Светодиодный фонарь своими руками: схема, как сделать и собрать диодный фонарь на аккумуляторе и с зарядкой от сети

Обновлено: 25.04.2024

Список деталей для самодельного светодиодного фонарика:

3 литий-ионных аккумулятора для Nokia 3310 со встроенной защитой китайского производства. Ёмкость каждого 1500 mAh.
Преобразователь Philips TEA1208 — повышающий конвертер.
Источник света светодиод Luxeon 1 Вт.

Резистор 270R ограничивает ток через внутренний переключатель и катушку индуктивности. Регулируя этот резистор мы влияем на мощность при низком напряжении. Сильный ток может повредить схему. Смотрите документацию.

На первый взгляд кажется, что в течение всего срока службы аккумулятора желательно поддерживать номинальный ток светодиода. Но поддержание тока светодиода при сниженом входном напряжении ниже определенного уровня значительно увеличит срок службы аккумулятора и предотвратит отключение питания при его разряде.

Поэтому лучше, чтобы конвертор не использовался с резистором 270R с целью получения линейной зависимости тока светодиода от кривой напряжения аккумулятора.

Светодиодные фонари считаются одним из наиболее удачных вариантов, демонстрирующих высокую работоспособность, эффективность, обладающих длительным ресурсом. Единственным недостатком таких светильников является довольно высокая цена. Кроме того, рынок наводнен изделиями неизвестных производителей, которые работают максимум неделю. Однако, вполне возможно собрать светодиодный фонарь своими руками, и подобных конструкций достаточно много. Рассмотрим порядок изготовления внимательнее.

Основные составляющие

Конструкция светодиодного фонарика будет состоять из одних и тех же узлов вне зависимости, самодельный он, или изготовлен на фабрике. Важным требованием для него станет мобильность, т.е. это должен быть аккумуляторный фонарь с зарядкой от сети 220 В (самый простой и доступный вариант), или от USB компьютера, ноутбука. Этот способ позволяет подзарядить светодиодный прибор в полевых условиях, что весьма важно в походе.

Основные узлы и детали такого устройства:

мощный светодиод или матрица;
радиатор для отвода тепла;
аккумулятор;
модуль зарядки;
отражатель с линзой;
корпус.

Большинство деталей изготовить своими руками невозможно. Обычно используют готовые узлы, приобретенные специально для такого случая или взятые из сломанных устройств. Единственный вариант, допускающий творческий подход — корпус фонарика, так как сделать его можно из различных деталей-доноров.

Принцип работы устройства

Светодиодный фонарик работает на обычном для подобных устройств принципе:

аккумулятор заряжается от обычной сети 220 В;
как вариант, можно использовать специальный микромодуль зарядки от разъема USB ноутбука или компьютера;
питание подается на светодиоды с помощью кнопки «откл/вкл»;
для обеспечения нормального режима подачи используется токоограничивающий резистор номиналом 3 Ом;
светодиодная матрица получает необходимое напряжение и начинает излучать свет.

Вариант с использованием микромодуля зарядки представляется более удачным. Устройство выполняет функции контроллера заряда и не допускает избыточного накопления энергии. Кроме того, размеры этого модуля позволяют установить его в маленький корпус, что важно при изготовлении компактных устройств. Наличие разъема микро USB позволяет использовать отдельный шнур, который вставляется только на время зарядки.

Внимание! Стандартные светодиодные фонари питаются от аккумуляторов 12 вольт, что увеличивает срок зарядки и требует наличия сети 220 В. Вариант, который предлагается сделать своими руками, позволяет использовать аккумулятор от смартфона или мобильного телефона, а зарядить его можно в полевых условиях от гнезда USB ноутбука.

Необходимые детали

Для сборки светодиодного фонаря своими руками понадобятся:

корпус будет изготовлен из пластикового шприца емкостью 20 мл;
трехваттный светодиод с напряжением питания 3,4 В;
рассеивающая линза;
кнопка выключения (микро);
токоограничительный резистор на 3 Ом мощностью 0,25 Вт;
для зарядки аккумулятора будет использован микромодуль ТР4056;
алюминиевая пластинка для изготовления радиатора;
соединительные провода (медные);
аккумулятор на 3,7 В;
двусторонний скотч;
суперклей, клеевой пистолет, эпоксидный компаунд или состав «жидкие гвозди».

Вместо пластикового шприца можно использовать любую трубку из диэлектрического материала тог же диаметра.

паяльник с припоем;
ножницы;
острый нож или устройство для снятия изоляции;
бормашина;
набор надфилей, напильник;
зажигалка, строительный фен.

Могут потребоваться и другие инструменты, доступные пользователю и позволяющие выполнить некоторые операции с более удачным результатом.

Собираем мощный светодиодный фонарик

Рассмотрим порядок сборки светодиодного фонаря своими руками. Для удобства процесс будет отображен поэтапно.

Подготовка светодиода с линзами

На алюминиевой пластинке отмечается диаметр колпака с рассеивающей линзой. На получившейся окружности отмечаются посадочные гнезда и прочие элементы радиатора. Затем по разметке вырезают и надфилем подгоняют по размеру теплоотвод для имеющегося светодиода. Затем с колпачка временно удаляют рассеивающую линзу и приклеивают радиатор с тыльной стороны. Для этого подойдет суперклей или иной быстросхватывающийся состав. Необходимо контролировать процесс склейки и обеспечить соосность всех отверстий на колпачке и алюминиевом теплоотвод

Залудить контакты ЛЕД элемента и припаять к ним соединительные провода. Их длина должна быть около 150 мм каждый, чтобы с гарантией превысить размер корпуса от шприца. Места пайки закрыть термоусадочной трубкой, которую нагреть феном или зажигалкой (что опасно, так как можно по неопытности перегреть светодиод). После этого светильник вставляют в колпачок и выводят провода наружу.

Обработка корпуса фонарика из шприца

От шприца понадобится только прозрачная трубка, емкость для набора препаратов. Поршень с рукояткой не нужен, его убирают сразу. Также с помощью острого ножа следует срезать подыгольный конус. В оставшейся части торцевой пластинки делают отверстия под контакты светодиода. Колпак приклеивают к корпусу, предварительно выведя внутрь оба соединительных провода. Наклеить его можно на любой состав, эпоксидку или «жидкие гвозди».

Важно! Главным условием станет хорошая адгезия к пластику шприца, иначе колпачок фонарика может отвалиться в самый неподходящий момент.

Подключение микромодуля зарядки и аккумулятора

Литиевый цилиндрический аккумулятор по диаметру подходит для установки внутрь корпуса. Устанавливают клеммы с соединительными проводами и вставляют устройство в корпус так, чтобы они оказались в передней части. Все провода — от светодиода и от аккумулятора — выводят наружу по боковой стенке источника питания.

Трубка свободно вмещает батарею, но для установки модуля подзарядки места уже не хватит. Проблема решается просто — плата микромодуля надрезается ножом и аккуратно ломается пополам. Половинки соединяют с помощью двустороннего скотча, а контакты соединяют пайкой с медным проводом. Процедура достаточно тонкая и деликатная, не допускающая неаккуратности. Важно не разрушить элементы схемы, надрезая плату перед тем, как ее сломать.

Окончательная сборка

На плату модуля припаивают токоограничительный резистор, соединение сразу же изолируют термоусадочной трубкой. Вторую ножку паяют на кнопку включения фонаря. Три провода, выходящие из корпуса, припаиваются к плате модуля согласно схеме подключения. Четвертый подсоединяют к кнопке. На этом сборка электрической части считается завершенной. Перед тем, как завершить процедуру, надо проверить работоспособность кнопки и всего устройства. Если фонарь работает нормально, плату микромодуля вставляют внутрь так, чтобы гнездо USB оставалось снаружи. Кнопка также должна находиться в прямом доступе.

Торец трубки со стороны гнезда закрывают с помощью термоклея, что дает герметичность всей конструкции. С лицевой стороны вклеивают рассеивающие линзы. Теперь можно установить светодиодный фонарь заряжаться от USB компьютера или ноутбука. Через некоторое время индикаторный светодиод на плате микромодуля даст знать о ее завершении. Теперь фонарь можно использовать по прямому назначению. Пользователи утверждают, что одной зарядки хватает на 10 часов работы, что нереально для традиционной лампы накаливания.

Для создания своими руками светодиодного фонаря понадобится приготовить набор элементов, из которых основными являются:

аккумулятор на 3,7 В;
микромодуль зарядки;
колпачок с линзой и светодиод.

Порядок сборки не представляет существенной сложности. Понадобится хотя бы начальный навык владения паяльником и прочими инструментами. В результате получается вполне качественный и эффективный светодиодный фонарик. Свои уточнения и варианты излагайте в комментариях.

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:

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.
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%).
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.
Новые приборы устанавливаются быстро, с немалой экономией по затратам на кабель, который в полупроводниках нужен меньшего диаметра.
Продолжительность службы LED устройств: более 15 лет при работе по 8 часов в сутки.
Для питания светодиодов применяют низкое напряжение. Это делает их монтаж и эксплуатацию безопаснее аппаратуры, рассчитанной на 220/380 В.
Полупроводники обладают хорошей устойчивостью к вибрации, повышенной механической прочностью, высокими температурными характеристиками.
Индекс цветопередачи полупроводниковых приборов превышает 80. Без потери энергии и использования фильтров устройства способны обеспечить глубокие и чистые цвета света.
LED приборы подходят для таймеров, датчиков объема, диммеров (регуляторов силы света). Светодиоды широко применяются в программируемой аппаратуре с изменяемой интенсивностью освещения.
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.
У светодиодов минимальное время запуска. Даже при морозной погоде прибор мгновенно набирает цветовую температуру и заданный уровень освещенности.
Из-за отсутствия вредных излучений и тепла полупроводники могут безопасно применяться в медицинских целях, а также для освещения помещений с людьми, животными и растениями.
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:

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.
Для индикации процесса зарядки в схему включен светодиод VD1.
В качестве нагрузки в фонарике используют светодиоды.

Схема со сверхярким светодиодом DFL-OSPW5111Р

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;
нож;
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 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.

Читайте также: