноцветные лампы получили название RGB (красный-зеленый-синий), после подключения контроллеров в них можно получить самые разные цвета.

Основными техническими характеристиками являются:

Прозрачное и жесткое полиуретановое покрытие;
- качественная пайка;
- число светодиодов на 1 метр составляет 60 штук;
- кратность резки - 3 кристалла, которая составляет 50 мм;
- ширина, длина, высота в мм 10 х 5000 х 3;
- блок питания подключается к12V либо к 24V DC.

Особенности лент SMD5730

Применяя высокоэффективные светодиоды 5730, характеристики и свойства которых заключаются в высокой теплопроводности и низком сопротивлении, обеспечивают длительный срок службы устройства. Они устойчивы к вибрации, повышенной влажности окружающей среды и перепадам температуры. Достаточно малы, имеют широкий угол свечения и прекрасно подходят для любых поверхностей при монтаже. Их можно приобрести в катушках и лентах.

Многим нравится использовать светодиоды 5730, характеристики которых подходят для применения в различных устройствах, что является очень удобным как для обыкновенных пользователей, так и для дизайнеров. Они являются незаменимыми для освещения торговых и офисных помещений, где важной считается не только высокая энергоэффективность, но и комфортная светопередача.

Для тех, кто использует светодиоды, маркировка, характеристика и свойства имеют немаловажное значение. У них есть ряд превосходств над своими предшественниками, а именно:

Люминофорные белые светодиоды номинальной мощностью в 0,5 Вт отличаются значительным сроком эксплуатации, стабильными показателями и качественным исполнением;
- высокая устойчивость к перепадам температуры, вибрациям и повышенной влажности окружающей среды;
- деградация светового потока - не больше чем 1% за 3000 часов работы;
- корпус изготовлен из качественного термостойкого полимера, который выдерживает до +250 °С;
- светодиоды полностью пригодны для пайки оплавлением.

При выборе или сборке нового светодиодного фонарика обязательно нужно уделить внимание используемому светодиоду. Если единственная задача будущего фонарика – это подсветка тёмного подъезда, то с этой задачей справится практически любой яркий светодиод белого свечения. Другое дело – желание заполучить портативный осветительный прибор с параметрами под более сложную задачу. В этом случае особое значение имеет световой поток, то есть способность фонаря выдать достаточно мощный луч и осветить широкую площадь пространства.

Светодиоды каких брендов находятся на топовых позициях, и какими характеристиками обладают их светоизлучающие диоды, применяемые в фонариках?

Основные характеристики

За качество света, излучаемого фонарем, отвечает светодиод, который можно без преувеличения назвать сердцем устройства. Стабильность сердечного ритма фонаря зависит от многих параметров, основными из которых являются ток потребления, световой поток и цветовая температура. Законодателем моды принято считать компанию Cree, которая выпускает широкую линейку сверхъярких и мощных светодиодов, в том числе и для фонариков. Современные карманные фонарики проектируют на одном светодиоде мощностью 1, 2, или 3 Вт. В одноваттном исполнении значение прямого тока составляет около 350 мА с падением напряжения 2,8-2,9 В.

Ток и напряжение двухваттного светодиода составляет около 700 мА и 3,0 В соответственно, а аналогичный кристалл в 3 Вт потребляет примерно 1000 мА и 3,2 В. Приведенные электрические показатели характерны для моделей светодиодов ведущих мировых брендов.

Интенсивность излучения, которую еще называют световым потоком, зависит от производителя и семейства светодиода. Паспортное значение светового потока мощных светодиодов принято замерять на максимально допустимом рабочем токе. Компания-изготовитель фирменных фонарей вместе с типом установленного светодиода, указывает количество выдаваемых изделием люмен.

К сожалению, часто на упаковке фонарика указываются завышенные характеристики, в том числе и световой поток. Причина этого проста - любой производитель хочет реализовать как можно больше товара.

Световой поток неразрывно связан с света. Современный светоизлучающие диоды способны излучать световой поток до 200 люмен на 1 ватт и могут производиться с любой температурой свечения: от желтовато теплого до холодного белого. Фонари с тёплым белым цветом излучения (T≤3500°K) наиболее приятны для глаза, но менее яркие. Освещение с нейтральной цветовой температурой(T=4000-5500°K) более эффективно позволяет рассматривать мелкие детали. Холодно-белый луч (T≥6500°K) в мощных фонарях с большой дальностью освещения, но в течение длительной работы раздражает зрение.
В связи с невозможностью проведения точных расчетов, продолжительность жизни светодиодов рассчитывают методом экстраполяции. При температуре 25-50 °C их срок службы кристалла может превысить 200 тыс. ч., но это не оправдано экономически. Поэтому производители допускают повышение рабочей температуры до 85°C, экономя, таким образом, на охлаждении. Превышение порога в 150°C приводит к необратимым процессам выгорания кристалла и потере яркости.

Индекс цветопередачи (CRI) – качественный показатель, характеризующий способность светодиода освещать предметы без искажения их реального цвета. Для светодиодных источников освещения, в том числе и фонариков, показатель цветопередачи в 75 CRI и выше считается хорошим.

Важным элементом светодиода является линза. Она задаёт угол рассеивания светового потока, а значит, определяет дальность луча. В технических характеристиках светодиодов обязательно указывают значение угла излучения. Для каждой модели этот параметр индивидуален и может варьироваться от 20 до 240 градусов. Мощные светодиоды для фонариков имеют угол 90-120° и, как правило, комплектуются отражателем с дополнительной линзой в корпусе.

Несмотря на резкий скачок в развитии мощных многокристальных светодиодов, мировые лидеры продолжают выпуск менее мощные светодиоды. Выпускаются они в корпусах небольшого размера, не превышающего 10 мм в ширине или диаметре. Типовое значение тока таких светоизлучающих диодов не превышает 70 мА, а световой поток – 50 лм. Мощные фонарики на их основе постепенно исчезают с прилавков магазинов, ввиду худших технических характеристик и необходимости последовательно-параллельного подключения для повышения яркости. В сравнении с одним мощным кристаллом надёжность схемы и угол рассеивания нескольких таких элементов в одном корпусе намного хуже.

Отдельно стоит отметить четырёхвыводные светодиоды в корпусе P4 «SuperFlux» или «Пиранья», которые имеют улучшенные технические характеристики. У светодиодов «Пиранья» есть два важных преимущества, благодаря которым они востребованы:

• более равномерно распределяют световой поток;
• не нуждаются в отводе тепла;
• имеют низкую себестоимость.

5 крупнейших производителей

Переносной фонарик должен быть не только эргономичным, но и оснащенным надёжным светодиодным источником с высоким рабочим ресурсом без потери яркости. Чтобы не ошибиться с выбором, предпочтение следует отдавать производителям светодиодной продукции мирового уровня.

Подразделение японской компании Nichia долгое время удерживало лидирующие позиции в производстве светодиодов всех типов. Из-за высокой стоимости продукции и усиливающейся конкуренции со стороны Китая и Тайваня сегодня встретить их светодиоды в фонарях европейского рынка удается все реже. Однако, Nichia необходима миру, как двигатель прогресса. Ведь разработки японских компаний берут за основу их китайские и тайваньские коллеги.
Мощные светодиоды для фонариков от всемирно известной компании Cree удерживают первенство не только на американском континенте. Выгодно выделяясь меньшей себестоимостью и высоким качеством, светодиоды от Cree доступны всем желающим европейского континента. Аккумуляторный фонарь на мощном кристалле от американского бренда – это надёжный друг в походе, ночной рыбалке и пр.
Philips Lumileds – европейский производитель светоизлучающих диодов широкого спектра. Компания достигла определённого прогресса в построении систем наружного освещения функционального и архитектурного значения. Разработчики Philips Lumileds осуществляют комплексный подход в построении светодиодных систем, учитывая их дизайн, степень защиты и удобство пользования.
Хорошо известная в России южнокорейская корпорация Samsung своевременно профинансировала своё подразделение по поиску новых светодиодных решений и теперь имеет полный цикл производства излучающих диодов. Samsung не ограничивается выпуском LED подсветки для собственных дисплеев. Их успехи распространились и на другие сегменты рынка: светодиоды большой мощности (в том числе и для фонарей), ультраяркие элементы для вспышки, а также модули внутреннего и внешнего освещения.
Osram Opto Semiconductors прославилась отличными характеристиками светодиодов из серии Duris, которые выгодно отличаются высокой светоотдачей и индексом цветопередачи. Немецкая компания сделала ставку на внедрение светодиодных технологий в промышленные отрасли, ориентируясь на выпуск готовых специализированных ламп и светильников. В лабораториях Osram улучшают показатели светоизлучающих диодов не только видимого спектра, но и делают открытия в ИК, УФ и лазерном направлении.

Доклады научных работников вместе с новостями о развитии искусственного освещения свидетельствуют о продолжающейся здоровой конкуренции между крупными корпорациями. Положительные тенденции развития светодиодных технологий мы видим в постоянно обновляемом модельном ряде фонарей, удивляющих своим дальнобойным лучом, высокой степенью защиты, способностью зарядки от солнечной энергии и прочими ноу-хау.

Читайте так же

Одно дело, если Вам нужно изредка организовать дополнительную подсветку в подвале или кладовке и совсем другое - постоянное использование фонаря в экстремальных условиях дикой природы. В первом случае подойдет практически любой не брендированный фонарик: вполне можно положиться на собственную интуицию. Однако, если Вы планируете использовать прибор длительное время, старайтесь не приобретать самые дешевые варианты.

Если Ваша профессиональная деятельность или любимое увлечение связано с военными или поисковыми операциями, покупайте только фонари известных марок. Ничто не стоит так дорого как доброе имя: производители дорожат своим брендом и поддерживают его репутацию, постоянно внедряя в модели технические улучшения.

При выборе мобильного осветительного прибора нужно учитывать целых ряд различных факторов, например таких, как материал исполнения корпуса, источники питания, однако сердцем современного фонаря остаются светодиоды - полупроводники, которые способны излучать яркое оптическое свечение, если пропустить через них в прямом направлении электрический ток. Виды светодиодов и их характеристики - это то, что нужно поставить на первое место при выборе фонаря.

Трудно себе представить, что такое важное практическое изобретение как светодиоды долгое время использовалось только в качестве световой индикации. Первый светодиод был запатентирован в 1927 году Лосевым О.В., однако широкое практическое употребление длительное время было заморожено из-за слабого уровня развития полупроводниковых технологий. На данном этапе современные производители используют самые разные виды светодиодов для фонарей. Как же в них разобраться?

Тонкости выбора: современные виды светодиодов и их характеристики

В 95% в новых моделях фонарей применяются светодиоды Cree, которые выпускаются в разных сериях. За короткое время это предприимчивый производитель практически выжил с рынка всех конкурентов.

Главное отличие светодиодов привязано к максимальной яркости свечения и размерам. Из всего предлагаемого разнообразия отдельно стоит выделить следующие основные серии:

• XP-E и XP-E2 имеют стандартные размеры 3,5х3,5 мм, рассчитаны на силу тока 1А и мощность 3,5Вт. Как правило, используются в брелочных и мелких моделях.
• XP-G, XP-G2 при аналогичных размерах диода мощность составляет 4,9 Вт, сила тока - 1,5 А, яркость до 490 лм. Используют в мелких фонарях, как и предыдущую серию.
• XM-L и XM-L2 при размерах 5х5 мм обеспечивают 10 Вт мощности, 3А тока и 1040 лм яркости. Такие диоды в количестве одного или нескольких штук применяются в средних и больших фонарях.

Светодиоды, которые дополнительно промаркированы цифрой 2, отличаются тем, что выдают яркость на 10-20% выше.

В последнее время популярность набирают также светодиоды Nichia 219, которые практически совершили прорыв. Они отличаются от фирмы Cree более качественной цветопередачей, которая приятна для глаза.

Важный световой параметр: бин яркости или световая температура

Виды светодиодов для фонарей имеют разную температуру свечения. Будьте внимательны: наиболее комфортный спектр свечения подбирается индивидуально, а у солидных производителей одна модель может выпускаться с различными вариантами светодиода разных оттенков.

Производители разделяют их на основные группы, которые достаточно просто различить, благодаря стандартной маркировке:

• Warm White - теплые цвета. Такие светодиоды стоят дороже, так как дают меньшее искажение природных цветов.
• Neutral White - нейтральные. Являются золотой серединой. Как и светодиоды с теплым спектром оптимально подходят для бытовых целей.
• Cool White - холодные. Как правило, монтируются в более бюджетных моделях, несколько искажают натуральные цвета за счет синеватого оттенка, однако, по сравнению с теплыми, обеспечивают более высокую яркость. Используются в мощных тактических и поисковых фонарях.

LED драйверы: стабилизация тока

Во всех качественных моделях светодиод питается не напрямую от аккумуляторов, а через стабилизирующее устройство - драйвер. Помимо экономии заряда батареи, наличие этой комплектующей обеспечивает ряд таких важных дополнительных функций, как возможность ступенчатого регулирования яркости свечения, режим мигания, контроль температуры, разряда батареи, режимов эксплуатации.

Выбирая оптимальные виды светодиодов для фонарей, следует помнить, что, чем больше площадь светодиода, тем легче создать с его помощью широкий луч и наоборот. Чем больше люменов издает фонарь, тем ярче поток света и тем короче время работы элементов питания.

Светодиодный фонарик.

http://ua1zh. *****/led_driver/led_driver. htm

Наступила осень, на улице уже темно, а лампочек в подъезде как не было, так и нет. Вкрутил... На следующий день - снова нет. Да, таковы реалии нашей жизни... Купил жене фонарик, но он оказался слишком большой для сумочки. Пришлось сделать самому. Схема не претендует на оригинальность, но, может, кому и сгодится - судя по инет_форумам, интерес к подобной технике не снижается. Предвижу возможные вопросы - "А не проще ли взять готовую микросхему наподобие ADP1110 и не заморачиваться?" Да, разумеется, намного проще,
вот только стоимость этой микросхемы в Чип&Дипе 120 рублей, минимальный заказ - 10шт и срок исполнения - месяц. Изготовление же данной конструкции заняло у меня ровно 1 час 12 минут, включая время на макетирование, при величине затрат 8 рублей на светодиод. Остальное у уважающего себя радиолюбителя всегда найдётся в хламовнике.

Собственно вся схема:

Ч естное слово, буду ругаться, если кто-то спросит - а на каком принципе всё это работает?

А ещё больше буду ругать ся, если потребуют печатку...

Ниже пример практического исполнения конструкции. Для корпуса взята подходящая коробочка из-под какой-то парфюмерии. При желании можно сделать фонарик ещё компактнее - всё определяется используемым корпусом. Сейчас вот думаю засунуть фонарик в корпус от толстого маркера.

Немного о деталях: Транзистор я взял КТ645. Просто вот такой под руку попался. Можно поэкспериментировать с подбором VT1, если есть время и тем самым слегка поднять КПД, но вряд ли можно достичь радикальной разницы с применённым транзистором. Трансформатор намотан на подходящем кольце из феррита с большой проницаемостью диаметром 10мм и содержит 2х20 витков провода ПЭЛ-0.31. Обмотки мотают сразу двумя проводами, можно без скрутки - это же не ШПТЛ... Выпрямительный диод - любой Шоттки, конденсаторы - танталовые smd на напряжение 6 вольт. Светодиод - любой сверхяркий белый на напряжение 3-4 вольта. При использовании в качестве батареи аккумулятора с номинальным напряжением 1.2 вольта ток через имеющийся у меня светодиод составлял 18мА, а при использовании сухой батареи с номиналом 1.5 вольта - 22 ма, что обеспечивает максимальную светоотдачу. В целом устройство потребляло примерно 30-35мА. Учитывая эпизодическое использование фонарика, батареи вполне может хватить и на год.

В момент подачи напряжения батареи на схему, падение напряжения на резисторе R1, включенным последовательно со светодиодом высокой яркости, равно 0 В. Следовательно, транзистор Q2 выключен, а транзистор Q1 находится в насыщении. Насыщенное состояние Q1 включает MOSFET транзистор, тем самым подавая напряжение батареи на светодиод через индуктивность. Так как ток, протекающий через резистор R1 возрастает, это включает транзистор Q2 и выключает транзистор Q1 и, следовательно, MOSFET транзистор. Во время выключенного состояния MOSFET транзистора, индуктивность продолжает обеспечивать питание светодиода через диод Шоттки D2. В качестве HB светодиода используется 1 Вт Lumiled светодиод белого свечения. Резистор R1 помогает управлять яркостью свечения светодиода. Увеличение номинала резистора R1 уменьшает яркость свечения. http://www. *****/shem/schematics. html? di=55155

Делаем современный фонарик

http://www. *****/schemes/contribute/constr/light2.shtml

Рис. 1. Принципиальная схема стабилизатора тока

Используя же давно известную в радиолюбительских кругах схему (рис. 1) импульсного стабилизатора тока с применением современных доступных радиодеталей можно собрать очень неплохой светодиодный фонарь.

Автором для доработки и переделки был приобретен беспородный фонарь с аккумулятором 6 В 4 Ач, с «прожектором» на лампе 4,8 В 0,75 А и источником рассеянного света на ЛДС 4 Вт. «Родная» накальная лампочка почти сразу почернела ввиду работы на завышенном напряжении и вышла из строя после нескольких часов работы. Полной зарядки аккумулятора при этом хватало на 4-4,5 часа работы. Включение ЛДС вообще нагружало аккумулятор током около 2,5 А, что приводило к его разряду через 1-1,5 часа.

Для усовершенствования фонаря на радиорынке были приобретены белые светодиоды неизвестной марки: один с лучом расходимостью 30o и рабочим током 100 мА для «прожектора» а также десяток матовых с рабочим током 20 мА для замены ЛДС. По схеме (рис.1) был собран генератор стабильного тока, имеющий КПД порядка 90%. Схемотехника стабилизатора позволила использовать для переключения светодиодов штатный переключатель. Указанный на схеме светодиод LED2 представляет собой батарею из 10 параллельно соединенных одинаковых белых светодиодов, расчитаных на силу тока 20 мА каждый. Параллельное соединение светодиодов кажется не совсем целесообразным в виду нелинейности и крутизны их ВАХ, но как показал опыт, разброс параметров светодиодов настолько мал, что даже при таком включении их рабочие токи практически одинаковы. Важно только полная идентичность светодиодов, по возможности их надо купить «из одной заводской упаковки».

После доработки «прожектор» конечно стал немного послабее, но вполне достаточен, режим рассеянного света визуально не изменился. Но теперь благодаря высокому КПД стабилизатора тока при использовании направленного режима от аккумулятора потребляется ток 70 мА, а в режиме рассеянного светамА, то есть фонарь может работать без подзарядки примерно 50 или 25 часов соответственно. Яркость от степени разряженности аккумулятора не зависит благодаря стабилизации тока.

Схема стабилизатора тока работает следующим образом: При подаче питания на схему транзисторы Т1 и Т2 заперты, Т3 открыт, потому как на его затвор подано отпирающее напряжение через резистор R3 . Благодаря наличию в цепи светодиода катушки индуктивности L1 ток нарастает плавно. По мере возрастания тока в цепи светодиода возрастает падение напряжения на цепочке R5- R4, как только оно достигнет примерно 0,4 В, откроется транзистор Т2, а вслед за ним и Т1, который в свою очередь закроет токовый ключ Т3. Нарастание тока прекращается, в катушке индуктивности возникает ток самоиндукции, который через диод D1 начинает протекать через светодиод и цепочку резисторов R5- R4. Как только ток уменьшиться ниже определенного порога, транзисторы Т1 И Т2 закроются, Т3 -- откроется, что приведет к новому циклу накопления энергии в катушке индуктивности. В нормальном режиме колебательный процесс происходит на частоте порядка десятков килогерц.

О деталях: особых требований к деталям не предъявляется, можно использовать любые малогабаритные резисторы и конденсаторы. Вместо транзистора IRF510 можно применить IRF530, или любой n-канальный полевой ключевой транзистор на ток более 3 А и напряжение более 30 В. Диод D1 должен быть обязательно с барьером Шоттки на ток более 1 А, если поставить обычный даже высокочастотный типа КД212, КПД снизится до 75-80%. Катушка индуктивности может быть самодельная, мотают ее проводом не тоньше 0,6 мм, лучше - жгутом из нескольких более тонких проводов. Около 20-30 витков провода на броневой сердечник Б16-Б18 обязательно с немагнитным зазором 0,1-0,2 мм или близкий из феррита 2000НМ. При возможности толщину немагнитного зазора подбирают экспериментально по максимальному КПД устройства. Неплохие результаты можно получить с ферритами от импортных катушек индуктивности, устанавливаемых в импульсных блоках питания а также в энергосберегающих лампах. Такие сердечники имеют вид катушки для ниток, не требуют каркаса и немагнитного зазора. Очень хорошо работают катушки на тороидальных сердечниках из прессованного железного порошка, которые можно найти в компьютерных блоках питания (на них намотаны катушки индуктивности выходных фильтров). Немагнитный зазор в таких сердечниках равномерно распределен в объеме благодаря технологии производства.

Эту же схему стабилизатора можно использовать и совместно с другими аккумуляторами и батареями гальванических элементов напряжением 9 или 12 вольт без какого-либо изменения схемы или номиналов элементов. Чем выше будет напряжение питания, тем меньший ток будет потреблять фонарик от источника, его КПД будет оставаться неизменным. Рабочий ток стабилизации задают резисторы R4 и R5. При необходимости ток может быть увеличен до 1 А без применения теплооотводов на деталях, только подбором сопротивления задающих резисторов.

Зарядное устройство для аккумулятора можно оставить «родное» или собрать по любой из известных схем или вообще применить внешнее для уменьшения веса фонаря.

Собирается устройство навесным монтажом в свободных полостях корпуса фонарика и заливается термоклеем для герметизации.

Неплохо также добавить в фонарь новое устройство: индикатор степени заряженности аккумулятора (рис. 2).

Рис. 2. Принципиальная схема индикатора степени зарядки аккумулятора.

Устройство представляет собой по сути вольтметр с дискретной светодиодной шкалой. Этот вольтметр имеет два режима работы: в первом он оценивает напряжение на разряжаемом аккумуляторе, а во втором -- напряжение на заряжаемом аккумуляторе. Потому, чтобы правильно оценить степень заряженности для этих режимов работы выбраны разные диапазоны напряжений. В режиме разряда аккумулятор можно считать полностью заряженным, когда на нем напряжение равно 6,3 В, когда он полностью разрядится, напряжение снизится до 5,9 В. В процессе же зарядки напряжения другие, полностью заряженным считается аккумулятор, напряжение на клеммах которого 7,4 В. В связи с этим и выработан алгоритм работы индикатора: если зарядное устройство не подключено, то есть на клемме «+ Зар.» нет напряжения, «оранжевые» кристаллы двухцветных светодиодов обесточены и транзистор Т1 заперт. DA1 формирует опорное напряжение, определяемое резистором R8. Опорное напряжение подается на линейку компараторов ОР1.1 - ОР1.4, на которых и реализован собственно вольтметр. Чтобы увидеть, сколько заряда осталось в аккумуляторе, надо нажать на кнопку S1. При этом будет подано напряжение питания на всю схему и в зависимости от напряжения на аккумуляторе загорится определенное количество зеленых светодиодов. При полном заряде будет гореть весь столбик из 5 зеленых светодиодов, при полном разряде -- только один, самый нижний светодиод. При необходимости напряжение корректируют, подбирая сопротивление резистора R8. Если включается зарядное устройство, через клемму «+ Зар.» и диод D1 напряжение поступает на схему, включая «оранжевые» части светодиодов. Кроме того, открывается Т1 и подключает параллельно резистору R8 резистор R9, в результате чего опорное напряжение, формируемое DA1 увеличивается, что приводит к изменению порогов срабатывания компараторов -- вольтметр перестраивается на более высокое напряжение. В этом режиме все время, пока аккумулятор заряжается, индикатор отображает процесс его зарядки также столбиком светящихся светодиодов, только на этот раз столбик оранжевый.

Самодельный фонарик на светодиодах

Статья посвящается туристам-радиолюбителям, и всем, кто так или иначе сталкивался с проблемой экономичного источника освещения (например палатки в ночное время). Хотя в последнее время фонарями на светодиодах никого не удивишь, я все же поделюсь своим опытом в создании подобного прибора, а также постараюсь ответить на вопросы тех, кто захочет повторить конструкцию.

Примечание: статья рассчитана на "продвинутых" радиолюбителей, хорошо знающих закон Ома и державших в руках паяльник.

За основу был взят покупной фонарик "VARTA" с питанием от двух батареек типа АА:

https://pandia.ru/text/78/440/images/image006_50.jpg" width="600" height="277 src=">

А вот как выглядит схема в собранном виде:

опорных" точек служат ножки DIP-микросхемы.

Несколько пояснений к схеме: Электролитические конденсаторы - танталовые ЧИП. Они имеют низкое последовательное сопротивление, что несколько улучшает КПД. Диод Шоттки - SM5818. Дроссели пришлось соединить два в параллель, т. к. не оказалось подходящего номинала. Конденсатор С2 - К10-17б. Светодиоды - сверхяркие белые L-53PWC "Kingbright". Как видно на рисунке, вся схема легко уместилась в пустом пространстве светоизлучающего узла.
Выходное напряжение стабилизатора в данной схеме включения равно 3.3В. Поскольку падение напряжения на диодах в номинальном диапазоне токов (15-30мА) составляет около 3.1В, то лишние 200мВ пришлось высеять на резисторе, включенном последовательно с выходом. Кроме того, небольшой последовательный резистор улучшает линейность нагрузки и стабильность схемы. Связано это с тем, что диод имеет отрицательный ТКС, и при разогреве его прямое падение напряжения уменьшается, что приводит к резкому росту тока через диод, при питании его от источника напряжения. Разравнивать токи через параллельно включенные диоды не пришлось - различия яркости на глаз не наблюдалось. Тем более, что диоды были одного типа и взяты из одной коробки.
Теперь о конструкции светоизлучателя. Пожалуй, это самая интересная деталь. Как видно на фотографиях, светодиоды в схеме не запаяны намертво, а являются съемной частью конструкции. Это я решил сделать для того, чтобы не курочить фонарик, и при случае в него можно было бы вставить обычную лампочку. В результате долгих раздумий на предмет убиения двух зайцев родилась вот такая конструкция:

Думаю, что особых пояснений здесь не требуется. Потрошится родная лампочка от этого же фонарика, во фланце с 4-х сторон делаются 4 пропила (один там уже был). 4 светодиода располагаются симметрично по кругу с некоторым растопыром для большего угла охвата (пришлось немного подпилить их у основания). Плюсовые выводы (так получилось по схеме) припаиваются на цоколь возле пропилов, а минусовые вставляются изнутри в центральное отверстие цоколя, обрезаются и тоже пропаиваются. В результате получается такой вот "ламподиод", встающий на место обычной лампочки накаливания.

И в заключение, о результатах испытаний. Для тестирования были взяты полудохлые батарейки, чтобы быстрее довести их до финиша и понять, на что способен новоиспеченный фонарь. Измерялось напряжение батарей, напряжение на нагрузке и ток через нагрузку. Прогон начинался с напряжения батареи 2.5В, при котором светодиоды напрямую уже не горят. Стабилизация выходного напряжения (3.3В) продолжалась вплоть до снижения напряжения питания до ~1.2В. Ток нагрузки при этом составлял около 100мА (~ по 25мА на диод). Затем выходное напряжение начало плавно снижаться. Схема перешла в другой режим работы, при котором она уже не стабилизирует, а выдает на выход все, что может. В таком режиме она проработала до напряжения питания 0.5В! Выходное напряжение при этом упало до 2.7В, а ток со 100мА до 8мА. Диоды все еще горели, но их яркости хватало только на освещение замочной скважины в темном подъезде. После этого батарейки практически перестали разряжаться, т. к. схема перестала потреблять ток. Погоняв схему в таком режиме еще минут 10, мне стало скучно, и я ее выключил, т. к. дальнейший прогон интереса не представлял.

Яркость свечения сравнивалась с обычной лампочкой накаливания при такой же потребляемой мощности. В фонарик вставлялась лампочка 1В 0.068А, которая при напряжении 3.1В потребляла приблизительно такой же ток, что и светодиоды (около 100мА). Результат в пользу светодиодов однозначно.

Часть II. Немного о КПД или "Нет предела совершенству".

Прошло больше месяца с тех пор как я собрал свою первую схему для питания светодиодного фонарика и написал об этом в вышеизложенной статье. К моему удивлению, тема оказалась очень популярной, судя по количеству отзывов и посещений сайта. С тех пор у меня появилось некоторое понимание предмета:) , и я счел своим долгом подойти к теме более серьезно и провести более тщательные исследования. На эту мысль меня навело также и общение с людьми, решавшими подобные задачи. О некоторых новых результатах я и хочу рассказать.

Во-первых, мне следовало бы сразу измерить КПД схемы, который оказался подозрительно низким (около 63% при свежих батарейках). Во вторых, я понял главную причину такого низкого КПД. Дело в том, что те миниатюрные дроссели, что я использовал в схеме, имеют чрезвычайно высокое омическое сопротивление - около 1.5ом. Ни о какой экономии электроэнергии с такими потерями не могло быть и речи. В-третьих я обнаружил, что величина индуктивности и выходной емкости тоже сказываются на КПД, хотя и не так заметно.

Использовать стержневой дроссель типа ДМ как-то не хотелось из-за его большого размера, поэтому я решил изготовить дроссель самостоятельно. Идея проста - нужен маловитковый дроссель, намотанный относительно толстым проводом, и в то же время достаточно компактный. Идеальным решением оказалось кольцо из µ-пермаллоя с проницаемостью порядка 50. В продаже есть готовые дроссели на таких колечках, широко используемые во всевозможных импульсных БП. В моем распоряжении оказался такой дроссель на 10мкГ, имеющий 15 витков на кольце К10х4х5. Перемотать его не было никаких проблем. Индуктивность пришлось подобрать по измерению КПД. В диапазоне 40-90мкГ изменения были очень незначительные, меньше 40 - более заметные, а на 10мкГ стало совсем плохо. Поднимать выше 90мкГ я не стал, т. к. возрастало омическое сопротивление, а более толстый провод "раздувал" габариты. В итоге, более из эстетических соображений, я остановился на 40 витках провода ПЭВ-0.25, т. к. они ровно улеглись в один слой и получилось около 80мкГ. Активное сопротивление получилось около 0.2 ом, а ток насыщения по расчетам - более 3А, что хватает за глаза.. Выходной (а заодно и входной) электролит я заменил на 100мкФ, хотя без ущерба для КПД можно уменьшить и до 47мкФ. В результате конструкция претерпела некоторые изменения, что, впрочем, не помешало ей сохранить свою компактность:

Лабораторные работы" href="/text/category/laboratornie_raboti/" rel="bookmark">лабораторную работу и снял основные характеристики схемы:

	1. Зависимость выходного напряжения, измеренного на емкости С3, от входного. Эту характеристику я снимал и раньше и могу сказать, что замена дросселя на более добротный дала более горизонтальную полочку и резкий излом.
	2. Интересно было также проследить изменение потребляемого тока по мере разряда батареек. Хорошо видна типичная для ключевых стабилизаторов "отрицательность" входного сопротивления. Пик потребления пришелся на точку, близкую к опорному напряжению микросхемы. Дальнейший спад напряжения привел к снижению опоры, а значит и выходного напряжения. Резкий спад тока потребления в левой части графика вызван нелинейностью ВАХ диодов.
	3. Ну и наконец, обещаный КПД. Здесь он измерялся уже по конечному эффекту, т. е. по рассеиваемой мощности на светодиодах. (Процентов 5 теряется на балластном сопротивлении). Производители чипа не наврали - при правильной схеме положенные 87% он дает. Правда это только при свежих батарейках. По мере роста потребляемого тока КПД, естественно, снижается. В экстремальной точке он вообще падает до уровня паровоза. Рост КПД при дальнейшем снижении напряжения практической ценности не представляет, т. к. фонарик уже находится "на издыхании" и светит очень слабо.

Глядя на все эти характеристики можно сказать, что фонарь уверенно светит при спаде питающего напряжения до 1В без заметного снижения яркости, т. е. схема фактически отрабатывает трехкратную просадку напряжения. Обычная лампочка накаливания при таком разряде батарей уже вряд ли будет пригодна для освещения.

Если что-то кому-то осталось неясным - пишите. Отвечу письмом, и\или дополню данную статью.

Владимир Ращенко, E-mail: rashenko (at) inp. nsk. su

май, 2003г..

Велофара - что дальше?

Итак, первая фара построена, испытана и "обкатана". Каковы дальнейшие перспективные направления светодиодного фаростроения? Первым этапом, наверное, будет дальнейшее наращивание мощности. Планирую постройку 10-диодной фары с переключаемым режимом работы 5\10. Ну а дальнейшее улучшение качества требует применения сложных микроэлектронных компонентов. Например, мне кажется, неплохо бы избавиться от гасящих\выравнивающих резисторов - ведь на них теряется 30-40% энергии. И стабилизацию тока через светодиоды независимо от разряженности источника хотелось бы иметь. Наилучшим вариантом было бы последовательное включение всей цепочки светодиодов со стабилизацией тока. А чтобы не увеличивать количество последовательных батарей, нужно чтобы эта схема еще и напряжение увеличивала с 3 или 4,5 В до 20-25 В. Такие вот, так сказать, ТУ на разработку "идеальной фары".
Оказалось, специально для решения таких задач выпускаются специализированные ИС. Область их применения - управление светодиодами подсветки ЖК-мониторов для мобильных устройств - ноутбуки. сотовые телефоны и т. д. Вывел меня на эту информацию Дима gdt (at) ***** - СПАСИБО!

В частности, линейку ИС различного назначения для управления светодиодами выпускает фирма Maxim (Maxim Integrated Products, Inc), на сайте которой (http://www. ) была найдена статья "Solutions for Driving White LEDs" (Apr 23, 2002). Некоторые из этих "решений" отлично подойдут для велофары:

https://pandia.ru/text/78/440/images/image015_32.gif" width="391" height="331 src=">

Вариант 1 . Микросхема MAX1848, управление цепочкой из 3х светодиодов.

https://pandia.ru/text/78/440/images/image017_27.gif" width="477" height="342 src=">

Вариант 3: Возможна другая схема включения обратной связи - с делителя напряжения.

https://pandia.ru/text/78/440/images/image019_21.gif" width="534" height="260 src=">

Вариант 5. Максимальная мощность, несколько цепочек светодиодов, микросхема MAX1698

токовое зеркало", микросхема MAX1916.

https://pandia.ru/text/78/440/images/image022_17.gif" width="464" height="184 src=">

Вариант 8. Микросхема MAX1759.

https://pandia.ru/text/78/440/images/image024_12.gif" width="496" height="194 src=">

Вариант 10 . Микросхема MAX619 - пожалуй. самая простая схема включения. Работоспособность при падении входного напряжения до 2 В. Нагрузка 50 мА при Uвх.>3 В.

https://pandia.ru/text/78/440/images/image026_15.gif" width="499" height="233 src=">

Вариант 12 . Микросхема ADP1110 - по слухам, более распространена, чем MAXы, работает начиная с Uвх=1,15 В (!!! всего одна батарейка!!! ) Uвых. до 12 В

https://pandia.ru/text/78/440/images/image028_15.gif" width="446" height="187 src=">

Вариант 14 . Микросхема LTC1044 - очень простая схема подключения, Uвх=от1,5 до 9 В; Uвых= до 9 В; нагрузка до 200мА (но впрочем, типовое 60 мА)

Как видите, выглядит все это весьма заманчиво:-) Осталось только где-то найти эти микросхемы незадорого....

Ура! Найдена ADP1руб. с НДС) Строим новую мощную фару!

10 светодиодов, с переключением 6\10, пять цепочек по два.

MAX1848 White LED Step-Up Converter in SOT23

MAX1916 Low-Dropout, Constant-Current Triple White LED Bias Supply

Display Drivers and Display Power Application Notes and Tutorials

Charge Pump Versus Inductor Boost Converter for White LED Backlights

Buck/Boost Charge-Pump Regulator Powers White LEDs from a Wide 1.6V to 5.5V Input

Analog ICs for 3V Systems

На сайте Rainbow Tech: Maxim: Приборы DC-DC преобразования (сводная таблица)

На сайте Premier Electric: Импульсные регуляторы и контроллеры для ИП без гальв. развязки (сводная таблица)

На сайте Averon - микросхемы для источников питания (Analog Devices) - сводная таблица

Питание светодиодов с помощью ZXSC300 Давиденко Юрий. г. Луганск Адрес Email - david_ukr (at) ***** (замените (at) на @) Целесообразность использования светодиодов в фонарях, велофарах, в устройствах местного и дежурного освещениям на сегодняшний день не вызывает сомнений. Светоотдача и мощность светодиодов растет, а цены на них падают. Источников света, в которых вместо привычной лампы накаливания используются светодиоды белого свечения становиться всё больше и купить их не составляет труда. Магазины и рынки заполнены светодиодной продукцией китайского производства. Но качество этой продукции оставляет желать лучшего. По этому возникает необходимость в модернизации доступных (в первую очередь по цене) светодиодных источников света. Да и заменить лампы накаливания на светодиоды в добротных фонарях советского производства тоже имеет смысл. Надеюсь, что приведенная далее информация будет не лишней. Скачать статью в формате PDF - 1,95Мб (Что это такоеКб Как известно, светодиод имеет нелинейную вольтамперную характеристику с характерной "пяткой" на начальном участке. Рис. 1 Вольт-амперная характерисика светодиода белого свечения. Как мы видим, светодиод начинает светиться, если на него подано напряжение больше 2,7 В. При питании его от гальванической или аккумуляторной батареи , напряжение которой процессе эксплуатации постепенно уменьшается, яркость излучения будет изменяться широких пределах. Чтобы избежать, этого необходимо питать светодиод стабилизированным током. А ток должен быть номинальным для данного типа светодиода. Обычно для стандартных 5-мм светодиодов он составляет среднем 20 мА. По этой причине приходится применять электронные стабилизаторы тока, которые ограничивают стабилизируют ток, протекающий через светодиод. Часто бывает необходимо запитать светодиод от одного или двух элементов питания напряжением 1,2 – 2,5 В. Для этого используют повышающие преобразователи напряжения. Поскольку любой светодиод является, по сути, токовым прибором, точки зрения энергоэффективности выгодно обеспечивать прямое управление током, протекающим через него. Это позволяет исключить потери, возникающие на балластном (токоограничительном) резисторе. Одним из оптимальных вариантов питания различных светодиодов от автономных источников тока небольшого напряжения 1-5 вольт является использование специализированной микросхемы ZXSC300 фирмы ZETEX. ZXSC300 это импульсный (индуктивный) повышающий преобразователь DC-DC c частотно-импульсной модуляцией. Рассмотрим принцип работы ZXSC300. На рисунке Рис.2 показана одна из типовых схем питания белого светодиода импульсным током с помощью ZXSC300. Импульсный режим питания светодиода позволяет максимально эффективно использовать энергию, имеющуюся в батарейке или аккумуляторе. Кроме самой микросхемы ZXSC300 преобразователь содержит: элемент питания 1,5 В, накопительный дроссель L1, силовой ключ – транзистор VT1, датчик тока – R1. Работает преобразователь традиционным для него образом. В течение некоторого времени за счет импульса, поступающего с генератора G (через драйвер), транзистор VT1 открыт и ток через дроссель L1 нарастает по линейному закону. Процесс длиться до момента, когда на датчике тока - низкоомном резисторе R1 падение напряжение достигнет величины 19 мВ. Этого напряжения достаточно для переключения компаратора (на второй вход которого подано небольшое образцовое напряжение с делителя). Выходное напряжение с компаратора поступает на генератор, в результате чего силовой ключ VT1 закрывается и энергия, накопленная в дросселе L1, поступает в светодиод VD1. Далее процесс повторяется. Таким образом, из первичного источника питания в светодиод поступает фиксированные порции энергии, которые он преобразует в световую. Управление энергией происходит с помощью частотно-импульсной модуляции ЧИМ (PFM Pulse Frequency Modulation). Принцип ЧИМ заключается в том, что изменяется частота, а постоянным остаётся длительность импульса или паузы, соответственно, открытого (On-Time) и закрытого (Off-Time) состояния ключа. В нашем случаи неизменным остаётся время Off-Time, т. е. длительность импульса, при котором внешний транзистор VT1 находится в закрытом состоянии. Для контроллера ZXSC300 Toff составляет 1,7 мкс. Это время достаточно для передачи накопленной энергии из дросселя в светодиод. Длительность импульса Ton, в течение которого открыт VT1, определяется величиной токоизмерительного резистора R1, входным напряжением, и разницей между входным и выходным напряжением, а энергия, которая накапливается в дросселе L1, будет зависеть от его величины. Оптимальным считается, когда полный период Т равен 5мкс (Toff +Ton). Соответственна рабочая частота F=1/5мкс =200 кГц. При указанных на схеме Рис.2 номиналах элементов осциллограмма импульсов напряжения на светодиоде имеет вид Рис.3 вид импульсов напряжения на светодиоде. (сетка 1В/дел, 1мкс/дел) Немного подробнее об используемый деталях. Транзистор VT1 - FMMT617, n-р-n транзистор с гарантированным напряжением насыщения коллектор-эмиттер не более 100 мВ при токе коллектора 1 А. Способен выдерживать импульсный ток коллектора до 12 А (постоянный 3 А), напряжение коллектор-эмиттер 18 В, коэффициент передачи тока 150...240. Динамические характеристики транзистора: время включения/ выключения 120/160 нс, f =120 МГц, выходная емкость 30 пф. FMMT617 является лучшим коммутационным устройством, которое можно использовать совместно с ZXSC300. Он позволяет получить высокий КПД преобразования при входном напряжении меньше одного вольта. Накопительный дроссель L1. В качестве накопительного дросселя можно использовать как промышленные SMD Power Inductor, так и самодельные. Дроссель L1 должен выдерживать максимальный ток силового ключа VT1 без насыщения магнитопровода. Активное сопротивление обмотки дросселя не должно превышать 0,1 Ом иначе КПД преобразователя заметно снизиться. В качестве сердечника для самостоятельной намотки хорошо подходят кольцевые магнитопроводы (К10x4x5) от дросселей фильтров питания использующиеся в старых компьютерных материнских платах. На сегодняшний день б/у компьютерное «железо» можно приобрести по бросовым ценам на любом радиорынке. А «железо» - это неисчерпаемый источник разнообразный деталей для радиолюбителей. При самостоятельной намотки для контроля понадобится измеритель индуктивности. Токоизмерительный резистор R1. Низкоомный резистор R1 47мОм получен параллельным соединением двух SMD резисторов типоразмера1206 по 0,1 Ом. Светодиод VD1. Светодиод VD1 белого свечения с номинальным рабочим током 150 мА. В авторской конструкции используется два четырехкристальных светодиода соединенные параллельно. Номинальный ток одного из них составляет 100 мА, другого 60 мА. Рабочий ток светодиода определен путем пропускания через него, стабилизированного постоянного тока и контроля температуры катодного (минусового) вывода, который является радиатором и отводит тепло от кристалла. При номинальном рабочем токе температура теплоотводящего вывода не должна превышатьградусов. Вместо одного светодиода VD1 также можно использовать восемь параллельно соединенных стандартный 5 мм светодиодов с током 20 мА. Внешний вид устройства Рис. 4a. Рис. 4b. Показана на Рис. 5 Рис. 5 (размер 14 на 17 мм). При разработке плат для подобных устройств необходимо стремиться к минимальным значениям емкости и индуктивности проводника соединяющий К VT1 с накопительным дросселем и светодиодом, а также к минимальным индуктивности и активному сопротивлению входных и выходных цепей и общего провода. Сопротивление контактов и проводов через которые поступает напряжение питания должно быть тоже минимально. На следующих схемах Рис. 6 и Рис. 7 показан способ питания мощных светодиодов типа Luxeon с номинальным рабочим током 350 мА Рис. 6 Способ питания мощных светодиодов типа Luxeon Рис. 7 Способ питания мощных светодиодов типа Luxeon - ZXSC300 запитана от выходного напряжения. В отличие от рассмотренной ранее схемы здесь питание светодиода происходит не импульсным, а постоянным током . Это позволяет легко контролировать рабочий ток светодиода и КПД всего устройства. Особенность преобразователя на Рис. 7 заключается в том, что ZXSC300 запитана от выходного напряжения. Это позволяет ZXSC300 работать (после запуска) при снижении входного напряжения вплоть до 0,5 В. Диод VD1 - Шотки рассчитанный на ток 2А. Конденсаторы С1 и С3 - керамические SMD, С2 и С3 - танталовые SMD.Количество светодиодов последовательно соединенных.	Сопротивление токоизмерительного резистора, мОм.	Индуктивность накопительного дросселя, мкГн.

На сегодняшний день стали доступны в использовании мощные 3 – 5 Вт светодиоды различных производителей (как именитых так и не очень).

И в этом случаи применение ZXSC300 позволяет легко решить задачу эффективного питание светодиодов с рабочим током 1 А и более.

В качестве силового ключа в данной схеме удобно использовать подходящий по мощности n-канальный (работающий от 3 В) Power MOSFET, можно также использовать сборку серии FETKY MOSFET (с диодом Шотки в одном корпусе SO-8).

С помощью ZXSC300 и нескольких светодиодов можно легко вдохнуть вторую жизнь в старый фонарь. Модернизации был подвергнут аккумуляторный фонарь ФАР-3.

Рис.11

Светодиоды использовались 4-х кристальные с номинальным током 100 мА - 6 шт. Соединены последовательно по 3. Для управления световым потоком применены два преобразователя на ZXSC300, имеющих независимое вкл/выкл. Каждый преобразователь работает на свою тройку светодиод.

Рис.12

Платы преобразователей выполнены на двухстороннем стеклотекстолите, вторая сторона соединена с минусом питания.

Рис.13

Рис.14

В фонаре ФАР-3 в качестве элементов питания используются три герметичных аккумулятора НКГК-11Д (KCSL 11). Номинальное напряжение этой батареи 3,6 В. Конечное напряжение разряженной батареи составляет 3 В (1 В на элемент). Дальнейший разряд нежелателен т. к. это приводит к сокращению срока службы батареи. А дальнейший разряд возможен - преобразователи на ZXSC300 работают, как мы помним, вплоть до 0,9 В.

Поэтому для контроля напряжения на батарее было спроектировано устройство, схема которого показана на Рис. 15.

Рис.15

В данном устройстве используется недорогая доступная элементная база. DA1 - LM393 всем известный сдвоенный компаратор. Опорное напряжения 2,5 В получаем с помощью TL431 (аналог КР142ЕН19). Напряжение срабатывания компаратора DA1.1 около 3 В задаётся делителем R2 - R3 (для точного срабатывания возможно потребуется подбор этих элементов). Когда напряжение на батареи GB1 снижается до 3 В загорается красный светодиод HL1, если напряжение больше 3 В то HL1 гаснет и загорается зеленый светодиод HL2. Резистор R4 определяет гистерезис компаратора.

Печатная плата устройства контроля показана на Рис. 16 (размер 34 на 20 мм).

Если у вас возникли трудности с приобретением микросхемы ZXSC300, транзистора FMMT617 или низкоомных SMD резисторов 0,1 Ом, можно обращаться к автору на e-mail david_ukr (аt) *****

Вы можете приобрести следующие компоненты (доставка почтой)

	Элементы	Количество	Цена, $	Цена, грн
	Микросхема ZXSC 300 + транзистор FMMT 617
	Резистор 0,1 Ом SMD типоразмер 0805
	Печатная плата Рис. 8

Скачать статью в формате PDF - 1,95Мб Скачать статью в формате DjVU (Что это такоеКб

Делаем фонарик на светодиодах своими руками

Разобраться, от каких параметров зависит работа фонарика, одинаково важно тем, кто хочет подобрать себе готовую модель, и желающим спроектировать устройство своими руками (будь то брелок-фонарик со светодиодом, карманный, налобный или походный вариант). Ремонт фонариков преимущественно зависит от их устройства, а замена некоторых элементов требует особых навыков. Яркий – вовсе не единственное определение для качественного устройства.

Первым делом следует обозначить назначение фонарика. Вряд ли возможно выделить универсальное устройство, одинаково эффективное в любых условиях. В конце концов, маленький карманный фонарик никогда не сравнится с мощным стационарным оборудованием, а самодельные приборы далеко не всегда превосходят уже готовые (даже китайского производства), и дело не только в том, как был подобран светодиод.

Габариты

Определиться с размерами фонаря необходимо в 2-х случаях: чтобы иметь возможность носить его с собой (в кармане, сумке и т.д.), и чтобы правильно рассчитать корпус при собственноручном составлении схемы.

Габариты также нужно знать при подборе аксессуаров. Налобный фонарь носят на специальной ленте, а походный – на клипсе или в матерчатом чехле (на поясе).

Параметры светового потока

Зачастую, требуется именно самый яркий фонарь, но не всегда большое количество люменов полностью определяют этот показатель. Не менее важная роль отводится углу рассеивания освещения. С освещением небольшой области может справиться и простой брелок-фонарик со светодиодом или любой карманный вариант. Чем уже луч – тем дальше может светить прибор, например, налобный фонарик для походов.

Важно: Линза может в корне изменить характеристики устройства. Схема работы фокусируемых фонарей довольно проста: положение линзы регулирует ширину и наклон луча по мере своего приближения/отдаления от светодиода.
Подбор самого светодиода

Именно источник света определяет большинство показателей фонарика (насколько он яркий). На работу устройства влияет не только сам светодиод, но также величина его рабочего тока. Силу тока нужно учитывать, чтобы ненароком не спалить девайс, ведь ремонт фонаря не всегда к месту. Светодиод и их цепочки могут по-разному группироваться, чтобы увеличить дальность или площадь охвата (самый большой обычно располагается ближе к центру).

Работа в автономном режиме

Длительность работы – весьма относительная величина. Она обусловлена не только выбором аккумулятора, но и режимом фонарика, за который отвечает светодиод. Как для самодельных устройств, так и для готовых, можно вмонтировать таймер для экономии энергии. Автономный режим может исчисляться часами (карманный и налобный фонарики) и даже сутками (аварийные и поисковые), на этот промежуток влияют преимущественно основные характеристики.

Виды элементов питания

Аккумуляторы различаются в зависимости от принципа получения энергии, среди наиболее популярных типов можно выделить такие:

• литиевые (Li-Ion);
• никель-металлогидридные (NiMH);
• никель-кадмиевый (NiCd);
• свинцово-кислотные;
• литий-полимерные (Li‑pol);
• никель-цинковые (NiZn).

Маленький фонарик (карманный или налобный) может работать и на обычных пальчиковых батарейках, в других случаях тип аккумулятора лучше подбирать исходя из общих требований, чтобы ремонт или замена батареи не стала нерешаемой задачей.

Режимы работы

Чем проще прибор – тем меньше режимов у него в арсенале. Самый простой яркий брелок-фонарик со светодиодом, карманный и налобный фонари, как правило, имеют не больше одного. Чем сложнее система – тем больше вероятность отказа одной из составляющих, т.е. тем чаще им требуется ремонт.

Классификация режимов:

• яркостные (минимальный-средний-максимальный);
• сигнальные (стробные);
• программируемые (настраиваются пользователем вручную).

Подверженность влиянию внешних факторов

Сама схема и светодиод должны быть защищены от ударов, тряски, попадания пыли и грязи. Для более серьезных устройств лучше обеспечить влагостойкость. Это бывает достаточно сложно не только при самостоятельной сборке, но и после приобретения готовых моделей. Водостойкость лучше проверять заранее, особенно на фонариках китайского производства, чтобы иметь возможность вовремя осуществить ремонт.

Расположение креплений

Фонарик должен быть удобными в эксплуатации. Для этого нужно заранее продумать, как будет составлена схема - расположение кнопок, ответственных за то, как работает светодиод, вспомогательные линзы и рассеиватели. Важно иметь возможность отрегулировать крепление (налобный или вело-фонарь), плотность зажима и др.

Стабилизация тока

Режим работы фонаря на светодиодах напрямую зависит от подаваемого тока, остальные характеристики при этом могут быть схожими. Устройства стабилизированного считаются более яркими и стабильными, но при разрядке быстро гаснут. Нестабилизированный же фонарь менее яркий, зато лампы гаснут постепенно, со временем сбавляя свою яркость до 0.

Разобравшись в параметрах устройства, становится намного проще не только подобрать интересующий вид фонарика (карманный, налобный, навесной, брелок-фонарик со светодиодом), но и определиться с требуемыми элементами, если есть собственная схема и подобран соответствующий светодиод, а также осуществить частичный ремонт устройства.