Доработка LED фонарика (установка драйвера и замена светодиода на CREE X-PE)

Рассмотрим светодиодную продукцию, начиная от старых 5-мм, до сверхъярких мощных светодиодов мощность которых доходит до 10 Вт.

Какие диоды используются в фонариках?

Мощные светодиодные фонари начались с устройств с матрицей 5-мм.

LED фонари в совершенно разных исполнениях, от карманных до кемпинговых, получили широчайшее распространение в середине 2000-х. Их цена заметно снизилась, а яркость и долгий срок службы от одного заряда батареек сыграли свою роль.

5-ти миллиметровые белые сверхъяркие светодиоды потребляют от 20 до 50 мА тока, при падении напряжения 3.2-3.4 вольта. Сила света – 800 мкд.

Очень хорошо показывают себя в миниатюрных фонариках-брелках. Маленький размер позволяет носить такой фонарик с собой. Питаются они либо от «мини-пальчиковых» батареек, либо от нескольких круглых «таблеток». Часто используются в зажигалках с фонариком.

Вот какие светодиоды в китайских фонариках устанавливаются уже много лет, но их век постепенно истекает.

В поисковых фонарях при большом размере отражателя есть возможность смонтировать десятки таких диодов, но такие решения постепенно отходят на второй план, а выбор покупателей падает в пользу на фонарей на мощных светодиодах типа Cree.

Такие фонари работают от батареек типа АА, ААА или аккумуляторов. Стоят недорого и проигрывают как в яркости, так и в качестве современным фонарям на более мощных кристаллах, но об этом ниже.

В дальнейшем развитии фонарей производители перебрали множество вариантов, но рынок качественной продукции занимают фонари с мощными матрицами или дискретными светодиодами.

Какие светодиоды используют в мощных фонариках?

Под мощными фонарями подразумеваются современные фонари различных типов начиная от тех, что размером с палец, заканчивая огромными поисковыми фонарями.

В такой продукции в 2017 году актуальна марка Cree. Это название американской компании. Её продукция считается одной из наиболее передовых в области светодиодной техники. Альтернативой являются LED от производителя Luminus.

Такие вещи значительно превосходят светодиоды с китайских фонариков.

Какие светодиоды Cree в фонариках устанавливаются наиболее часто?

Модели носят название состоящие из трёх четырёх символов, разделённых дефисом. Так диоды Cree XR-E, XR-G, XM-L, XP-E. Модели XP-E2, G2 чаще всего используются для небольших фонариков, а XM-L и L2 – очень универсальные.

Их используют, начиная от т.н. EDC фонарей (для повседневного ношения) – это маленькие фонари размером меньше ладони, до серьёзных поисковых фонарей большого размера.

Давайте рассмотрим характеристики мощных светодиодов для фонариков.

Главная характеристика светодиодов для фонарей – это световой поток. От неё зависит яркость вашего фонаря и количество света, которое может дать источник. Разные светодиоды, потребляя одинаковое количество энергии, могут существенно отличаться по яркости.

Рассмотрим характеристики светодиодов в больших фонариках, прожекторного типа:

Световой поток , Лм</td>440</td>510</td>1250</td>2000…2500</td>Угол свечения, °</td>115</td>120</td>100</td>90</td></tr>Индекс цветопередачи, Ra</td><70</td>70-90</td>80-90</td>80-90</tr></tbody></table>

Продавцы часто указывают не полное название диода, его типа и характеристики, а сокращенную, несколько иную цифробуквенную маркировку:

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

Фонарь может так и называться, «Фонарь EDC T6», информации в такой краткости более чем достаточно.

Ремонт фонариков

К сожалению цена таких фонариков довольно большая, как и самих диодов. И не всегда есть возможность приобрести новый фонарь, в случае поломки. Давайте разберемся как поменять светодиод в фонарике.

Для ремонта фонарика необходим минимальный набор инструментов:

• Паяльник;
• флюс;
• припой;
• отвёртка;
• мультиметр.

Чтобы добраться до источника света нужно отвинтить головную часть фонаря, она обычно закреплена на резьбовом соединении.

В режиме проверки диодов или измерения сопротивления проверьте исправность светодиода. Для этого прикоснитесь щупами черным и красным к выводам светодиода, сначала в одном положении, а затем поменяйте местами красный и черный.

Если диод исправен – то в одном из положений будет низкое сопротивление, а в другом – высокое. Таким образом вы определяете, что диод исправен и проводит ток только в одном направлении. Во время проверки диод может излучать слабый свет.

В противном случае в обеих положениях будет короткое замыкание или высокое сопротивление (обрыв). Тогда нужна замена диода в фонаре.

Теперь нужно выпаять светодиод из фонаря и, соблюдая полярность, впаять новый. Будьте внимательны при выборе светодиода, учтите его потребление тока и напряжение, на которое тот рассчитан.

Если вы будете пренебрегать этими параметрами – в лучшем случае фонарик будет быстро садиться, в худшем – драйвер выйдет из строя.

Драйвер – это устройства для питания светодиода стабилизированным током от разных источников. Промышленно изготавливаются драйвера для питания от сети 220 вольт, от автомобильной электросети – 12-14.7 вольт, от Li-ion аккумуляторов, например, типоразмера 18650. Драйвером оборудовано большинство мощных фонарей.

Увеличиваем мощность фонаря

Если вас не устраивает яркость вашего фонаря или вы разобрались как заменить светодиод в фонарике и захотели его модернизировать, прежде чем покупать сверхмощные модели изучите основные принципы работы LED и ограничения в их эксплуатации.

Диодные матрицы не любят перегрева – это главный постулат! А замена светодиода в фонарике на более мощный может привести к такой ситуации. Обратите внимание на модели, в которые устанавливаются более мощные диоды и сравните со своей, если они подобны по размерам и конструктиву – меняйте.

Если ваш фонарь меньше — потребуется дополнительное охлаждение. Подробнее о изготовлении радиаторов своими руками мы писали здесь.

Если вы попытаетесь установить в миниатюрный фонарик-брелок такой гигант, как Сree MK-R, он у вас быстро выйдет из строя от перегрева и это будут зря потраченные средства. Незначительное повышение мощности (на пару ватт) допустимо без модернизации самого фонарика.

В остальном процесс замены марки светодиода в фонарике на более мощную – описан выше.

Фонари Police

Они зарекомендовали себя на протяжении многих лет и с каждой новой моделью этих фонарей спрос не утихает. Новинкой на отечественном рынке стала модель с электрошокером.

Такие фонари ярко светят и могут выступать в роли средства самообороны. Однако и в них случаются проблемы со светодиодами.

Как заменить светодиод в фонарике Police

Широкий модельный ряд очень трудно охватить в рамках одной статьи, но можно дать общие рекомендации по ремонту.

1. При ремонте фонаря с электрошокером будьте аккуратны, желательно используйте резиновые перчатки, чтобы избежать удара током.
2. Фонари с пылевлагозащитой собраны на большом количестве винтов. Они отличаются по длине, поэтому делайте пометки откуда вы выкрутили тот или иной винт.
3. Оптическая система фонарика Police позволяет регулировать диаметр светового пятна. При разборке на корпусе сделайте отметки в каком положении стояли детали перед снятием, иначе будет трудно поставить блок с линзой обратно.

Замена светодиода, блока преобразователя напряжения, драйвера, аккумулятора возможна с применением стандартного набора для пайки.

Какие светодиоды стоят в китайских фонариках?

Многие товары сейчас покупаются на aliexpress, где можно найти как оригинальную продукцию, так и китайские копии, которые не соответствуют заявленному описанию. Цена за такие приборы бывает сопоставимой с ценой на оригинал.

В фонарике, где заявлен светодиод Cree, его может на самом деле не быть, в лучшем случае будет стоять диод откровенно другого типа, в худшем такой, который внешне будет трудно отличим от оригинала.

Что это может за собой повлечь? Дешевые светодиоды выполняются в низкотехнологичных условиях и не выдают заявленной мощности. Имеют низкий КПД, от того у них усиленный нагрев корпуса и кристалла. Как уже было сказано, что перегрев – самый злой враг для Led приборов.

Так происходит потому, что при нагревании через полупроводник увеличивается ток, вследствие чего нагрев становится еще сильнее, мощности выделяется еще более, лавинообразно это приводит к пробою или обрыву светодиода.

Если постараться и потратить время на поиск информации, можно определить оригинальность продукции.

LatticeBright – это китайский производитель светодиодов, который делает продукцию очень похожей на Cree, наверное это совпадение дизайнерской мысли (сарказм).

На подложках эти клоны выглядят следующим образом. Можно заметить разнообразие форм подложек для светодиодов, производимое в китае.

Подделки изготавливаются довольно умело, многие продавцы не указывают об этом «бренде» в описании товара и о том, где произведены светодиоды для фонарей. Качество таких диодов не самое худшее среди китайского барахла, но и далеко от оригинала.

Установка светодиода вместо лампы накаливания

У многих в старых вещах пылятся коногонки или фонари на лампе накаливания и вы можете легко сделать его светодиодным. Для этого есть либо готовые решения, либо самодельные.

С помощью разбитой лампочки и светодиодов, если добавить немного смекалки и припоя, можно сделать отличную замену.

Железный бочонок в данном случае нужен для улучшения отвода тепла от LED. Далее нужно припаять все детали друг к другу и закрепить клеем.

При сборке будьте аккуратны – избегайте замыкания выводов, в этом поможет термоклей или термоусадочная трубка. Центральный контакт лампы нужно распаять – образуется отверстие. Продеть через него вывод резистора.

Дальше нужно припаять свободный вывод светодиода к цоколю, а резистора к центральному контакту. Для напряжения 12 вольт нужен резистор 500 Ом, а для напряжения в 5 В – 50-100 Ом, для питания от Li-ion 3.7В аккумулятора – 10-25Ом.

Подобрать светодиод для фонарика гораздо сложнее чем его заменить. Нужно учитывать массу параметров: от яркости и угла рассеивания, до нагрева корпуса.

Кроме того, нельзя забывать об источнике питания для диодов. Если вы освоите все описанное выше – ваши приборы будут светить долго и качественно!

Светодиодные фонари практически вытеснили все остальные модели. Они надежны, устойчивы к внешним воздействиям, долговечны. Одного источника питания хватает на длительный срок эксплуатации светильника. Однако, иногда возникают проблемы и требуется замена светодиода в фонарике. Чаще всего, производить ремонт LED приборов приходится самостоятельно, поэтому надо знать, как это делается.

Какие диоды используются в фонариках

Существует несколько конструкций фонариков, в которых установлены разные типы светодиодов:

• белые сверхъяркие элементы 5 мм в традиционном корпусе сигнального типа;
• LED типа SMD, которые применяются в поисковых фонарях.

Первый вариант сегодня чаще всего встречается в китайских светильниках, хотя изначально такими светодиодами были оснащены все устройства. Их преимущество состоит в компактности, низком потреблении электроэнергии. Первые конструкции мощных фонарей были сделаны путем объединения множества сигнальных светодиодов на одной плоскости. Для каждого из них имелся свой отражатель, направляющий световой поток в единый общий пучок. Такой способ эффективен и применяется до сих пор.

Второй тип выигрывает за счет своей мощности — каждый светодиод типа SMD обладает тремя излучающими кристаллами, что увеличивает световой поток, как минимум, втрое.

Рассмотрим их внимательнее.

Мощные светодиоды для фонарей

К наиболее эффективным видам относят изделия американской фирмы Cree. Среди них выделяются следующие виды:

• XR-E. Мощный светодиод, способный развивать 3,7 Вт. При толщине всего 2 мм его диаметр составляет 21 мм;
• XP-E. Более современная модификация с уменьшенной линзой. Размер этого светодиода на 80 % меньше, чем у предыдущей модели;
• XP-G. Элемент, особенностью которого является заметное потемнение в центре светового пятна при фокусировке;
• XM-L. Размер сторон квадратного корпуса составляет всего 5 мм, что позволяет вместить несколько компонентов в небольшой корпус. Серия состоит из нескольких моделей, которые полностью взаимозаменяемы и обладают разной мощностью. В настоящее время на таких светодиодах изготавливаются 95 % всех фонариков.

Еще одной фирмой, изготавливающей мощные и популярные LED конструкции, является бельгийская компания Luminus. В фонариках используются разновидности:

• SST-50. Способен излучать световой поток до 1250 Лм. Цветовая температура — 3000 К. Нуждается в радиаторе, Размер подложки 21 мм, высота — 7мм. Напряжение питания — 3-3,7 В;
• SST-90. Многокристальный светодиод с медной подложкой. Излучает белый яркий свет с цветовой температурой 5500 К. Диаметр подложки — 21 мм;
• SBT-70. Светодиодный модуль, может быть одно- или многоцветным. Мощность достигает 40 Вт;
• SBT-90. Максимальная светоотдача составляет 1400 Лм при токе до 9 А. размер излучающей поверхности составляет 9 мм². Цветовая температур — 6500 К, что позволяет создавать яркий и плотный световой пучок.

Интересно! Эти светодиоды отличаются высокими эксплуатационными показателями, долговечностью и надежностью. Такое сочетание качеств стало причиной появления большого количества подделок из стран Юго-Восточной Азии. Нерадивые производители либо указывают технические характеристики, соответствующие фирменным образцам, либо напрямую именуют свои изделия названиями известных изготовителей. Если возникают сомнения, следует попросить у продавца сертификат качества. Как правило, на фирменных моделях фонариков никаких затруднений не возникает, но подделки никаких подтверждающих документов не имеют.

Как заменить светодиод

Порядок замены светодиодов в фонариках практически одинаков для всех моделей светильников. Они различаются лишь формой корпуса и количеством LED компонентов, но сам принцип от этого не меняется. Прежде всего, необходимо приготовить инструменты:

• мультиметр;
• паяльник;
• припой и флюс;
• отвертка;
• пинцет.

Читайте также  Подключение выключателя с подсветкой клавиш своими руками

Перечислены только самые необходимые инструменты, в процессе замены могут понадобиться и другие приспособления. Например, в некоторых типах корпусов нужен шестигранный ключ с отверстием в центре. За неимением такового обходятся обычными ножницами или штангенциркулем.

Процедура замены не составляет принципиальной сложности и не требует от пользователя большого опыта. Однако, базовые навыки работ с паяльником и некоторые познания понадобятся в любом случае. Рассмотрим порядок действий поэтапно.

Разбираем фонарь

Замена требует разборки корпуса фонарика. Сначала надо извлечь источники питания. В зависимости от конструкции, это могут быть пальчиковые батарейки типа ААА, литиевые аккумуляторы. В карманных или поисковых фонариках аккумуляторный отсек находится в задней части и оснащен собственной крышкой. У налобных светильников он может быть выносным, или представлять собой небольшое гнездо под аккумуляторы-таблетки.

Вторым действием станет демонтаж защитного стекла. Отвинчивается и снимается крышка в передней части. Стекло может быть жестко прикреплено к ней, или являться отдельной деталью. После этого необходимо удалить отражатель, который может быть зафиксирован резьбовым кольцом, или просто прижат защитным стеклом.

После этого становится виден проблемный светодиод, который подлежит замене.

Демонтаж светодиода

В некоторых моделях фонариков светодиод совмещен с отражателем в один узел. Отсоединить и поменять его проще, так как плата крепится к рефлектору двумя маленькими винтами. Это обычно делается на недорогих китайских фонариках. Более надежные поисковые или карманные виды собраны более сложным образом. Их приходится разбирать при помощи шестигранного ключа с отверстием по центру, остриями ножниц или раздвинутыми губками штангенциркуля. Важно, чтобы при извлечении не пострадали провода или детали платы.

При помощи паяльника отпаивают контакты и пинцетом аккуратно вынимают светодиод. Важно, чтобы форма подложки нового элемента соответствовала размеру и конфигурации старого элемента. Иначе придется делать прорези под провода, для чего используют болгарку или дремель. Светодиод припаивают, обильно смазывают термопастой и вставляют в гнездо.

Читайте также  Как собрать и подключить светодиодную ленту с датчиком движения

Сборка фонаря

Сборка производится в обратном порядке. Все нагревающиеся элементы — подложку, радиатор и прочие компоненты — покрывают термопастой. Для карманных фонариков это не так важно, но для мощных поисковых моделей исключить перегрев надо обязательно. Иногда приходится выпаивать старый терморезистор, который затем сложно прикрепить к подложке. Его обычно покрывают слоем термопасты и просто оставляют под платой. После того, как все элементы и крышки установлены, проверяют работоспособность фонарика. Если никаких проблем не возникло, замена светодиода считается удачно завершенной.

Основные выводы

Поменять вышедший из строя светодиод не сложно, но некоторый навык работы с паяльником понадобится. Процесс замены состоит из следующих этапов:

• приобретение нового светодиода на замену;
• демонтаж фонарика;
• извлечение проблемного компонента;
• установка нового элемента;
• сборка фонарика.

Несмотря на внешние различия светильников, порядок действий практически одинаков для всех моделей. Свои способы замены излагайте в комментариях.

Имелся вот такой фонарик китайского производства. Питание 4,5 вольт (3 батареи типоразмера ААА) и 7 штук светодиодов синего цвета свечения. Переключатель в боковой крышке корпуса позволяет переключать режимы свечения — горит один светодиод, либо два, либо все семь. Яркость свечения даже всех светодиодов вместе оставляла желать лучшего, к тому же синий цвет их свечения — не самый удачный вариант для работы в условиях плохого освещения. Поэтому возникло желание исправить этот недостаток заменой светодиодов на более яркие и чтобы цвет свечения был белым.

Искать специально белые светодиоды долго не пришлось, так как под рукой оказался небольшой отрезок, оставшийся от светодиодной ленты на 24 вольта с несколькими светодиодными «модулями». Для проверки один такой модуль был выпаян с ленты. В своём составе он имел три отдельных светодиода, соединённых параллельно — три вывода с одной стороны — «+» питания и три с другой стороны — «-» (красные полоски со стороны плюсовых выводов обозначены маркером):

При проверке эти выводы (по три с каждой стороны) также были запараллелены и проверены на работоспособность при величине напряжения от 3,6 до 4,5 вольт. Во всём этом диапазоне питающих напряжений светодиодные модули с такой ленты оказались вполне работоспособны. С ленты было взято три таких модуля и к их выводам припаяны небольшие проволочные проводники:

Затем фонарик был разобран и печатная плата со светодиодами откручена от корпуса (крепилась двумя небольшими саморезами):

Перед выпайкой светодиодов из платы фонарик можно включить на всех его трёх режимах работы и пометить светодиоды, которые загораются в положениях переключателя «1-2-3». Затем именно на места этих светодиодов следует впаять три новых светодиодных модуля от светодиодной ленты. В моём случае распайка светодиодов фонарика была такой:

— (в положении переключателя «3» горят все светодиоды, а не только помеченные здесь цифрой «3»).

Таким образом понятно, что три новых светодиодных модуля следует впаивать на места бывших синих светодиодов соответственно «1» «2» и «3». Тут следует заметить, что было выбрано всего три новых модуля, а не семь, чтобы ограничить максимальный ток потребления фонарика. В любом случае в таком новом варианте фонарик будет светить значительно ярче прежнего (!). Перед пайкой модулей следует обязательно пометить на плате полярность выводов, для чего опять же можно включить фонарик и с помощью тестера определить плюсовые и минусовые контактные площадки с отверстиями под «ножки» светодиодов. В случае с этим фонариком плюсовой вывод питания оказался «общим», а минусовой коммутировался на разные светодиоды в соответствии с разными положениями переключателя. Затем плата была установлена на место и закреплена саморезами.

При этом вкладка-рефлектор из пластика с зеркальным напылением не ставился, так как особой пользы от его установки замечено не было. При использовании модулей от светодиодных лент другого типа и мощности, следует учитывать ток потребления одного модуля и силу его светоотдачи. И в соответствии с этим определить и использовать их необходимое количество. При меньшей мощности можно впаять и все семь штук.

Такой вариант фонарика даёт гораздо большую интенсивность освещения, к тому же нормального, белого цвета. Но следует иметь в виду, что ток потребления при включении всех трёх светодиодных модулей данного типа составляет порядка 0,6 А и мощности таких батареек, которые изначально предусмотрены конструкцией фонарика на долго не хватит. Поэтому очень желательно установить вместо батарей аккумуляторы подобного типоразмера и приобрести либо сделать для них зарядное устройство. Как уже указывалось выше, в таком варианте фонарик будет достаточно хорошо работать и от батарей (напряжение питания 3 х 1,5 = 4,5 вольт) и от аккумуляторов (3 х 1,2 = 3,6 вольт). Самый лучший вариант был бы, конечно, при использовании более мощного аккумулятора от сотового телефона с напряжением 3,6-3,7 вольт и ёмкостью побольше, но конструкция корпуса данного фонарика не позволяет, к сожалению разместить там такой аккумулятор. Специально для 2Схемы.ру — Андрей Барышев.

Полезное:  Делаем сварочный аппарат из трансформатора от микроволновкиИспользуемые источники:

• https://svetodiodinfo.ru/texnicheskie-momenty/xarakteristiki-svetodiodov-dlya-fonarikov.html
• https://svetilnik.info/svetodiody/zamena-svetodioda-v-fonarike.html
• https://2shemi.ru/zamena-svetodiodov-v-fonarike/