Модернизация фонарика своими руками

Добавил пользователь Владимир З.
Обновлено: 19.09.2024

Искренне рады видеть Вас на нашем независимом проекте о фонарях и осветительной технике!

Что Вам даст регистрация на нашем проекте:

- Возможность участия во всевозможных акциях, конкурсах и лотереях постоянно проходящих на форуме
- Возможность пользоваться скидками и бонусами, которые предоставляют различные популярные магазины специально для наших форумчан
- Возможность побывать в роли тестеров новейших разработок фонарей и их комплектующих
- Возможность неограниченного доступа к закрытой технической информации и некоторым интересным разделам форума
- Возможность полного отключения рекламы на форуме
- Возможность настройки форума по своему вкусу и предпочтениям (подробнее тут)
- Возможность использовать полноценный высокоточный "поиск" по форуму (для гостей он закрыт во избежание излишней нагрузки)

и много других приятных привилегий

Зарегистрироваться Вы можете следующими способами: при помощи стандартной формы регистрации или при помощи сервиса единой авторизации OpenID (подробнее тут) .

Надеемся, что Вам у нас понравится!

Для поиска нажмите Ctrl+F

Помните, что оглавление далеко не каждый день обновляется, а новые темы появляются каждый день, так что в оглавлении может быть далеко не всё.

Доброго времени суток.
За окном снег и холод, на выходных работы особо нет, есть свободное время. Дошли руки до фонарного вопроса.
В одной из своих публикаций я показал свой налобник.

Купил из интереса, СОВ светодиоды, маленький корпус, дешевый страшно. Питается от 3 минипальчиков. Проблема в том, что, несмотря на экономичность светодиодов в сравнении с лампочками (прошлый век), заряда хватает на 5-6 часов, потом ощутимо меркнет. К тому же свет рассеивается, что не всегда удобно.
Решение — пытаемся модернизировать.
Вскрываем.

Начинки нет. Ультрабюджетная версия. Отсек питания, кнопка и СОВ светодиод с маркировкой YJ -08. Поиск результата не дал.
Замеры на весьма подсевших батарейках (4 Вольта)

Ток потребления

Чуть свежее (4,3 Вольта)

Ток Уже

Ого.
Познее мерил на свежачке, фоткать уже не стал.
Жрет 400мА.
Понятно, почему батареек надолго не хватает.
Демонтируем панельку СОВ
Рисуем и травим новую платку. Получилось не ахти не вид, но работоспособно.

Светодиоды 5 мм, 4 штуки, ток потр. 20 мА, падение напряжения 3-3,6 В, сверхяркие, 15000-18000 mcd.
Включение параллельное, не каждый светик по резистору, который гасит лишнее напряжение,
При таком включении напряжение одно и тоже, ток суммируется. Резистор ограничивает ток на уровне 15-18 мА, светодиоды дольше проживут.
Ток потребления меньше 60 мА.

Светики имеют угол свечения 20 градусов. Вопреки линейному расположению светят пучком.

Светим на градусник с 1,5 метра.

Вообще, в обзорах фонарной продукции много уделяют внимания разным мелочам, но самое главное — КАК ОНО СВетит, упускают.

Второй кандидат.
Выжать из батарейки все — питание светодиода от одной АА или ААА. Для питания светика надо минимум 3 В.
Классическая схемка блокинг генератора.

Трансформатор. Желательно в термоусадку засунуть или термоклеем, как я, дабы ничего не болталось. Батарейка ААА для масштаба.

Кусок макетки с требухой. Не люблю я макетки, но с платой морочится лень. Эксперимент же

Корпус из 2 фонариков, побывавших в детских руках.
Собираем в кучу. Вставляем 1 подсевшую минипальчик

Ух ты. Светит.

И неслабо вроде

Светодиод с этого фонаря.

Что намерял мультиметр
Напряжение на светодиоде при включенном (Постоянка)

При выключенном Светике (отпаял)
Постоянка

А если переменка? (Трансформатор, импульсы, вся фигня)

Опа. Пока знаний в электронике маловато, чтоб осознать принцип и где чего не так меряю.Или так.
Одно. СВЕТОДИОД СВЕТИТ. По отзывам будет светить до 0,8 вольта.

Можно использовать и китайские чудеса.
Your text to link.
Но таких самопалок при БП можно налепить кучу и даром.

Можно и несколько маломощных подключать последовательно, напруга позволяет.
Пример

Резонный Вопрос — почему не впихнул в налобник повышатель. Во первых — эксперимент, во вторых в налобнике нет места. Хотя, если выкинуть 1 батарейку, то можно попробовать, но это позже.

Разное

В статье описывается 2 варианта переделки ручных фонариков путем замены излучателя на светодиодный, и использования (в одном варианте) DC/АС преобразователя.

Корпуса фонариков не имели существенных повреждений, что говорило об их достаточно аккуратной эксплуатации, чего нельзя было сказать о состоянии внутренних элементов конструкции.

Измерения штатных диодных сборок с 1ремя выводами, проведённые мультиметром, показали их неисправность. Поиск АК Д-0.1 в магазинах и интернете не дал положительных результатов. Стало очевидно, что фонарик придётся реанимировать, применив АК, которые имелись на данный момент в продаже.

Сносно под внутренние конструктивы корпуса АКФ подходили только АК от имеющейся в продаже АКБ для переносных трубок (радио удлинителей) стационарных телефонов, в состав которой входят 3 Ni-Cd АК с ёмкостью 300 мА*ч и габаритами входящих в них АК (диаметр 14 мм, высота 28 мм).

Поскольку купленная батарея состояла из трёх АК, было решено проверить в практической эксплуатации два варианта реанимации.

В первом, и самом простом варианте реанимации в АКФ были:

изменена схема (рис.1);
установлены элементы схемы выпрямителя
R1, R2.C1, VD1. VD2;
индикатор тока заряда VD3, R3 АК на светодиоде VD3;
два АК из упоминавшейся ранее АКБ;
в излучателе заменена лампочка накаливания 3.5 В 0.15 А на лампочку накаливания 2.5 В 0.068А.

Позитив этого варианта реанимации – увеличение ёмкости АК в три раза по сравнению с базовой. Уменьшение тока излучателя вдвое при вполне удовлетворительной визуальной разборчивости печатаемых предметов. Во втором, более сложном варианте реанимации АКФ была полностью изменена схема (рис.2).

В фонарик установлены элементы схемы выпрямителя R1. R2, С1, VD1, VD2, и индикации тока заряда VD3, R3 АК на светодиоде VD3, и один АК (третий АК от упомянутой ранее купленной АКБ) вместо двух. Изготовлен излучатель на сверхьярком белом светодиоде. Изготовлен транзисторный преобразователь напряжения для его питания [1].

Позитив этого варианта реанимации – использование всего одного АК, существенное увеличение времени работы АКФ, а так же улучшение эксплуатационных свойств в целом за счёт применения эффективного излучателя со спектром излучения, улучшающим визуальную разборчивость освещаемых предметов.

Как видно из рис.1 и рис.2, в режиме заряда АК напряжение сети 230 В через балластный конденсатор С1 поступает на однополупериодный выпрямитель на диодах VD 1 и VD2. выпрямляется, и через схему индикации тока заряда на резисторе R3 и диоде VD3 на АК. Схемы выпрямителя и индикатора тока заряда для рис. 1 и рис.2 – аналогичны.

При включении фонаря рис.2 напряжение от АК через выключатель SA1 поступает на DC / АС преобразователь, собранный по схеме блокинг-генератора. Баланс фаз в генераторе обеспечен конструктивно намоткой и соединением обмоток I и II между собой трансформатора Т1. Баланс амплитуд обеспечен числом витков базовой обмотки трансформатора Т1, и смещением транзистора по постоянному току через резистор R4.

Увеличение выходного напряжения в преобразователе происходит за счёт суммирования на коллекторе транзистора VT1 напряжения питания и напряжения противо ЭДС, возникающей после закрывания транзистора VT1, которое ограничено на уровне 3.2 – 3.4 В светодиодом VD6, работающим в режиме стабистора. Форма напряжения на светодиоде VD6 – униполярные импульсы с частотой около 110 кГц.

Конденсаторы С2 и С3 установлены в схему для уменьшения внутреннего сопротивления источника питания (АК), что в целом способствует улучшению работы преобразователя.Цепочка из последовательно включённых диода VD4 и стабилитрона VD5 служит для ограничения значения напряжения на светодиоде VD6 на уровне 5 В от перенапряжений, возникающих при переходных процессах, происходящих во время установки и отключении АКФ от сети при включенном выключателе SA1.

Конструкция фонарика аккумуляторного Люкс

В первом и втором вариантах реанимации в корпусе АКФ, с противоположной выключателю SA1 стороны корпуса, симметрично линии разъёма были просверлены отверстия диаметром 4.8 мм под светодиод VD3. Схемы выпрямителя и индикаторов тока заряда смонтированы навесным монтажом.

Преобразователь и АК

В связи с простотой схемы преобразователя напряжения, монтаж его элементов для удобства присоединений соединительных проводников выполнен на плате из электрокартона толщиной 1 мм с размерами 14×28 мм. Транзистор VT1, трансформатор Т1, и резистор R1, для достаточной изначальной фиксации, приклеены клеем к плате.

Выполнение монтажа деталей преобразователя показано на примере резистора R1 (рис.3). Как видно из рис.3, он выполнен при помощи монтажных скобок поз. 2 и 4

изготовленных и сформированных из отрезков провода 0.4 мм, которые продеты через отверстия, которые проколоты шилом в плате (рис.3, поз.6), и к которым в дальнейшем припаиваются соединяющие проводники (рис.3. поз.1 и 5).

Для изолирования подузла от штатных контактных пластин АКФ и надёжной фиксации как его, так и самих контактных элементов, между торцами подузла и контактными элементами установлены прокладки из электрокартона.

Монтаж остальных деталей схемы второго варианта реанимации АКФ выполнен навесным способом. Соединение подузла и остальных элементов схемы выполнены гибкими монтажными проводниками. Достаточный для практической эксплуатации прижим элементов обеспечивается установкой между половинками корпуса АКФ прокладки из прочного поролона при его сборке.

Излучатель

Конструкцией излучателя АКФ предусмотрено использование лампочки накаливания с резьбовым цоколем рис.4, поз.1. с расположением её нити накала в его фокусе. Юстировка светового потока осуществлялась механическим перемещением отражателя относительно корпуса.

Светодиод VD6 был смонтирован так же в цоколе от негодной лампочки, и присоединен к нему согласно рис.4, поз.2. при помощи пайки. При монтаже светодиодного излучателя, расстояние от торца цоколя до кристалла светодиода (рис.4, размер А) так же было выдержано.

Для достижения этого, в первом приближении, к укороченным выводам светодиода были припаяны отрезки монтажного провода с диаметром около 0 4 мм. с последующим их припаиванием к цоколю. По надобности они подгибались до достижения нужного взаимного расположения кристалла светодиода и цоколя до достижения максимальной интенсивности светового потока.

Изначально в излучатель был установлен имеющийся б/у импортный светодиод (рис.4 поз.2) диаметром 4.8 мм и высотой 8.9 мм. Изготовленный излучатель при установке в фонарик работал вполне сносно, но было отмечено слабое влияние фокусировки на световой поток при перемещении по резьбе корпуса АКФ штатного отражателя. При более внимательном изучении литературы по светодиодам было обращено внимание на декларируемые производителем различия в значении угла излучения кристалла.

Поскольку определение марки светодиода в связи с отсутствием нанесённой производителем маркировки дело неблагодарное, пришлось экспериментировать. Был собран второй излучатель. В него был установлен светодиод (рис.4 поз.З) с диаметром 4.8 мм и высотой 4.5 мм (тоже б/у).
В результате такой замены (больший угол излучения светодиода VD6) фокусировка излучения АКФ значительно улучшилась.

Детали

Транзистор VT1 – КТ315с любой буквой, или другой кремниевый, с малым напряжением насыщения, например. КТ503. КТ630. КТ817Б. КТ342 с любой буквой. В авторском варианте экземпляр транзистора VT1 специально не подбирался.

Трансформатор Т1 намотан на ферритовом кольце с размерами К 10x6x5 от неисправной компактной люминесцентной лампы, обмотки I и II имеют по 10 витков в каждой обмотке. Диаметр провода обмоток 0.35 мм.

Намотка обмоток на кольцо проведена при помощи челнока, одновременно двумя проводниками, которые уложены по внутреннему диаметру магнитопровода равномерно, виток к витку до заполнения. Взаимное соединение обмоток (фазировка) трансформатора Т1 – в соответствии со схемой, показанной на рис.3. Начало каждой обмотки на схеме помечено точкой.

Диоды VD1-VD2 – в соответствии со схемой, или типа КД521, КД522, 4148, 1N4004 -1N4007.Вместо упомянутых светодиодов VD6 можно использовать СМД светодиоды с рабочим напряжением 3.2 – 3.4В, например, от светодиодной ленты, смонтировав их в цоколе аналогично, на проводниках диаметром 0.4 мм. Конденсатор С1 – в соответствии со схемой, или другого типа, с напряжением не менее 400 В.

Выводы

Реанимированные АКФ как по освещённости, так и по экономичности вполне устроили садоводов, которым приходится часто пользоваться фонариком в тёмное время суток АКФ без верхней крышки, реанимированный по второму варианту, показан на Фото в начале статьи.

Ручной фонарик – необходимый в быту и на производстве инструмент. Там, где освещения недостаточно, он поможет выполнить работу, найти неисправность, отыскать упавший или закатившийся предмет. Чтобы отремонтировать вышедший из строя светильник или модернизировать его, необходимо знать его электрическую схему.

Как устроен ручной фонарик

Устройство фонарика несложное. Он состоит из батарейного отсека и отсека с излучателем и рефлектором, а также выключателя питания.

Такое наполнение не изменилось со дня изобретения карманного электрического светильника, хотя элементная база поменялась кардинально.

Схема простейшего фонарика

Электрическая принципиальная схема простого карманного фонарика состоит всего из трех элементов:

батарейки (или нескольких);
выключателя питания;
лампочки накаливания.

Схема фонарика на светодиодах

В современных условиях лампы накаливания интенсивно вытесняются светодиодами. Они не выдержали конкуренции из-за более низкого КПД и меньшего срока службы. В переносных ручных светильниках полупроводниковые светоизлучающие элементы также получили широкое распространение. Но просто взять и заменить лампочку светодиодом (или матрицей из светодиодов) не получится. Нужно устройство, которое ограничило бы ток через полупроводниковые элементы. Оно называется драйвером и представляет собой электронный стабилизатор тока.

Недостатком такой схемы является невысокая ремонтопригодность такого фонаря – для восстановления электронной схемы потребуется квалифицированный мастер и соответствующее лабораторное оборудование.

Драйвером может служить обычный резистор, который ограничит ток и погасит излишки напряжения. Но на сопротивлении будет бесполезно теряться достаточно большая мощность. Для фонаря с питанием от сети этот факт не важен, а для светильника с батарейным или аккумуляторным питанием такой недостаток может оказаться критическим.

Важно! В конструкцию светодиодного фонаря добавляется еще один элемент – теплоотводящий радиатор. Хотя излучение светодиодов принципиально не связано с нагревом, но закон Джоуля-Ленца не обойти. При прохождении тока через излучающие элементы выделяется тепло. Если не принять мер, то перегрев LED заметно снизит срок их службы.

Схема налобного фонаря

Популярная конструкция светодиодного фонаря – налобная. Такой светильник позволяет полностью освободить руки и направлять луч света в нужное место поворотом головы: вслед за взглядом. Это удобно при ремонте автомобиля, при прогулках по затемненным территориям и т.д.

Схема такого светильника строится по принципу:

управляющая схема (отвечает за переключение режимов);
буферный усилитель;
транзисторный ключ для включения светодиода.

Один из вариантов такого устройства – когда блок управления выполнен на стандартном микроконтроллере (например, ATtiny85), в который зашита программа управления режимом излучателя, промежуточным усилителем служит операционный усилитель OPA335, а в качестве ключа используется полевой транзистор IRLR2905.

Такая схема недорога, надежна, но имеет технологический недостаток: перед установкой надо программировать контроллер. Поэтому при массовом производстве в качестве блока управления используется специализированная микросхема FM2819 (на корпус может быть нанесено сокращенное обозначение 819L). Этот чип может включать и выключать светоизлучающий элемент, и запрограммирован на четыре режима:

максимальная яркость;
средняя яркость;
минимальная яркость;
стробоскоп (мигающий свет).

Режимы переключаются циклически коротким нажатием на кнопку. Длительное нажатие переводит фонарь в режим SOS. Изменить программу нельзя (по крайней мере, в даташите не говорится о такой возможности). Микросхема не требует промежуточного усилителя, но очень мощные светодиоды подключать напрямую к выходу нельзя – есть ограничение по нагрузке (и есть защита от ее превышения).

Поэтому мощные элементы подключаются через ключ. В большинстве случаев им служит полевой транзистор, допускающий длительную работу с большим током в цепи стока, например FDS9435A производства Fairchild или других аналогичных, которые можно выбрать по параметрам из таблицы характеристик FDS9435A.

Структура	Максимальное напряжение затвор-исток, В	Сопротивление канала в открытом состоянии	Максимальная рассеиваемая мощность, Вт	Наибольшй ток стока в постоянном режиме, А
Р-канал	25	0,05 Ом при 5,3 А, 10 В	2,5	5,3

Схема фонарика сводится всего к двум активным элементам и обвязке из нескольких конденсаторов и резисторов (плюс аккумуляторные элементы и матрица из светодиодов, само собой).

Схема аккумуляторного фонарика с зарядкой от сети 220

Удобнее и экономнее питать фонарь не от батареек, а от аккумуляторов, которые можно заряжать. Еще удобнее иметь такой светильник, возобновлять заряд элементов которого можно не извлекая их из корпуса. Достаточно просто подключить фонарик к однофазной сети 220 В.

Здесь к обычной схеме добавлены элементы:

двухполупериодный выпрямитель на диодах VD1, VD2 (также может быть собран по мостовой схеме);
балластный конденсатор для гашения излишнего напряжения С1 с разрядным сопротивлением R1;
резистор R2 для ограничения тока заряда аккумулятора;
цепочка R4VD5 для индикации подключения к питающей сети.

Важно! У таких бестрансформаторных схем есть существенный недостаток. При случайном прикосновении к любой точке цепи есть риск оказаться под напряжением. Применение же сетевого понижающего трансформатора приведет к значительному увеличении массогабаритных характеристик.

Поэтому такая схема встречается все реже. Для зарядки аккумуляторов без их извлечения используются внешние источники питания с низким выходным напряжением (включая зарядку от устройства, совместимого со стандартом USB).

Модернизация фонарей

При внимательном рассмотрении схемы фонаря из предыдущего раздела становится очевидным, что светодиод VD5 горит всегда при подключении к сети 220 В. Его свечение не зависит от заряда и даже наличия аккумуляторов. Чтобы устранить этот недостаток, индицирующую цепочку надо включить в цепь заряда батареи. Для этого надо установить резистор R5 мощностью 0,5 Вт с таким расчетом, чтобы при токе в 100 мА на нем падало около 3 В (около 30 Ом). Индицирующую цепочку надо подключить параллельно с соблюдением полярности.

Все изменения и дополнения показаны синей линией. После переделок светодиод будет гореть только при наличии тока заряда (при выключенном питании излучающей матрицы!)

Проверка работоспособности

Если китайский фонарик вышел из строя, можно попытаться найти неисправный элемент и заменить его либо отремонтировать. Алгоритм поиска показан на примере светильника с зарядкой от сети.

Если фонарь не светит, при включении в сеть индикатор не горит, надо проверить, приходит ли 220 В на схему. Для этого надо измерить переменное напряжение в точке 1. Если напряжения нет, надо проверить сетевой шнур и разъем.
Если все в порядке, светодиод должен гореть. Если нет – проверить его цепь, а также диод VD2 на предмет короткого замыкания.
Далее надо извлечь аккумуляторы и проверить постоянное напряжение в точке 2 – оно должно быть примерно равно напряжению аккумуляторов. Если нет – проверить исправность диодов VD1, VD2.
Если все в порядке, вероятно, неисправны аккумуляторы. Надо проверить напряжение на них.
Если дело не в этом, надо проверить исправность выключателя, прозвонив его тестером в режиме звуковой проверки (при выключенном из сети устройстве и извлеченных аккумуляторах!).
Если и тут все нормально, неисправность надо искать в драйвере или в светодиодной матрице.

При наличии небольших знаний в электротехнике модернизировать или починить ручной фонарик несложно. Главное, разобраться в его устройстве.

Читайте также: