Пошаговая инструкция по сборке светодиодного фонаря своими руками

В жизни каждого человека бывают моменты, когда необходимо наличие освещения, а электричества нет. Это может быть и банальное отключение электроэнергии, и необходимость ремонта проводки в доме, а возможно, и лесной поход или что-либо подобное.

И, конечно же, все знают, что в таком случае выручит только электрический фонарик – компактное и в то же время функциональное устройство. Сейчас на рынке электротехники множество различных видов данного товара. Это и обычные фонари с лампами накаливания, и светодиодные, с аккумуляторами и батарейками. Да и фирм, производящих эти приборы, великое множество – «Дик», «Люкс», «Космос» и т. п.

А вот каков принцип его работы, задумываются не многие. А между тем, зная устройство и схему электрического фонарика, можно при необходимости его починить или вообще собрать собственными руками. Вот в этом вопросе и попробуем разобраться.

Содержание

Простейшие фонари

Так как фонарики бывают разные, то имеет смысл начать с самого простого – с батарейкой и лампой накаливания, а также рассмотреть его возможные неисправности. Схема подобного прибора элементарна.

По сути, в нем нет ничего, кроме батарейки, кнопки включения и лампочки. А потому и проблем с ним особых не бывает. Вот несколько возможных мелких неприятностей, которые могут повлечь за собой отказ такого фонаря:

• Окисление любого из контактов. Это могут быть контакты выключателя, лампочки или батареи. Нужно просто почистить эти элементы схемы, и приборчик снова заработает.
• Сгорание лампы накаливания – тут все просто, замена светового элемента решит эту проблему.
• Полный разряд батареек – замена элементов питания на новые (либо зарядка, если они аккумуляторные).
• Отсутствие контакта или перелом провода. Если фонарик уже не новый, в таком случае есть смысл поменять все провода. Сделать это совершенно не сложно.

Фонарик на светодиодах

Этот вид фонарей отличается более мощным световым потоком и при этом потребляет очень мало энергии, а значит, и элементы питания в нем прослужат дольше. Все дело в конструкции световых элементов – в светодиодах отсутствует нить накаливания, они не расходуют энергию на нагрев, ввиду этого коэффициент полезного действия таких приборов выше на 80–85%. Также велика роль дополнительного оборудования в виде преобразователя с участием транзистора, резистора и высокочастотного трансформатора.

Если аккумулятор фонарика встроенный, то с ним в комплекте обязательно идет и зарядное устройство.

Схема подобного фонаря состоит из одного или нескольких светодиодов, преобразователя напряжения, выключателя и элемента питания. В более ранних моделях фонариков количество потребления энергии светодиодами должно было соответствовать вырабатываемому источником.

Сейчас эта проблема решена при помощи преобразователя напряжения (его также называют умножителем). Собственно, он-то и является главной деталью, которую содержит электрическая схема фонарика.

При желании сделать такой прибор своими руками особых сложностей не возникнет. Транзистор, резистор и диоды – не проблема. Самым непростым моментом будет намотка высокочастотного трансформатора на ферритовом кольце, который называется блокинг-генератор.

Но и с этим можно справиться, взяв подобное колечко из неисправного электронного пускорегулирующего аппарата энергосберегающей лампы.  Хотя, конечно, если не хочется возиться или нет времени, то в продаже можно найти высокоэффективные преобразователи, такие как 8115. С их помощью, при применении транзистора и резистора, и стало возможным изготовление светодиодного фонарика на одной батарейке.

Сама же схема светодиодного фонаря подобна простейшему прибору, и на ней останавливаться не стоит, т. к. собрать ее способен даже ребенок.

Кстати, при применении в схеме преобразователя напряжения на старом, простейшем фонаре, работающем от квадратной батареи в 4.5 вольт, которую сейчас уже не купить, можно будет спокойно ставить элемент питания в 1.5 вольт, т. е. обычную «пальчиковую» или «мизинчиковую» батарею. Никакой потери в световом потоке наблюдаться не будет. Основная задача при этом – иметь хотя бы малейшее представление о радиотехнике, буквально на уровне знания, что такое транзистор, а также уметь держать в руках паяльник.

Доработка китайских фонариков

Иногда бывает так, что купленный (с виду вполне качественный) фонарик с аккумулятором полностью отказывает. И вовсе не обязательно покупатель виноват в неправильной эксплуатации, хотя и это тоже встречается. Чаще – это ошибка при сборке китайского фонарика в погоне за количеством в ущерб качеству.

Конечно, в таком случае придется его переделать, как-то модернизировать, ведь потрачены деньги. Сейчас необходимо понять, как это сделать и возможно ли побороться с китайским производителем и выполнить ремонт такого прибора самостоятельно.

Рассматривая наиболее часто встречающийся вариант, при котором при включении прибора в сеть индикатор зарядки светится, но фонарь не заряжается и не работает, можно заметить вот что.

Обычная ошибка производителя – индикатор заряда (светодиод) включается в цепь параллельно с аккумулятором, чего допускать никак нельзя. При этом покупатель включает фонарь, и видя, что тот не горит, снова подает питание на заряд. В результате – перегорание всех светодиодов разом.

Дело в том, что не все производители указывают, что заряжать подобные устройства с включенными светодиодами нельзя, т. к. отремонтировать их будет невозможно, останется только заменить.

Итак, задача по модернизации – подключить индикатор заряда последовательно с аккумулятором.

Как видно из схемы, эта проблема вполне решаема.

А вот если китайцы в свое изделие поставили резистор 0118, то светодиоды придется менять постоянно, т. к. ток, поступающий на них, будет очень высоким, и какие бы световые элементы ни были установлены – они не выдерживают нагрузки.

Налобный светодиодный фонарь

В последние годы подобный световой прибор получил достаточно широкое распространение. Действительно, ведь очень удобно, когда руки свободны, а луч света бьет туда, куда смотрит человек, в этом как раз главное преимущество налобного фонарика. Раньше таким могли похвастаться только шахтеры, да и то для его ношения нужна была каска, на которую фонарь, собственно, и крепился.

Сейчас же крепление подобного прибора удобно, носить его можно при любых обстоятельствах, да и на поясе не висит довольно объемный и тяжелый аккумулятор, который, к тому же, еще и обязательно нужно раз в сутки заряжать. Современный намного меньше и легче, притом имеет очень маленькое энергопотребление.

Так что же представляет собой подобный фонарь? А принцип его работы нисколько не отличается от светодиодного. Варианты исполнения такие же – аккумуляторный или со съемными элементами питания. Количество светодиодов варьируется от 3 до 24 в зависимости от характеристик батареи и преобразователя.

К тому же обычно такие фонари имеют 4 режима свечения, а не один. Это слабый, средний, сильный и сигнальный – когда светодиоды моргают через короткие промежутки времени.

Режимами налобного светодиодного фонарика управляет микроконтроллер. Причем при его наличии возможен даже режим стробоскопа. К тому же светодиодам это совсем не вредит, в отличие от ламп накаливания, т. к. их срок службы не зависит от количества циклов включения-выключения по причине отсутствия нити накаливания.

Так какой же фонарь выбрать?

Конечно, фонарики могут быть различными и по потребляемому напряжению (от 1.5 до 12 В), и с различными выключателями (сенсорный или механический), с наличием звукового оповещения о разряде батареи. Это может быть оригинал или его аналоги. Да и не всегда можно определить, что же за прибор перед глазами. Ведь пока он не выйдет из строя и не начнется его ремонт, нельзя увидеть, какая в нем стоит микросхема или транзистор. Наверное, лучше выбирать тот, который нравится, а возможные проблемы решать уже по мере поступления.

Как то бродя на Алиэкспресс, в разделе для людей со специфическими ™ вкусами™, я наткнулся на светодиодный драйвер PT4115. Характеристики были крайне вкусными, я подумал, ну раз существует такая классная микросхема, то для неё точно должны быть готовые схемы. И знаете что? А нифига! Не было, ни одной!

Я заказал и стал ждать, прошло три месяца, моя посылка успешно пропала в Екатеринбурге. Тем временем, на микросхему обратили внимание мои коллеги с других регионов, посылки в которые едут не через бермудский треугольник под названием В«сортировка ЕкатеринбургаВ» и появились первые простенькие схемы. Я тем временем сделал свою. Посложнее, ну как посложнее, чуть сложнее чем в даташите. Вот схема даташита:

Собственно, всё просто, до безобразия! А характеристики! До 30 вольт и до 1.2 ампера выходного, КПД до 90%, вход для диммирования! Хей, еах!

Именно этим входом я и заинтересовался, поискав решения в интернете, я выпал в осадок. Остальные электронщики диммировали этот чип… микроконтроллером! Целый, мать его, микроконтроллер используется чтобы задавать ШИМ.

Я конечно понимаю что у этого микроскопа крайне удобная ручка, но может гвозди забивать чем-то подешевле? Я взял NE555, взял ШИМ схему для него, и отсёк всё лишнее. Почему NE555? Потому что ATtiny13 стоит 150 рублей, а NE555 стоит 7 рублей.

Выяснился один недостаток, NE555 работает в режимах от 4.5 вольта, до 15, при этом её выход равен питающему напряжению, НО, наш драйвер работает при диммировании ДО 5 вольт. Итого, для нормальной работы у нас был узкий промежуток от 4,5 до 5 вольт. Не беда! Я поставил LM317 отрегулировав выходное напряжение на 4.7 вольта.

Потом я объединил это всё в плату:

Поясняю схему, рядок резисторов сверху, выставляет ток, там 0,14 ом, в данном случае это 0,14 а, выходной ток. Дроссель я взял по даташиту, и всё остальное тоже, это что касается левой части. NE555 как и микруха драйвера – SMD, безногие. Отверстия по центру – место под переменный резистор, на 50кОм. Всё просто и примитивно. (Знак Абстерго обязательно! Без него не работает, и пусть знают сраные ассассины что им тут ловить нечего!)

Чего то не хватает? Верно?

И так, я нашёл на али светодиоды, по 60 люмен каждый. 3 вольта, 150 мА. Собрал их в сборку из четырёх штук, на 12 вольт. Просто намазал лаком для ногтей на кусок гетинакса и вытравил. Фоток ДО к сожалению, нет, но там всё очень уродливо, просто поверьте. Запаял диоды и провода, а потом залил это всё фотополимером и засветил. Забавный момент, фотополимер я накладывал из банки при помощи В«лопаточкиВ», от пластмасски, которая скрепляет обычные мужские носки. Хе хе. В общем, после засветки фотополимера и прикручивания к радиатору, получилось вот что:

Вернёмся к нашему драйверу. В теме где впервые показал свой фонарик, я жаловался на кривые руки и вот почему, смотрите как оно выглядит у меня на готовом изделии.

И оно засветилось!!

Дальше, я пошёл в магазин, правда сделал это ночью. Зайдя внутрь, я пошёл к сигнализации и вытащил из неё аккумулятор. Потом спокойно ушёл, сигнализация то не работает.

Следующим вечером, я вернулся в магазин. Я вошёл внутрь и взял одну полочку для косметики. А ещё снял из компьютера кассового аппарата радиатор с чипсета, зря, не пригодился.

Принеся полочку домой, я вырезал дешёвым жалом KSGER в ней очертания будущего корпуса.

Из этой пластмасски я согнул не макаронный монстр весть какой корпус для фонарика, с матом, дрелью и кривыми руками я сделал отверстия и разместил начинку внутри.

А чтобы детали не болтались внутри, измазал всё горячими соплями. (термоклеем)

• 
• 
• 

• 
• 
• 

Сабж на боку, регулятор яркости.

В результате, энергопотребление получилось 200 мА, 150 из них уходит на светодиоды. 0.150*12. 1.8 ватта чистой яркости! Мало ли это? Ну, в ваших лампочках, что наверняка висят дома, зачастую 7 ватт чистой светодиодной мощности. И этого хватает чтобы осветить комнату. А тут, в кармане Вј этой яркости.

Из-за отсутствия оптики, угол освещения у этих диодов очень широкий, вся передняя полусфера, с получившимся фонариком очень удобно ходить по тоннелям и закрытым помещениям. Вместо узкого пучка света, они освещают всё на дистанции 12 метров перед ним.

Конечно, не 300 ватт, как у товарища , но он реально может использоваться и используется регулярно.

Вес около килограмма. Время свечения около 6 часов на максимальной яркости, зарядку сделаю позже.

А, ну да, обещанное В«как светитВ»

Это трансформаторная будка в 15 метрах от меня.

Это тропинка. Но на самом деле, оно светится гораздо ярче чем смотрится на камеру. Оно реально ВСЁ освещает вокруг пользователя, эдакая, полусфера вокруг, внутри которой всё освещено. У камеры такого обзора нет. Если будут желающие, сброшу печатную плату в LAY формате.

В поддержку старой, доброй, забытой традиции. Пятничного МОЁ.

74

 Электрический фонарик относится как бы к дополнительному вспомогательному инструменту для проведения каких либо работ при наличии плохого освещения либо отсутствия освещения вообще.   Каждый из нас выбирает тип фонарика по своему усмотрению:

• налобный фонарик;
• карманный фонарик;
• фонарик на ручном генераторе

и так далее.

Схема простого фонарика

рис.1

Электрическая схема простого фонарика рис.1  состоит из:

• батареи элементов;
• лампочки;
• ключа выключателя.

Схема в своем исполнении простая и разъяснений на этот счет не требует.   Причинами неисправности  фонарика при такой схеме могут быть:

• окисление контактных соединений с батарейками;
• окисление контактов патрона лампочки;
• окисление контактов самой лампочки;
• неисправность ключа выключателя света;
• неисправность самой лампочки перегорела лампочка;
• отсутствие контактного соединения с проводом;
• отсутствие питания батареек.

Другими причинами неисправности могут быть какие либо механические повреждения корпуса фонарика.

Схема аккумуляторного фонарика на светодиодах

фонарик налобный со светодиодами  BL — 050 — 7C

Фонарик  BL — 050 — 7C  поступает в продажу со встроенным зарядным устройством,  при подключении такого фонарика к внешнему источнику переменного напряжения — осуществляется подзарядка аккумуляторной батареи.

Аккумуляторные батарейки, а точнее электрохимические аккумуляторы,-  принцип зарядки  таких элементов  основан  на использовании обратимых электрохимических систем.  Вещества, образовавшиеся в процессе разряда аккумулятора, под воздействием электрического тока — способны восстанавливать свое первоначальное состояние.  То есть подзарядили фонарик и можем дальше им пользоваться.  Такие электрохимические аккумуляторы или отдельные элементы, могут состоять из определенного количества, — в зависимости от потребляемого напряжения:

• количества лампочек;
• типа лампочек.

Количество, комплект таких отдельных элементов фонарика, — представляют из себя батарею.

рис.2

Электрическую схему  фонарика рис.2 можно рассматривать как состоящей из простой лампочки накаливания так и из определенного количества  светодиодных лампочек.  Для любой схемы фонарика что именно важно? — Важно то, чтобы потребляемая энергия лампочками состоящими в электрической цепи —  соответствовала выдаваемому напряжению источника питания  батареи, состоящей из отдельных элементов.

Читаем схему соединений:

Резистор   R1 сопротивлением —  510 кОм и номинальным значением мощности — 0,25 Вт в электрической цепи соединен параллельно, за счет данного большого сопротивления,  напряжение  на дальнейшем участке  электрической цепи значительно теряется, а точнее, часть электрической энергии преобразовывается в тепловую энергию.

С резистора R2 сопротивлением 300 Ом и номинальным значением мощности — 1 Вт ток поступает на светодиод VD2.  Данный светодиод служит индикаторной лампочкой, показывающей подключение зарядного устройства фонарика к внешнему источнику переменного напряжения.

На анод диода VD1 ток поступает от конденсатора C1.  Конденсатор в электрической цепи является  сглаживающим фильтром, часть электрической энергии теряется при положительном полупериоде синусоидального напряжения, так как при данном полупериоде конденсатор заряжается.

При отрицательном полупериоде конденсатор разряжается и ток поступает на анод катода VD1.  Внешнее падение напряжения для данной электрической цепи происходит при наличии в электрической схеме — двух резисторов и лампочки.  Так же, можно учесть, что  при переходе тока  от  анода к катоду — в диоде VD1 — так же существует свой потенциальный барьер.  То есть диоду тоже свойственно в какой то степени подвергаться нагреванию, при котором происходит внешнее падение напряжения.

На батарею GB1 состоящей из трех элементов, от зарядного устройства при подключении фонарика к внешнему источнику переменного напряжения поступает ток двух потенциалов + -.   В батарее  происходит восстановление электрохимического состава батареи — в свое первоначальное состояние.

Следующая схема рис.3 которая встречается в светодиодных фонариках, состоит из следующих элементов электроники:

рис.3

• двух резисторов R1; R2;
• диодного моста состоящего из четырех диодов;
• конденсатора;
• диода;
• светодиода;
• ключа;
• батареи;
• лампочки.

Для данной схемы, внешнее падение напряжения происходит за счет всех состоящих элементов электроники — соединенных в этой цепи.  Одна диагональ диодного моста мостовой схемы подключается к внешнему источнику переменного напряжения, другая диагональ диодного моста соединена с нагрузкой — состоящей из определенного количества светоизлучающих диодов.

Все подробные описания по замене элементов электроники при проведении ремонта фонарика, а так же проведение диагностики данных элементов — Вы сможете найти в этом сайте, где приведены подобные темы в которых усматривается ремонт бытовой техники.

Как отремонтировать светодиодный фонарик

По своей работе  приходится иногда пользоваться налобным фонариком.   Примерно через полгода после приобретения аккумуляторная батарея  фонарика перестала заряжаться после его включения на подзарядку через сетевой шнур.

При установлении причины поломки налобного фонарика, ремонт сопровождался  фотоснимками,  чтобы изложить данную тему в наглядном примере.

Причина неисправности была в начале не ясна, так как при включении фонарика на подзарядку — сигнальная лампочка при этом загоралась и сам фонарик при нажатии кнопки выключателя — излучал слабый свет.   Так в чем же может быть причина такой неисправности?   В неисправности аккумуляторной батареи или в какой либо другой причине?

Необходимо было вскрыть корпус фонарика для его осмотра.   На фотоснимках фото №1  наконечником отвертки указаны места скрепления соединения корпуса.

                                                                                                                                                                                   фото №1

Если корпус фонарика не поддается вскрытию,   нужно внимательно  осмотреть — все ли вывернуты шурупы.

  На фотоснимке №2 показан понижающий преобразователь как по напряжению так и по силе тока.

                                                                                                                                                                                                                                                                                                                  

                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                   фото №2

В схеме не следует искать причину неисправности, так как при подключении к внешнему источнику — сигнальная лампочка светится фото №2 красная светодиодная лампочка.   Проверяем дальше соединения.

Перед нами на фотоснимке фото №3 изображен выключатель света светодиодного фонарика.   Контакты кнопочного поста выключателя представляют из себя устройство двойного выключателя  света, где для данного примера загораются:

• шесть светодиодных ламп,
• двенадцать светодиодных ламп

фонарика.   Два контакта выключателя как мы видим, замкнуты накоротко и к данным контактам припаян общий провод.   К двум следующим контактам выключателя припаяны два провода — по отдельности, от которых поступает ток на освещение:

• шести ламп;
• двенадцати  ламп.

                                                                                 фото №3

Контакты выключателя света при переключении достаточно проверить пробником как это показано на фотоснимке №4.   К общему контакту два короткозамкнутых контакта прикасаемся пальцем руки  и к другим двум контактам поочередно соприкасаемся пробником.

фото №4

При исправности выключателя,  светодиодная лампочка пробника загорается фото №4.   Выключатель света исправный, проводим дальше диагностику.

Сетевой шнур здесь также можно проверить пробником фото №5.   Для этого, пальцем руки нужно  замкнуть штырьки штепсельной вилки накоротко и поочередно к первому и ко второму контакту разъема кабеля  подсоединить пробник.   Загорание лампочки пробника будет указывать на отсутствие разрыва в проводе сетевого шнура.

фото №5

 Сетевой шнур для подзарядки аккумуляторной батареи исправен,  проводим дальше диагностику.   Необходимо также проверить аккумуляторную батарею фонарика.

 

                                                                                                                          фото №6                                                                      

 На увеличенном  изображении  аккумуляторной батареи фото №6  видно, что для ее подзарядки поступает постоянное напряжение — 4 Вольт.   Сила тока данного напряжения составляет — 0,9 амперчас.     Проверяем аккумуляторную батарею.

фото №7

 Прибор мультиметр в этом примере устанавливается в диапазон измерения постоянного напряжения от 2 до 20 Вольт, чтобы измеряемое напряжение соответствовало установленному диапазону.

 

фото №7

Как мы видим, дисплей прибора показывает постоянное напряжение батареи — 4,3 Вольт.   Фактически,  данный  показатель должен принимать большее значение, — то есть здесь недостаточное напряжение для питания светодиодных ламп.   В светодиодных лампах учитывается потенциальный барьер для каждой такой лампы, — как нам известно из электротехники.   Следовательно, батарея не получает необходимое напряжение при подзарядке.

фото №8

А вот и вся причина неисправности фото №8.   Данная причина неисправности  была установлена не сразу, — в разрыве контактного соединения провода с аккумуляторной батареей.

Что здесь можно отметить:

Провода в данной схеме ненадежные для паяния, так как тонкое  сечение провода не позволяет надежно крепиться в месте припаивания.

Но и такая причина поломки  устранима, проводка была заменена на более надежное сечение и светодиодный фонарик в настоящее время действующий,  работает безотказно.

Изложенную тему считаю незаконченной, будут приводиться в примерах для Вас, — ремонты  других типов фонариков.

На этом пока все.

Используемые источники:

• https://lampagid.ru/elektrika/montazh/shemy-fonarikov
• https://pikabu.ru/story/prostoy_svetodiodnyiy_fonarik_svoimi_rukami_5291558
• http://zapiski-elektrika.ru/landhavt/remont-fonarika-svoimi-rukami.html