Драйвер для світлодіодного ліхтаря: широкий асортимент продукції

Світлодіодні ліхтарі, як і будь-які інші електричні джерела світла (світильники, лампи та ін.), здатні повноцінно та безперебійно функціонувати в тому випадку, якщо є пускорегулюючий пристрій – драйвер. Завдяки такому сучасному та інноваційному пристрої прилади можуть працювати практично вічно. У спеціалізованому інтернет-магазині ForLed представлено колосальний асортимент продукції. У нас кожен бажаючий зможе купити драйвер для ліхтаря, а також усі необхідні комплектуючі для нього. Сучасний світ - століття світлодіодів і тому джерела живлення користуються широким попитом і затребуваністю. Крім того, драйвер ліхтарика виконує низку важливих функцій.

По-перше, завдяки йому споживачі значно економлять кошти на придбання нових електричних пристроїв, які в кілька разів дорожчі за сам драйвер;

По-друге, за допомогою них світлодіодні ліхтарі можуть повноцінно та безперебійно функціонувати практично вічно.

Каталог продукції інтернет-магазину ForLed пропонує колосальний асортимент пускорегулюючих елементів, що відрізняються за виробником, вхідною напругою (від 1-3В до 7-30В), вихідним струмом (від 300 мА до 5000 мА), типу (лінійні, імпульсні та підвищуючі). У будь-якому випадку, кожен представлений автономне джерело живлення відрізняється бездоганною якістю, надійністю, безпекою, тривалим терміном експлуатації, а також простотою в роботі. Такий пристрій здатний повною мірою забезпечити повноцінну та безперебійну роботу світлового приладу. Купити драйвер для світлодіодного ліхтарика будь-якого формату можна в інтернет-магазині ФорЛед за справедливою та демократичною ціною. Крім основного джерела живлення, у каталозі є необхідні комплектуючі до нього.

Драйвери для світлодіодних ліхтариків: на що слід звернути увагу

Для того, щоб правильно вибрати автономне джерело живлення, необхідно знати основні характеристики ліхтаря, а саме:

Напруга в;

Величина максимального струму мА;

За рахунок чого відбувається живлення джерела світла: акумулятор чи батарейки;

Механізм управління: магнітний повзунок, звичайна силова, тактова кнопка без фіксації та ін.;

А також діаметр та висота драйвера.

Представлені в асортименті пускорегулюючі пристрої можуть мати кілька режимів яскравості, містити інформацію про розряд акумуляторної батареї, а також відрізнятися пам'яттю режимів. Такі різновиди роблять драйвера більш функціональними та зручними у використанні. Як стандартні режими (не розширені) виділяють кілька різновидів: строб, середній і максимальний. В інтернет-магазині ForLed кожен охочий може детальніше ознайомитись з асортиментом та купити драйвери для світлодіодних ліхтарів в Україні за вигідною ціною. У разі виникнення запитань чи необхідності отримати професійну консультацію, відповідальні менеджери завжди готові надати кваліфіковану допомогу: докладніше розповісти про характеристики того чи іншого драйвера, а також запропонувати правильну модель джерела живлення. Крім того, у каталозі продукції представлені всі необхідні комплектуючі для ліхтариків.

Імпульсний драйвер для живлення світлодіодів: переваги використання

Купити драйвер для світлодіодного ліхтаря будь-якого типу: лінійний, що підвищує або імпульсний можна в інтернет-магазині ФорЛед. Останній різновид набув більш широкого поширення завдяки високому рівню ККД (близько 95%), а також його компактності. Пристрої такого типу здатні на виході створювати високочастотні імпульси струму, що сприятливо впливає на світлодіодні джерела світла. Такий сучасний та функціональний драйвер для ліхтарика купити в Україні можна у нас за демократичною та розумною ціною.

» розглядалося, зокрема, зміна світлодіодної матриці в отриманому ліхтарику. Метою доопрацювання було підвищення надійності джерела світла за рахунок зміни схеми підключення світлодіодів з паралельного включення на комбіноване.

Світлодіоди набагато вимогливіші до джерела живлення, ніж інші джерела світла. Наприклад, перевищення струму на 20% скоротить термін їхньої служби у кілька разів.

Основною характеристикою світлодіодів, що визначають яскравість їхнього світіння, є не напруга, а струм. Щоб світлодіоди гарантовано відпрацювали заявлену кількість годин, необхідний драйвер, який стабілізує струм світлодіодів, що протікає через ланцюг, і довго збереже стійку яскравість світла.

Для малопотужних світловипромінюючих діодів, можливо їх використання без драйвера, але в цьому випадку його роль виконують обмежувальні резистори. Таке підключення було використане у наведеній вище саморобці. Це просте рішення захищає світлодіоди від перевищення допустимого струму в межах розрахункового джерела живлення, але стабілізація при цьому відсутня.

У цій статті розглянемо можливість удосконалити наведену вище конструкцію та підвищити експлуатаційні властивості ліхтаря з живленням від зовнішнього акумулятора.

Для стабілізації струму через світлодіоди додамо в конструкцію ліхтаря простий лінійний драйвер - стабілізатор струму зі зворотним зв'язком. Тут струм є провідним параметром, а напруга живлення світлодіодного складання може автоматично змінюватись у певних межах. Драйвер забезпечує стабілізацію вихідного струму при нестабільному вхідному напрузі або коливаннях напруги в системі, причому підстроювання струму відбувається плавно, не створюючи високочастотних перешкод властивих імпульсним стабілізаторам. Схема такого драйвера дуже проста у виготовленні та налаштуванні, але менший ККД (близько 80%) є за це платою.

Для виключення критичного розряду джерела живлення (нижче 12 В), що є особливо небезпечним для літієвих акумуляторів, в схему додатково введемо індикацію граничного розряду або вимкнення акумулятора за низької напруги.

Виготовлення драйвера

1. Для вирішення зазначених пропозицій виготовимо наступну схему живлення світлодіодної матриці.

Струм живлення світлодіодної матриці проходить через регулюючий транзистор VT2 та обмежувальний опір R5. Струм через керуючий транзистор VT1 задається підбором опору R4 і може змінюватися в залежності від зміни падіння напруги на резисторі R5, що також використовується як резистор струмового зворотного зв'язку. При збільшенні струму в ланцюжку - світлодіоди, VT2, R5, з якоїсь причини збільшується падіння напруги на R5. Відповідне збільшення напруги з урахуванням транзистора VT1, відкриває його, зменшуючи цим напруга з урахуванням VT2. А це прикриває транзистор VT2, зменшуючи та стабілізуючи цим струм через світлодіоди. При зменшенні струму на світлодіодах та VT2 процеси протікають у зворотному порядку. Таким чином, за рахунок зворотного зв'язку, при зміні напруги на джерелі живлення (з 17 до 12 вольт) або можливих змін параметрів схеми (температура, вихід з ладу світлодіода) струм через світлодіоди постійний протягом всього періоду розряду акумулятора.

На детекторі напруги, спеціалізованій мікросхемі DA1, зібрано пристрій контролю напруги. Мікросхема працює в такий спосіб. При номінальній напрузі мікросхема DA1 закрита і знаходиться в черговому стані очікування. При зменшенні напруги на виведенні 1, підключеному до контрольованого ланцюга (в даному випадку - джерело живлення), до певного значення, висновок 3 (всередині мікросхеми) з'єднується з виведенням 2, підключеним до загального дроту.

Наведена вище схема має різні варіанти включення.

Варіант 1.Якщо до висновку 3 (точка А) підключити індикаторний світлодіод (LED1 – R3) з'єднаний з позитивним дротом (див. принципову схему), отримаємо індикацію граничного розряду акумулятора. У разі зниження напруги живлення до певного значення (у нашому випадку 12 В) світлодіод LED1 увімкнеться, сигналізуючи про необхідність заряду акумулятора.

Варіант 2.Якщо точку А з'єднати з точкою Б, то при досягненні низької напруги (12 В) на акумуляторі отримаємо автоматичне відключення світлодіодної матриці від живлення. Детектор напруги, мікросхема DA1, при досягненні контрольної напруги, з'єднає базу транзистора VT2 із загальним дротом та закриє транзистор, відключивши світлодіодну матрицю. При повторному включенні ліхтаря на низькій напрузі (менше 12 В), світлодіоди матриці спалахують на пару секунд (за рахунок заряд/розряд С1) і знову гаснуть, сигналізуючи про розряд акумулятора.

Варіант 3.При об'єднанні варіантів 2 і 3 при відключенні світлодіодної матриці включиться індикаторний світлодіод LED1.
Основні переваги схем на детекторі напруги, простота схемного підключення (практично не потрібні додаткові деталі обв'язки) та надзвичайно низьке енергоспоживання (частки мікроампера) у черговому стані (в режимі очікування).

2. Збираємо драйверову схему на монтажній платі.
Виконуємо монтаж VT1, VT2, R4. Підключаємо, як навантаження, світлодіодну матрицю, розглянуту на початку статті. У ланцюг живлення світлодіодів вмикаємо міліамперметр. З метою можливості перевірки та налаштування схеми на стабільній та певній величині напрузі, підключаємо її до регульованого джерела живлення. Підбираємо опір резистора R5, що дозволяє стабілізувати струм через світлодіоди у всьому діапазоні планованого регулювання (з 12 до 17 В). З метою підвищення ККД, спочатку був встановлений резистор R5 номіналом 3,9 ома (див. фото), але стабілізація струму у всьому діапазоні (при фактично встановлених деталях) зажадала установки номіналу в 20 ом, так як не вистачало напруги для регулювання VT1 з- за малого струму споживання світлодіодної матриці.

Транзистор VT1 бажано підібрати з більшим коефіцієнтом передачі струму бази. Транзистор VT2 повинен забезпечити допустимий струм колектора, що перевищує струм світлодіодної матриці та робочу напругу.

3. Додаємо на монтажну плату схему індикатора – обмежувача граничного розряду. Мікросхеми детектора напруги випускаються різні значення контролю напруги. У нашому випадку, у зв'язку з відсутністю мікросхеми на 12 В, використовував наявну, на 4,5 В (часто зустрічаються у побутовій техніці, що відпрацювала – телевізори, відеомагнітофони). З цієї причини для контролю напруги в 12 В додаємо в схему дільник напруги на постійному резисторі R1 і змінному R2, необхідному для точного налаштування на потрібне значення. У нашому випадку, регулюванням R2, домагаємося напруги 4,5 на виведенні 1 DA1 при напрузі 12,1 ... 12,3 на шині живлення. Аналогічно, при підборі дільника напруги, можна використовувати й інші подібні мікросхеми – детектори напруги, різних фірм, найменувань та контрольних напруг.

Спочатку перевіряємо та налаштовуємо схему на спрацьовування, за світлодіодним індикатором. Потім перевіряємо роботу схеми, з'єднавши точки А та Б, на відключення світлодіодної матриці. Зупиняємось на вибраному варіанті (1, 2, 3).

Розглянемо світлодіодну продукцію, починаючи від старих 5-мм, до надяскравих потужних світлодіодів, потужність яких доходить до 10 Вт.

Щоб вибрати "правильний" ліхтарик для своїх потреб, потрібно розібратися в тому, які бувають світлодіоди для ліхтариків та їх характеристики.

Які діоди використовуються у ліхтариках?

Потужні світлодіодні ліхтарі почалися з пристроїв із матрицею 5-мм.

LED ліхтарі в абсолютно різних виконаннях, від кишенькових до кемпінгових, набули найширшого поширення в середині 2000-х. Їхня ціна помітно знизилася, а яскравість і довгий термін служби від одного заряду батарейок зіграли свою роль.

5-ти міліметрові білі надяскраві світлодіоди споживають від 20 до 50 мА струму при падінні напруги 3.2-3.4 вольта. Сила світла – 800 мкд.

Дуже добре показують себе у мініатюрних ліхтариках-брелоках. Маленький розмір дозволяє носити такий ліхтарик із собою. Харчуються вони або від "міні-пальчикових" батарейок, або від кількох круглих "таблеток". Часто використовуються у запальничках із ліхтариком.

Ось які світлодіоди в китайських ліхтариках встановлюються вже багато років, але їхнє століття поступово спливає.

У пошукових ліхтарях при великому розмірі відбивача є можливість змонтувати десятки таких діодів, але такі рішення поступово відходять на другий план, а вибір покупців падає на користь ліхтарів на потужних світлодіодах типу Cree.

Пошуковий ліхтар на 5мм світлодіодах.

Такі ліхтарі працюють від батарей типу АА, ААА або акумуляторів. Коштують недорого і програють як у яскравості, так і як сучасні ліхтарі на більш потужних кристалах, але про це нижче.

Надалі розвитку ліхтарів виробники перебрали безліч варіантів, але ринок якісної продукції займають ліхтарі з потужними матрицями або дискретними світлодіодами.

Які світлодіоди використовують у потужних ліхтариках?

Під потужними ліхтарями маються на увазі сучасні ліхтарі різних типів, починаючи від тих, що розміром з палець, закінчуючи величезними пошуковими ліхтарями.

У такій продукції 2017 року актуальна марка Cree. Це назва американської компанії. Її продукція вважається однією з найбільш передових у галузі світлодіодної техніки. Альтернативою є LED від виробника Luminus.

Такі речі значно перевершують світлодіоди з китайських ліхтариків.

Які світлодіоди Cree у ліхтариках встановлюються найчастіше?

Моделі носять назву, що складаються з трьох чотирьох символів, розділених дефісом. Так діоди Cree XR-E, XR-G, XM-L, XP-E. Моделі XP-E2, G2 найчастіше використовуються для невеликих ліхтариків, а XM-L та L2 – дуже універсальні.

Їх використовують, починаючи з т.зв. EDC ліхтарів (для повсякденного носіння) – це маленькі ліхтарі розміром менше долоні до серйозних пошукових ліхтарів великого розміру.

Давайте розглянемо параметри потужних світлодіодів для ліхтариків.

Назва	Cree XM-L T6	Cree XM-L2	Cree XP-G2	Cree XR-E
Фото
U, В	2,9	2,85	2,8	3,3
I, ма	700	700	350	350
P, Вт	2	2	1	1
Робоча температура, °C
Світловий потік, Лм	280	320	145	100
Кут світіння, °	125	125	115	90
Індекс кольору, Ra	80-90	70-90	80-90	70-90

Головна характеристика світлодіодів для ліхтарів – світловий потік. Від неї залежить яскравість вашого ліхтаря та кількість світла, що може дати джерело. Різні світлодіоди, споживаючи однакову кількість енергії, можуть суттєво відрізнятися за яскравістю.

Розглянемо характеристики світлодіодів у великих ліхтариках, прожекторного типу :

Назва
Фото
U, В	5,7; 8,55; 34,2;	6; 12;	3,6	3,5
I, ма	1100; 735; 185;	2500; 1250	5000	9000...13500
P, Вт	6,3	8,5	18	20...40
Робоча температура, °C
Світловий потік, Лм	440	510	1250	2000...2500
Кут світіння, °	115	120	100	90
Індекс кольору, Ra		70-90	80-90	80-90

Продавці часто вказують не повну назву діода, його типу та характеристики, а скорочене, дещо інше цифробуквенне маркування:

• Для XM-L: T5; T6; U2;
• XP-G: R4; R5; S2;
• XP-E: Q5; R2; R;
• для XR-E: P4; Q3; Q5; R.

Ліхтар може так і називатися, «Ліхтар EDC T6», інформації в такій стислості більш ніж достатньо.

Ремонт ліхтариків

На жаль, ціна таких ліхтариків досить велика, як і самих діодів. І не завжди є можливість придбати новий ліхтар у разі поломки. Давайте розберемося як змінити світлодіод у ліхтарику.

Для ремонту ліхтарика необхідний мінімальний набір інструментів:

• Паяльник;
• флюс;
• припій;
• викрутка;
• мультиметр.

Щоб дістатися джерела світла, потрібно відкрутити головну частину ліхтаря, вона зазвичай закріплена на різьбовому з'єднанні.

У режимі перевірки діодів або виміру опору перевірте справність світлодіода. Для цього доторкніться щупами чорним та червоним до висновків світлодіода, спочатку в одному положенні, а потім поміняйте місцями червоний та чорний.

Якщо діод справний – то одному з положень буде низький опір, а іншому – високий. Таким чином, ви визначаєте, що діод справний і проводить струм тільки в одному напрямку. Під час перевірки діод може випромінювати слабке світло.

А якщо ні, то в обох положеннях буде коротке замикання або високий опір (обрив). Тоді потрібна заміна діода у ліхтарі.

Тепер потрібно випаяти світлодіод із ліхтаря і, дотримуючись полярності, впаяти новий. Будьте уважні при виборі світлодіода, врахуйте його споживання струму та напругу, на яку він розрахований.

Якщо ви нехтуватимете цими параметрами – у кращому випадку ліхтарик буде швидко сідати, у гіршому – драйвер вийде з ладу.

Драйвер – це пристрої живлення світлодіода стабілізованим струмом від різних джерел. Промислово виготовляються драйвера для живлення від мережі 220 вольт, від автомобільної електромережі – 12-14.7 вольт, від Li-ion акумуляторів, наприклад, типорозміру 18650. Драйвером обладнано більшість потужних ліхтарів.

Збільшуємо потужність ліхтаря

Якщо вас не влаштовує яскравість вашого ліхтаря або ви розібралися як замінити світлодіод у ліхтарику і захотіли його модернізувати, перш ніж купувати надпотужні моделі, вивчіть основні принципи роботи LED та обмеження в їх експлуатації.

Діодні матриці не люблять перегрівання – це головний постулат! А заміна світлодіода у ліхтарику на потужніший може призвести до такої ситуації. Зверніть увагу на моделі, в які встановлюються потужніші діоди і порівняйте зі своєю, якщо вони подібні за розмірами та конструктивом – змінюйте.

Якщо ваш ліхтар менше - потрібно додаткове охолодження. Докладніше про виготовлення радіаторів своїми руками ми писали.

Якщо ви спробуєте встановити в мініатюрний ліхтарик-брелок такий гігант, як Сree MK-R, він у вас швидко вийде з ладу від перегріву і це будуть даремно витрачені кошти. Незначне підвищення потужності (на пару ват) допустиме без модернізації самого ліхтарика.

В іншому процес заміни марки світлодіода у ліхтарику більш потужну – описаний вище.

Ліхтарі Police

LED ліхтарик Police із шокером

Такі ліхтарі яскраво світять і можуть бути засобом самооборони. Однак і в них трапляються проблеми зі світлодіодами.

Як замінити світлодіод у ліхтарику Police

Широкий модельний ряд дуже важко охопити в рамках однієї статті, але можна дати загальні рекомендації щодо ремонту.

1. При ремонті ліхтаря з електрошокером будьте обережні, бажано використовуйте гумові рукавички, щоб уникнути удару струмом.
2. Ліхтарі з пиловологозахистом зібрані на великій кількості гвинтів. Вони відрізняються по довжині, тому робіть позначки, звідки ви викрутили той чи інший гвинт.
3. Оптична система ліхтарика Police дозволяє регулювати діаметр світлової плями. При розбиранні на корпусі зробіть позначки, в якому положенні стояли деталі перед зняттям, інакше буде важко поставити блок з лінзою назад.

Заміна світлодіода, блоку перетворювача напруги, драйвера, акумулятора можлива із застосуванням стандартного набору для паяння.

Які світлодіоди стоять у китайських ліхтариках?

Багато товарів зараз купуються на aliexpress, де можна знайти як оригінальну продукцію, так і китайські копії, які не відповідають заявленому опису. Ціна за такі прилади буває можна порівняти з ціною на оригінал.

У ліхтарику, де заявлений світлодіод Cree, його може насправді не бути, у кращому разі стоятиме діод відверто іншого типу, у гіршому такий, який зовні буде важко відрізнити від оригіналу.

Що це може спричинити? Дешеві світлодіоди виконуються в низькотехнологічних умовах та не видають заявленої потужності. Мають низький ККД, тому вони посилений нагрівання корпусу і кристала. Як уже було сказано, що перегрів – найлютіший ворог для Led приладів.

Так відбувається тому, що при нагріванні через напівпровідник збільшується струм, внаслідок чого нагрівання стає ще сильнішим, потужності виділяється ще більше, лавиноподібно це призводить до пробою або урвища світлодіода.

Якщо постаратися та витратити час на пошук інформації, можна визначити оригінальність продукції.

Порівняйте оригінал та підробку cree

LatticeBright - це китайський виробник світлодіодів, який робить продукцію дуже схожою на Cree, це збіг дизайнерської думки (сарказм).

Порівняння китайської копії та оригіналу Cree

На підкладках ці клони виглядають так. Можна помітити різноманітність форм підкладок для світлодіодів, що виробляється в китаї.

Визначення підробки підкладки для LED

Підробки виготовляються досить вправно, багато продавців не вказують про цей «бренд» в описі товару і про те, де вироблені світлодіоди для ліхтарів. Якість таких діодів не найгірша серед китайського барахла, а й далеко від оригіналу.

Встановлення світлодіода замість лампи розжарювання

У багатьох у старих речах припадають пилом коногонки або ліхтарі на лампі розжарювання і ви можете легко зробити його світлодіодним. Для цього є або готові рішення, або саморобні.

За допомогою розбитої лампочки та світлодіодів, якщо додати трохи кмітливості та припою, можна зробити відмінну заміну.

Залізне барило в даному випадку потрібне для покращення відведення тепла від LED. Далі потрібно припаяти всі деталі одна до одної та закріпити клеєм.

При складанні будьте обережні – уникайте замикання висновків, у цьому допоможе термоклей або термозбіжна трубка. Центральний контакт лампи потрібно розпаяти – утворюється отвір. Просунути через нього виведення резистора.

Далі потрібно припаяти вільне виведення світлодіода до цоколя, а резистора до центрального контакту. Для напруги 12 вольт потрібен резистор 500 Ом, а для напруги 5 В – 50-100 Ом, для живлення від Li-ion 3.7В акумулятора – 10-25Ом.

Як зробити з лампи розжарювання світлодіодну.

Підібрати світлодіод для ліхтарика набагато складніше, ніж його замінити. Потрібно враховувати масу параметрів: від яскравості та кута розсіювання до нагрівання корпусу.

Крім того, не можна забувати про джерело живлення для діодів. Якщо ви освоїте все описане вище – ваші прилади світитимуть довго та якісно!

Світлодіоди для свого живлення вимагають застосування пристроїв, які стабілізуватимуть струм, що проходить через них. У разі індикаторних та інших малопотужних світлодіодів можна обійтись резисторами. Їх нескладний розрахунок можна спростити, скориставшись "Калькулятором світлодіодів".

Для використання потужних світлодіодів не обійтися без використання струмостабілізуючих пристроїв драйверів. Правильні драйвери мають дуже високий ККД – до 90-95%. Крім того, вони забезпечують стабільний струм при зміні напруги джерела живлення. А це може бути актуальним, якщо світлодіод живиться, наприклад, від акумуляторів. Найпростіші обмежувачі струму – резистори – забезпечити це не можуть за своєю природою.

Небагато ознайомитися з теорією лінійних та імпульсних стабілізаторів струму можна у статті "Драйвера для світлодіодів".

Готовий драйвер, звісно, ​​можна купити. Але набагато цікавіше зробити його власноруч. Для цього будуть потрібні базові навички читання електричних схем та володіння паяльником. Розглянемо кілька простих схем саморобних драйверів для потужних світлодіодів.

Простий драйвер. Зібраний на макетці, живить могутній Cree MT-G2

Дуже проста схема лінійного драйвера для світлодіода. Q1 – N-канальний польовий транзистор достатньої потужності. Підійде, наприклад, IRFZ48 або IRF530. Q2 – біполярний npn-транзистор. Я використав 2N3004, можна взяти будь-який схожий. Резистор R2 – резистор потужністю 0.5-2Вт, який визначатиме силу струму драйвера. Опір R2 2.2Ом забезпечує струм 200-300мА. Вхідна напруга не повинна бути дуже великою – бажано не перевищувати 12-15В. Драйвер лінійний, тому ККД драйвера визначатиметься ставленням V LED/V IN , де V LED – падіння напруги на світлодіоді, а V IN – вхідна напруга. Чим більше буде різниця між вхідною напругою і падінням на світлодіоді і чим більше струм драйвера, тим сильніше буде грітися транзистор Q1 і резистор R2. Тим не менш, V IN має бути більше V LED на щонайменше 1-2В.

Для тестів я зібрав схему на макетній платі та запитав потужний світлодіод CREE MT-G2. Напруга джерела живлення – 9В, падіння напруги на світлодіоді – 6В. Драйвер запрацював одразу. І навіть із таким невеликим струмом (240мА) мосфет розсіює 0,24*3 = 0,72 Вт тепла, що зовсім не мало.

Схема дуже проста і навіть у готовому пристрої може бути зібрана підвісним монтажем.

Схема наступного саморобного драйвера також дуже проста. Вона передбачає використання мікросхеми знижувального перетворювача напруги LM317. Ця мікросхема може бути використана як стабілізатор струму.

Ще простіший драйвер на мікросхемі LM317

Вхідна напруга може бути до 37В, вона повинна бути як мінімум на 3В вище за падіння напруги на світлодіоді. Опір резистора R1 розраховується за формулою R1 = 1.2/I, де I – необхідна сила струму. Струм не повинен перевищувати 1.5А. Але при такому струмі резистор R1 повинен бути здатний розсіяти 1.5*1.5*0.8 = 1.8 Вт тепла. Мікросхема LM317 також сильно грітиметься і без радіатора не обійтися. Драйвер також лінійний, тому для того, щоб ККД був максимальним, різниця V IN і V LED має бути якомога меншою. Оскільки схема дуже проста, вона може бути зібрана навісним монтажем.

На тій же макетній платі була зібрана схема з двома одноватними резисторами опором 2.2 Ом. Сила струму вийшла меншою за розрахункову, оскільки контакти в макетці не ідеальні і додають опору.

Наступний драйвер є імпульсним знижуючим. Зібраний він на мікросхемі QX5241.

Схема також проста, але складається з більшої кількості деталей і тут вже без виготовлення друкованої плати не обійтися. Крім того, сама мікросхема QX5241 виконана в досить дрібному корпусі SOT23-6 і вимагає уваги при пайці.

Вхідна напруга не повинна перевищувати 36В, максимальний струм стабілізації – 3А. Вхідний конденсатор С1 може бути будь-яким – електролітичним, керамічним чи танталовим. Його ємність – до 100мкФ, максимальна робоча напруга – не менш ніж у 2 рази більша, ніж вхідна. Конденсатор С2 керамічний Конденсатор С3 – керамічний, ємність 10мкФ, напруга – не менше ніж у 2 рази більше, ніж вхідна. Резистор R1 повинен мати потужність щонайменше 1Вт. Його опір розраховується за формулою R1 = 0.2/I, де I – необхідний струм драйвера. Резистор R2 – будь-яким опором 20-100кОм. Діод Шоттки D1 ​​повинен із запасом витримувати зворотну напругу – не менше ніж у 2 рази за значенням більше за вхідний. І розрахований має бути струм не менше необхідного струму драйвера. Один із найважливіших елементів схеми – польовий транзистор Q1. Це має бути N-канальний полевик з мінімально можливим опором у відкритому стані, безумовно, він повинен із запасом витримувати вхідну напругу та потрібну силу струму. Хороший варіант – польові транзистори SI4178, IRF7201 та ін. Дросель L1 повинен мати індуктивність 20-40мкГн та максимальний робочий струм не менше необхідного струму драйвера.

Кількість деталей цього драйвера зовсім невелика, вони мають компактний розмір. У результаті може вийти досить мініатюрний і водночас потужний драйвер. Це імпульсний драйвер, його ККД значно вище, ніж у лінійних драйверів. Тим не менш, рекомендується підбирати вхідну напругу всього на 2-3В більше, ніж падіння напруги на світлодіодах. Драйвер цікавий ще й тим, що вихід 2 (DIM) мікросхеми QX5241 може бути використаний для димування – регулювання сили струму драйвера та, відповідно, яскравості світіння світлодіода. Для цього на цей вихід потрібно подавати імпульси (ШІМ) із частотою до 20КГц. З цим зможе впоратися будь-який відповідний мікроконтролер. У результаті може бути драйвер з декількома режимами роботи.

(13 оцінок, середня 4.58 з 5)

Перша частина про тюнінг та ремонт ліхтаря, вступна. Тут будуть розглянуті загальне визначення середньостатистичного ліхтаря, параметри потужних світлодіодів і трохи нудної математики з ними пов'язані.

Отже, у вас є світлодіодний ліхтарик, але він згорів або не влаштовує за якістю, або ви хочете переробити його в збройовий. Які у вас варіанти? Давайте розберемося.

Конструкція сферичного ліхтаря у вакуумі.

Переважна більшість ліхтарів складаються з таких частин:

1. корпус - звичайна трубка з різьбленням на кінцях;
2. батарейка – живе всередині корпусу;
3. торцева кнопка - вкручується в корпус на різьбленні служить включення ліхтаря. Іноді ліхтар може комплектуватися другим задником із виносною кнопкою;
4. головка ліхтаря – вкручується в корпус, має захисне скло спереду. Іноді ця деталь буває розбірною (як на фото, двох частин), іноді немає;
5. світловипромінюючий елемент - об'єднаний в один блок світлодіод, формувач пучка світла, тепловідведення світлодіода та драйвер світлодіода. Іноді випускається заціло із голівкою ліхтаря.

Світловипромінюючий елемент.

Ця сама збірка може бути різного виконання. Дуже поширені головки для ліхтаря Ultrafire WF-502B, вони продаються навіть різних видів, різної потужності, з купою функцій і т.п.
Наприклад, на fasttech.com. Ліхтарі з елементом цього типу хороші тим, що можна купити кілька модулів для різних завдань і просто міняти їх.

Світлодіод поки що дамо спокій, він заслуговує на окремий розгляд нижче, драйвер в принципі теж, а ось деталі, що залишилися, ми зараз розглянемо.

Формувач пучка світла буває трьох видів:

1. лінза- Найпростіший і найменш ефективний варіант, тому що у світловий пучок збираються не все випромінювання кристала. Дуже часто лінзу можна переміщати, змінюючи фокусування пучка світла, що є єдиним плюсом цього рішення.

2. коліматор- деталь із прозорого пластику, виконана для отримання пучка із заданими параметрами. Для цього коліматор робиться так, щоб відповідати певній конструкцією лінзи на світлодіоді, тому поставити коліматор від одного світлодіода на світлодіод іншої конструкції не вийде – параметри світлового пучка будуть інші.

3. відбивач- конструкція, що прийшла від ламп розжарювання, адаптована під світлодіод. Проста, надійна та перевірена часом конструкція. Взагалі, відбивач як і коліматор оптимізується під освітлений світлодіод, але з меншою критичністю. На правому фото видно, що кристал світлодіода відбивається всією площею відбивача.

Насправді заміна світлодіода цілком можлива, як і заміна відбивача. Бувають як з гладкою поверхнею, що дає жорсткіший промінь, так і з горбистій, мені останній у приміщеннях сподобався більше.

Тепловідведення, він же корпус, до якого часто прикручується відбивач і в який монтується драйвер світлодіода. Як правило, розрахований на встановлення світлодіода на підкладці - алюмінієвій пластині, до якої припаюється світлодіод. На фото показані усі механічні компоненти модуля. Зліва направо: відбивач, тепловідведення, пружина для негативного виведення (контачить із корпусом ліхтарика) та пружинка для позитивного виведення (контачить із плюсом батарейки). Остання пружинка припаюється до плати драйвера світлодіода.

Параметри світлодіодів.

Головним параметром з погляду якості освітлення є спектр випромінювання та яскравість. , конструктивно це визначається якістю та хитрощами люмінофора. На жаль, цей параметр може дуже відрізнятися навіть для різних серій одного виробника. А що там намазує дядечко Ляо у своєму підвалі не знає навіть сам Ляо. Дешеві ліхтарі на сотню з гаком люмен впевнено програють за якістю освітлення (тому, наскільки добре видно деталі освітлюваного об'єкта і наскільки взагалі ці деталі розбірливі оком навіть не дуже потужним ліхтарям з галогенками.

Серйозні дядьки в особі Cree наводять наступний графік для випромінювання їх світлодіодів серії XM-L. На жаль, це усереднені значення, наскільки він рівномірний, чи є провали, нам не дуже відомо. По горизонталі довжина хвилі, по вертикалі відносна потужність випромінювання.

На графіку наводяться три криві – для різних колірних температур. Видно, що світлодіоди з меншою температурою (червоний) залазять в інфрачервону область (довжина хвилі більше 740 нм), але дуже мало і недалеко - там одиниці відсотка потужності випромінюються. Це причина того, що отримати з будь-якого білого світлодіодного ліхтаря пристойний інфрачервоний ліхтар простим додаванням інфрачервоного фільтра (як це легко робиться з ліхтарем з лампою розжарювання) неможливо. Світити він формально буде, але ККД – ніякий.
Колірна температура це параметр-компаньйон, безпосередньо пов'язаний із спектром. Колірна температура визначається як температура абсолютно чорного тіла (такий хитрий фетиш фізиків), при якій воно випромінює випромінювання того ж колірного тону, що і випромінювання, що розглядається. Для денного світла це 6500К, для ламп розжарювання 2700-4000К. Чим менше колірна температура, тим більш жовтий відтінок у світла.

За особистими спостереженнями, зі світлодіодами з меншою колірною температурою краще видно деталі об'єктів, що освітлюються. Принаймні для мене. Недоліком світлодіодів теплого білого світла є їхня менша віддача світла - вони менш яскраві, ніж "спекотніші" побратими.

Друге, що нас цікавить – це яскравість світлодіода. Вказується в документації як яскравість при певному струмі через світлодіод. Наприклад, для згаданого XM-L зазначена яскравість різних струмах. Наприклад, XM-L T6 при 700мА (2Вт) має світловий потік 280 люмен (400 лм/А), при 1А має 388 лм (388 лм/А), при 1,5А - 551 лм (367 лм/А), при 2А – 682 лм (341 лм/А). У дужках вказана питома яскравість залежно від струму. Вона падає на 17% у разі підвищення струму з 700мА до 2А. Тобто що вищий струм, то менше ця питома яскравість, тобто нижче ККД. За графіком, до речі, чесно видно.

Ще один важливий параметр світлодіода – його потужність. Це максимальна потужність, яку можна в нього "вдмухати". Зрозуміло, на максимумі він житиме менше, ніж на меншій потужності, тому краще його трохи "недогодувати". У свою чергу, потужність визначає максимальний струм через світлодіод. Як правило, потужність та струм через світлодіод пов'язані нелінійною залежністю, оскільки залежать ще й від падіння напруги на діоді. Ось для XM-L: по горизонталі пряме падіння напруги, по вертикалі струм через діод.

Падіння напруги на світлодіоді типово близько 3 вольт для білого світлодіода і залежить від струму через світлодіод. Дивимося на графік: при 200мА маємо падіння у 2,7в, при 700мА – 2,9В, при 1А – 2,97В, при 1,5А – 3,1В, при 2А – 3,18В.

Якщо взяти хитрі світлодіоди типу MC-E з чотирма кристалами це буде 350мА – 3,1В, 700мА – 3,5В. Дуже потужні кристали на 10-20 Вт матимуть падіння напруги близько 10В, а ще потужніші... ну, можуть і ще більше.

До речі, якщо перевести питому світність залежно від струму цих XM-L у світність залежно від потужності, то отримаємо, що у нас при струмі I=700мА та падінні напруги U=2,9В споживається потужність 2,03 Вт, а світловий потік 280лм, тобто 138 лм/Вт. Продовжуємо далі та полчаємо для 1, 1,5 та 2 А струму відповідно 130, 118,5 та 107 лм/Вт. Різниця у 29%. Ось і ламай голову, який режим вибирати.

Що ж нам знають? Хоча б розуміння того, яке саме харчування має бути у того чи іншого світлодіода, що від нього можна отримати, на який інший світлодіод можна замінити світлодіод ліхтаря, що згорів. Але картинка не буде повною без знань про живлення світлодіодів.

Живлення ліхтаря.

Як правило, у ліхтарях використовують або літієві батареї (номінальна напруга 3В, збігається з максимальним і при розряді дещо падає), або літієві акумулятори (номінальна напруга 3,7, а мінімальна і максимальна - приблизно 3,2 і 4,2 ​​В, про акумулятори можна почитати, там є про типи та їх відмінності).

До речі, акумулятори, як на фото вище, я б по можливості уникав. Невисока якість і сильно завищена ємність (із заявлених 2500мА/год там добре, якщо 1800 буде). Краще брати фірмові осередки Samsung та інших. Непогані акумуляторні осередки можна видобути з їх батарей для ноутбуків - навіть замучені нарзаном вони краще за китайчатих будуть. Хоча навіть у китайських бувають "всередині" нормальні осередки.

Іноді у світлодіодних ліхтарях використовують пальчикові батарейки, але вони погано з віддачею струмів, необхідні живлення потужних світлодіодів. Тобто якщо у ліхтарі таки пальчикові батарейки, то виправити проблему з низькою яскравістю особливо не вийде.

Драйвери

Переважна більшість ліхтарів мають на борту один світлодіод потужністю близько 3 Вт. Тобто він має падіння напруги близько 3 В і струм близько 1 А. Для живлення таких ліхтарів цілком достатньо одного Li-Ion (або Li-Po) акумулятора. У таких ліхтарях можуть стояти будь-які драйверні схеми, хоч звичайні джерела струму, що гасять напруги. При установці літієвих батарейок їх знадобиться аж дві штуки, причому ККД впаде катастрофічно. Добре, що нормальні імпульсні драйвери світлодіодів вже майже повністю витіснили дешеві джерела струму. У ліхтарях, які використовують кілька елементів або акумуляторів, обов'язково стоїть імпульсний драйвер.

Визначити який драйвер перед вами можна за наявності котушки. Якщо вона є – напевно це імпульсний драйвер. Наскільки він хороший і які діапазони вхідної напруги терпить? Тут доведеться шукати документацію на застосовану у ньому мікросхему. Наприклад, для середнього драйвера на фото вище (шкода, погано вийшло) під лупою можна побачити маркування мікросхеми 2541B і для неї вдалося знайти документацію (китайською), у неї вхідна напруга від 5 до 40 вольт, але ККД не вказаний. Отже, якщо взяти топовий світлодіод з ККД 30-40% і хороший імпульсний драйвер (ККД буде близько 90% в ідеальному випадку) отримаємо ККД ліхтаря в 27-36%. Не так уже й погано.

А приклад лінійного драйверана тому ж фото у правому нижньому кутку. Вся електронна начинка зводиться до захисного діода і кількох лінійних джерел струму, що паралельно працюють. Можна прикинути його ККД як відношення напруги на виході до напруги на вході. Якщо запитати схему від акумулятора, то отримуємо максимальну напругу 4.2в, номінальну 3,7в. До мінімального швидше за все справа не дійде - драйверу потрібно мінімальне падіння напруги на підлогу вольта, щоб працювати. Отже, рахуємо 3/4,2 = 70%. Однак, так як він заткнеться так і не використавши акумулятор, то застосовувати його треба з парою літієвих батарей (2 по 3В). Тоді ККД буде 3/6 = 50%. Не дуже кучеряво, з огляду на ККД кристала в 20-30% і, як наслідок, ККД всього ліхтаря в 10-15%. Сподіваюся, зрозуміло, що лінійних драйверів треба уникати?

Часто у ліхтарі ставляться драйвери, що підтримують кілька режимів роботи- Повна потужність, середня, знижена та всякі моргалки. На фото такий драйвер унизу ліворуч. Причому перемикаються у дешевих моделей ці режими короткочасним розмиканням ланцюга. Тобто трохи натиснули на кнопку - ліхтар гасне і по відпусканню працює в новому режимі. Терпіти їх не можу, на мене так краще ніякого перемикача режимів, ніж такий.

Не завжди, але в деяких моделях вдається відучити ліхтар від такої поведінки та переробити під роботу з кнопкою виносу (у вигляді збройового ліхтаря). Але це вже окрема тема.