Самодельный фонарик с зарядкой от USB. Ремонт и модернизация светодиодных фонарей Lentel, Фотон, Smartbuy Colorado и RED своими руками Зарядное устройство для фонарика схема

Если по какой-либо причине нельзя воспользоваться стационарной электрической сетью, а в хозяйстве отсутствует переносной автономный светильник, то можно своими руками собрать светодиодный фонарь.

Преимущества LED светильников

Светодиодные осветительные элементы вытесняют с рынка привычные лампы накаливания. Это вызвано рядом преимуществ LED технологий:

1. Отдача света в полупроводниках происходит более интенсивно. Они превосходят лампы накаливания по освещенности в 8 раз, а также работают лучше, чем натриевые или энергосберегающие приборы.
2. За счет высокого коэффициента полезного действия по сравнению с распространенными лампочками светодиоды способны сэкономить от 60 до 90% электроэнергии. LED устройства расходуют меньше ресурсов, чем энергосберегающие (на 15-20%).
3. Стоимость обслуживания полупроводников ниже, так как они имеют небольшое количество отказов и сбоев. Светодиоды используются в сложных эксплуатационных условиях – для аварийных систем, на высотных архитектурных объектах, в конструкциях с дорогой установкой, в освещении мостов.
4. Новые приборы устанавливаются быстро, с немалой экономией по затратам на кабель, который в полупроводниках нужен меньшего диаметра.
5. Продолжительность службы LED устройств: более 15 лет при работе по 8 часов в сутки.
6. Для питания светодиодов применяют низкое напряжение. Это делает их монтаж и эксплуатацию безопаснее аппаратуры, рассчитанной на 220/380 В.
7. Полупроводники обладают хорошей устойчивостью к вибрации, повышенной механической прочностью, высокими температурными характеристиками.
8. Индекс цветопередачи полупроводниковых приборов превышает 80. Без потери энергии и использования фильтров устройства способны обеспечить глубокие и чистые цвета света.
9. LED приборы подходят для таймеров, датчиков объема, диммеров (регуляторов силы света). Светодиоды широко применяются в программируемой аппаратуре с изменяемой интенсивностью освещения.
10. В диодных изделиях отсутствуют ультрафиолетовое и инфракрасное излучения, свет монохроматический, нет стробирования и бликов. Это позволяет применять их в осветительных системах разного назначения, размеров и форм.
11. У светодиодов минимальное время запуска. Даже при морозной погоде прибор мгновенно набирает цветовую температуру и заданный уровень освещенности.
12. Из-за отсутствия вредных излучений и тепла полупроводники могут безопасно применяться в медицинских целях, а также для освещения помещений с людьми, животными и растениями.
13. Приборы перерабатываются после выслуги положенного срока без получения опасных для экологии веществ.

Схема аккумуляторного фонарика на светодиодах

Простые схемы с обычными лампами являются энергозатратными. Они обладают слабым световым потоком и приводят к быстрому выходу ламп из строя. Чтобы избавиться от указанных недостатков, применяют более сложные устройства с аккумуляторами вместо батареек и светодиодами, которые заменяют лампы накаливания.

Для улучшения рабочих характеристик фонаря в его цепь включают дополнительные элементы:

1. Зарядка осуществляется от сети 220 В через выпрямитель с использованием сглаживающего конденсатора С1. Схема сделана так, чтобы часть электроэнергии преобразовывалась в тепло и ограничивалось напряжение, прикладываемое к аккумулятору.
2. Для индикации процесса зарядки в схему включен светодиод VD1.
3. В качестве нагрузки в фонарике используют светодиоды.

Для работы светодиодов в такой схеме используются 2 батарейки АА. DFL-OSPW5111Р отличается высокой яркостью света (30 cd). Требуемый для работы ток – 80 мА. Свечение прибора является белым.

В качестве стабилизатора напряжения часто используют готовый узел – микросхему ADP1110 (1111), которая относится к семейству переключающих регуляторов, способного функционировать от источников питания напряжением от 2 до 12 В. Устройство имеет стационарные выходы 12 В, 5,5 В, 3,3 В.

Возможно запрограммировать разные режимы работы микросхемы:

• 200 мА при 5 В, если использовать 12 В вход и режим снижения;
• 100 мА при 5 В от 3 В выхода и режим повышения.

Питание от батареек любых типов поступает на конденсатор постоянного тока относительно большой емкости и с его обкладок на ADP1110. В качестве источника энергии можно использовать, например, «таблетки».

Для дополнительной фильтрации напряжения и ограничения пульсаций тока в схеме используют катушку индуктивности и диод Шотки. В последнем за счет перехода металл-проводник возникает барьерный эффект. Прибор характеризуется малым прямым сопротивлением, повышенным быстродействием и небольшой емкостью перехода.

Необходимые состовляющие для сборки

Для сборки фонарика своими руками понадобится:

• провода медные;
• батарейки («таблетки») или аккумулятор;
• светодиоды;
• устройство для размещения источника питания;
• паяльник и припой;
• клей – жидкие гвозди, эпоксидная смола, суперклей (лучше иметь пистолет для его точного нанесения);
• выключатель;
• детали стабилизатора напряжения в зависимости от схемы (можно использовать микромодуль подзарядки, например, ТР4056; или собрать цепь из отдельных элементов самостоятельно);
• корпус фонарика;
• линзы для светодиода.

Как собрать своими руками?

Собрать светодиодный фонарь несложно при наличии минимальных навыков работы с паяльником. Например, можно воспользоваться старой материнской платой персонального компьютера и выпаять из нее «карман» для фиксации батареи питания. Это следует делать аккуратно, чтобы не повредить поверхность и контакты.

Корпус небольшого фонарика можно сделать из шприца. Для этого нужно малярным ножом срезать конус, на который устанавливается игла, и вынуть поршень.

Чтобы избежать перегрева светодиода, из алюминиевой пластинки нужно вырезать радиатор по размеру линзы. С помощью суперклея корпус держателя линзы соединяют с алюминиевым радиатором.

Медной проволокой пропаять контакты диода. В качестве изоляции можно воспользоваться термокембриком и зажигалкой.

Часть с линзой и светодиодом следует закрепить с помощью клея к корпусу из шприца.

Контакты светодиода соединяем с контактами аккумулятора и вставляем во внутрь конструкции.

Если плата модуля зарядки не помещается в оставшуюся часть шприца, ее можно разделить на две части и соединить между собой скотчем. Разорванные контакты следует пропаять медной проволокой.

Микровыключатель через резистор требуется подсоединить к плате модуля зарядки. Остальные контакты модуля расключаются в соответствии со схемой.

На поверхности после сборки фонарика должны остаться разъем micro-usb и кнопка выключателя. При правильном выполнении работ от одной зарядки такой фонарик будет работать 10-12 часов.

Доработка готового светодиодного фонаря

В некоторых случаях проще купить недорогой готовый фонарик на светодиодах и с помощью небольших усовершенствований сделать более совершенную модель.

Например, в устройстве HG-528 HUAGE и подобных ему по схемным решением фонарях, часто выходят из строя диоды EL1-EL5. Проблема возникает из-за того, что хозяева часто забывают отключить полупроводниковые элементы при зарядке от сети.

Свой фонарик можно переделать так, что произвести зарядку будет невозможно, если не изменить положение переключателя SA1 так, чтобы отключить светодиоды. Кроме этого, недолговечные аккумуляторы этих устройств можно заменить на более энергоемкие литий-ионные приборы от мобильных телефонов. Для чего из фонаря удаляются выпрямительные диоды VD1-VD4 и фильтр, состоящий из емкости С1 и двух резисторов R1, R2.

На освободившееся место размещают после небольшого выпиливания пластиковых деталей корпуса аккумулятор от сотового. Последний медным проводом соединяется со схемой прибора.

У Lentel GL01 светодиодного аккумуляторного фонаря разработчиками допущена ошибка в электрической схеме, которая также приводит к выходу из строя устройство, если она включена на зарядку при не отключенных светодиодах. К тому же, параллельно включены 7 диодов, что является причиной неравномерности тока, протекающего через них во время работы фонарика за счет отличающихся вольт-амперных характеристик полупроводниковых элементов. Это приводит к частому перегоранию как самих светодиодов, так и резистора R4.

Если отдельные резисторы (45 – 55 Ом) включить с каждым светодиодом последовательно, и резистор R4 убрать из цепи, то величины токов выровняются. Чтобы исключить во время зарядки аккумулятора попадание напряжения на светодиоды зарядного устройства, нужно HL1 (индикатор) подключить к первому выводу SA1.

Как отремонтировать светодиодный фонарик?

Наиболее распространенными причинами поломок фонарей, в которых в качестве осветительных приборов используются светодиоды, являются:

• неисправности светодиодов;
• отсутствие в цепи питающего напряжения;
• поломка выключателя;
• выход из строя проводов, которые идут от светодиода к аккумулятору;
• контакты, к которым подключены элементы питания, окислились;
• пробой или выгорание электронных элементов схемы.

Например, ремонт светодиодного фонарика-ручки часто связан с заменой полевого транзистора КТ315, который в схеме включен последовательно с одной из обмоток высокочастотного трансформатора Т1. Параллельно транзистору расположен светодиод VD1, являющийся нагрузкой блокинг-генератора.

Выбор разработчиками такого элемента, как КТ315, связан с его низкой стоимостью. Поэтому при ремонте устройства вместо установленного проводникового прибора можно использовать другие типы транзисторов с частотой более 200 МГц.

Если необходимо заменить трансформатор, то понадобится проволока 0,2 мм диаметром.

Нужно намотать по 20 витков для каждой обмотки в случае, когда используется ферромагнитное кольцо. При отсутствии последнего подойдет цилиндр, на который потребуется намотать обмотки уже по 100 витков каждая.

Ремонт прибора следует начинать с внешнего осмотра осветительных и электронных элементов цепи, проводов. При отсутствие явных признаков неисправности – выгоревших деталей, оборванных соединений, наличия налета и окислов, нарушающих нормальный электрический контакт, – понадобятся измерительные приборы, с помощью которых можно обнаружить вышедшие из строя электронные части.

Посвящается всем тем, кто имеет аналогичные светодиодные фонари.
Типовая проблема последних - свинцовый (AGM) аккумулятор на 4 Вольта, который «неожиданно» перестает работать.
Недавно был обзор с решением аналогичной проблемы. .
Я пошел немного по другому пути, позже будет понятно почему.

Сначала немного о фонарях:


Бюджетные фонари имеющие приличные размеры и посредственные характеристики. Но их продолжают покупать и использовать. Фонарь содержит в себе множество сверхъярких светодиодов 3-5мм.




Включены светодиоды как правило параллельно, через токоограничивающие резисторы.


Сердцем фонаря является свинцовая (AGM) аккумуляторная батарея емкостью до 4.5Ач.


Положительным моментом можно считать неприхотливость аккумулятора. Возможность подзарядки в любое время и работа при отрицательных температурах. Последний момент в моей переделке не учитывается, поскольку эксплуатация фонаря при значительной отрицательной температуре не планируется.

Забегая вперед скажу, что времени на переделку фонаря потребовалось около 2х часов.

Вскрываем фонарь и извлекаем дохлую батарею:

Для начала произвел замер потребляемого тока при напряжении на батарее 3.84 В:




Последовательно светодиодам установлены резисторы для ограничения тока. Из за изменившегося напряжения фонаря можно было бы понизить сопротивления резисторов, но делать этого я не стал. Яркость упала незначительно, с этим можно смириться, да и хлопотно это по времени.
При напряжении 4.2В ток превышал 1 А. Это стало отправной точкой при решении проблемы. Использование кит набора дешевого повербанка отпадает из за неспособности последнего выдать необходимый ток.

Решение было на поверхности:
Два варианта плат, одна с защитой от переразряда, другая без защиты:


Немного о платах. Контроллер один из самых распространенных TP4056. Я использовал аналогичную плату . Документация на контроллер . Контроллер обеспечивает ток заряда до 1 Ампера, поэтому можно примерно рассчитать время заряда аккумуляторов.
Какую плату использовать в вашем фонаре зависит от типа применяемых элементов 18650. Если есть защита от переразряда, тогда ту что справа. Иначе можно возложить функцию защиты аккумулятора на плату с коей она замечательно справляется. Платы отличаются между собой наличием дополнительных деталей, таких как контроллер разряда DW01 и силовой ключ 8205(сдвоенный полевой транзистор) для отключения в нужный момент аккумулятора от нагрузки или защиты от перезаряда.

Места внутри много, можно установить хоть десяток аккумуляторов, но я для пробы обошелся одним.


Последний был извлечен из старой батареи ноутбука и протестирован на зарядном устройстве IMAX B6:




При токе разряда 1 Ампер, остаточная емкость 1400 мАч. Этого хватит примерно на час- полтора непрерывной работы фонаря.

Пробуем подключить аккумулятор к плате:




Провода к аккумулятору паять надо аккуратно, не перегревая последний. Если не уверены, то можно использовать холдер для аккумулятора.


Так же желательно соблюдать цветовую дифференциацию штанов использовать провода разного цвета для подключения питания.

Подключаем плату через кабель micro USB к блоку питания:




Загорелся красный светодиод, заряд пошел.

Теперь надо установить плату- контроллер заряда в фонарь. Специальных креплений не предусмотрено, поэтому делаем колхоз используя любимый всеми суперклей.


Склеить хоть раз пальцы святая обязанность каждого, кто пользовался .

Изготавливаем кронштейн из подходящей металлической пластинки (подойдет элемент из детского металлического конструктора).


Для того, что бы избежать замыкания используем изоляционный материал. Я применил кусочек термоусадочной трубки.

Закрепил плату предварительно подключив провода что шли ранее к свинцовому АКБ:




Снаружи выглядит так:


Видны мелкие дефекты по бокам от разъема. Исправляются следующим образом: ямка или щель засыпается пищевой содой и потом 1-2 капли суперклея. Клей схватывается мгновенно. Через 30 секунд можно надфилем обработать поверхность.
Аккумулятор внутри закрепляем любым доступным способом. Я применил герметик, кому то удобнее клеевой пистолет.
Отверстие разъема подзарядки будет позже закрыто резиновым колпачком.

Собираем и включаем:


Работает.
Upd: Если планируется подключение нескольких аккумуляторов параллельно, то перед соединением, во избежание порчи последних необходимо привести все аккумуляторы к единому ЭДС (по простому напряжение).

Выводы: Расходы по деньгам примерно 100 рублей и 2 часа времени. Аккумулятор в расчет не беру, использовал полудохлый с большим внутренним сопротивлением. Получаю рабочий фонарь. Описываемые мной процедуры не панацея, существуют и другие варианты доработки фонарей. Индикацию процесса зарядки/готовности выводить на корпус не стал. Свечение светодиодов синий/красный видно сквозь корпус.
Плата кстати может иметь любой разъем какой вам понравится mini или micro USB. Все зависит от наличия нужных кабелей. Кроме всего прочего у нас на руках остается блок питания для зарядки свинцового аккумулятора - можно будет с пользой пристроить куда нибудь.

Плюсы:
Рабочий фонарь, меньший вес (хотя это малозначительный факт). заряжать можно в любом доступном месте при наличии USB зарядки или компьютера.
Минусы:
Аккумулятор боится мороза, меньшая яркость (примерно на 10-15%) по отношению к заводскому варианту. В конце разряда яркость падает, заметно на глаз. Для решения этой проблемы можно поставить более емкий (или несколько) аккумулятор.

Сломался очередной китайский фонарик. Купить новый - не проблема, но хотелось бы проверенный и безотказный девайс. Было решено собрать самодельный фонарик, благо в наличии много-много аккумуляторов, светодиодов, и всякой SMD-рассыпухи. Итак, что я хотел бы видеть внутри фонарика:

• Качественный светодиод
• Линза, фокусирующая луч
• Драйвер для ограничения тока через светодиод
• Контроллер для автоматической зарядки аккумулятора, с индикацией
• Схема защиты от разряда аккумулятора
• Ёмкий аккумулятор, чтобы фонарь работал около 10 часов
• Включение/отключение тактовой кнопкой

Сказано - сделано. Схема фонарика:

Схема не содержит микроконтроллеров, не требует настройки, и начинает работать сразу после сборки. Всё работает следующим образом. При подключении аккумулятора G1, цепь C6R8 выполняет сброс счётчика DD1 в исходное состояние. Кнопка SB1 подключена к счётному входу счётчика DD1 через цепь антидребезга C8R11R12. Нажатие на кнопку вызывает срабатывание счётчика, в результате на выводе OUT1 появляется логическая 1, включается драйвер светодиода DA2. Выходной ток драйвера составляет 350 мА. При повторном нажатии на кнопку, на выходе OUT2 появляется логическая 1, и через диод VD3 происходит сброс счётчика в исходное состояние, драйвер светодиода DA2 отключается. На микросхеме DA1 собрана схема зарядки, резистором R1 задаётся желаемый ток зарядки. В данной схеме ток ограничен на уровне 500 мА, так как используется USB порт. При постановке на зарядку происходит сброс микросхемы счётчика DD1 через цепь R10VD4. Таким образом, работа фонарика блокируется на время зарядки, и процессу зарядки ничего не мешает. Микросхема DA3 и транзистор VT1 образуют схему защиты от разряда аккумулятора. Питание на контроллер защиты DA3 подаётся через диоды VD1, VD2. Это необходимо для поднятия порога срабатывания защиты до 3 вольт.

Подобрать подходящий корпус оказалось гораздо сложнее, чем придумать схему. Выбор пал на пластиковую сантехническую муфту.

Выточил отверстия в заглушках.

Плата располагается в середине трубы и занимает всю внутреннюю площадь. Таким образом отпадает необходимость крепления, плата сидит внутри как влитая.

С одной стороны платы располагаются аккумуляторы, USB разъём для подзарядки, и кнопка управления.

С другой стороны расположены SMD-компоненты и радиатор для охлаждения светодиода.

Размер радиатора несколько маловат, но в общем и целом охлаждения хватает. Ток через светодиод всего 350 мА.

Плата располагается между радиатором и аккумуляторами.

На радиатор установил светодиод CREE XPGWHT-L1-0000-00EE7 с тёплым белым свечением.

Оптику поставил R-20XP01-30H, угол 30 градусов.

Прикрутил к радиатору светодиод и оптику.

Для наблюдения за процессом зарядки аккумулятора, сделал световод из оргстекла.

Вставляем внутренности в корпус.

Насаживаем заглушки. Получился вот такой брутальный фонарик.

Вид сзади.

Во время зарядки индикатор светится оранжевым цветом.

По окончании зарядки индикатор меняет цвет на зелёный.

Одной зарядки хватает на 9 часов работы. Результатом доволен.

Список радиоэлементов

В эксплуатации у населения находится достаточно много светодиодных аккумуляторных фонарей со встроенными зарядными устройствами (ЗУ), которые часто выходят из строя. В настоящей статье авторы делятся своим опытом ремонта светодиодных фонарей ФО-ДИК АН-0-005 и Космос А618LX.

Светодиодный фонарь ФО-ДИК АН-0-005 (фото 1 ) российского производства содержит пять светодиодов, аккумулятор на рабочее напряжение 4…4,5 В и встроенное сетевое зарядное устройство (ЗУ).

Принципиальная схема зарядного устройства фонаря ФО-ДИК АН-0-005 показана на рис.1 .

После непродолжительной эксплуатации фонарь перестал функционировать. При разборке устройства было обнаружено, что дорожки на миниатюрной печатной плате фонаря полностью выгорели, а высоковольтный диод VD2 (рис.1 ) вышел из строя. К сожалению, позиционные номера деталей на плате не указаны. Поэтому авторы, создавая схему рис.1 , указали эти номера на ней произвольно.

• высоковольтные диоды VD1, VD2 типа 1N4007 можно заменить КД105Б, В, Г или КД209Б, В; КД226В, Г, Д;
• высоковольтный конденсатор С1 номиналом 0,68…1,5 мкФ х 400…630 В;
• резисторы, типа МЛТ-0,25, R1 номиналом 560…620 кОм, R2 — 220…330 Ом;
• светодиод HL1 любой миниатюрный.

При подключении к сети 220 В напряжение на аккумуляторе должно быть 4,5…5 В, а светодиод НL1 должен светиться.

На рис.2 показана схема зарядного устройства фонаря «Космос А618LX», в котором вышли из строя сверхъяркие светодиоды. Как видно из рис.2 , схема этого фонаря отличается от схемы рис.1 только двухполупериодным выпрямителем на диодах VD1-VD4. Номиналы элементов аналогичны рис.1 .

Проанализировав обе схемы, можно сделать вывод, что если по какой-то причине вышел из строя аккумулятор фонаря или отпаялись его электроды, то при включении заряжаемого фонаря сетевое напряжение 220 В выведет из строя все сверхъяркие светодиоды фонаря. По этой причине при зарядке фонарей не рекомендуется включать (проверять) заряжаемый фонарь.