Схема изготовления самодельного светодиодного фонаря

Автор - Владимир Едакин

Некоторое время назад в интернете на многих форумах шли жаркие дискуссии - быть или не быть светодиодному фонарику (СФ). В результате ответ был один: "Быть!" При несомненном минусе - некоторой дороговизне изделия - плюсы все-таки перевешивали. Это и более долгий, по сравнению с ламповым, срок службы батарей, и нечувствительность к всякого рода ударам и встряскам. 

А вот еще об одном минусе стоит сказать отдельно. 

Этой весной я проводил эксперимент: было собрано два абсолютно одинаковых фонарика на одном светодиоде повышенного свечения. Зачем два? Один использовался в качестве эталонного, второй - в качестве испытательного. Двадцать четыре часа включенный испытательный СФ радовал веселым блеском темный карман моего коллеги по работе, затем был извлечен на свет. На первый взгляд, яркость свечения осталась неизменной, но… включение эталонного СФ все расставило на свои места: испытательный светил значительно хуже. Последующие двое суток прогона ничего нового не добавили, разве что яркость еще сильнее уменьшилась. Это и есть тот самый минус.

И вот тут возникла идея - собрать такую схемку, которая позволит поддерживать яркость свечения постоянной максимально возможное время, и будет высасывать заряд из батарей до последней капли. Несколько часов сидения в интернете принесли свои результаты - было найдено около десятка схем на т.н. DC/DC конвертерах. Свой выбор я остановил на одной из них, в которой использовался чип фирмы Analog Device - ADP1110. Остановил по той причине, что видел эту микросхему в продаже.

Вот она, эта схема.

Это стандартная типовая схема включения ADP1110.

ВНИМАНИЕ! Данная микросхема-конвертер, согласно спецификации фирмы-производителя, выпускается в 8 (!) вариантах:

Микросхемы с индексами "N" и "R" отличаются только типом корпуса: R покомпактнее.

Для нас представляют интерес только первые четыре модели: с регулируемым выходным напряжением и с выходным напряжением в 3,3 вольта. Хотя теоретически фонарик можно собрать на любой из вышеперечисленных.
Если вам посчастливилось купить чип с индексом -3.3, можете смело пропускать следующий абзац и переходить к пункту "Детали". Если нет - представляю вашему вниманию еще одну схему:

В ней просто добавлены еще две детали, позволяющие получить на выходе все те же требуемые 3,3 вольта для питания светодиодов.

Детали

Я не буду изобретать велосипед и подробно расписывать то, что было уже сказано в статье [1] - все используемые там детали запросто подойдут и в нашу схему. Просто перечислю вкратце.
1. Дроссель. В качестве дросселя подойдет любой от 20 до 100 микрогенри с маленьким (меньше 0.4 ома) сопротивлением. На схеме указано 47 мкГн. Его можно сделать самому - намотать около 40 витков провода ПЭВ-0.25 на кольце из µ-пермаллоя с проницаемостью порядка 50, типоразмера 10х4х5.
2. Диод Шоттки. 1N5818, 1N5819, 1N4148 или аналогичные. Analog Device НЕ РЕКОМЕНДУЕТ использовать 1N4001 !!!!!
3. Конденсаторы. 47-100 микрофарад на 6-10 вольт. Рекомендуется использовать танталовые.
4. Резисторы. Мощностью 0,125 ватта. Наши или импортные - без разницы, только помните, что импортные - компактнее. Понадобятся сопротивлением 2 ома, возможно 300 килоом и 2,2 килоома.
5. Светодиоды. L-53PWC - 4 штуки.
Схему можно спаять и навесным монтажом (то есть, припаивать непосредственно ножки деталей друг к другу). А можно и еще немножко разориться и купить так называемую монтажную плату, выпилить из нее подходящий по размерам кусочек (скажем, 1,5х1,5 сантиметра) и распаять на нем. Тут уже решать вам.

P.S. К сожалению, не могу похвастаться готовым изделием - его попросту пока нет. Постараюсь по возможности быстрее собрать, обкатать и сообщить хотя бы о продолжительности непрерывного свечения с различными типами батарей.

При написании использовались следующие материалы:
1. Статья Владимира Ращенко "Самодельный фонарик на светодиодах"
2. Спецификация на микросхему DC/DC конвертер ADP1110. Взято с официального сайта фирмы Analog Device.

Комментарии и дополнения  nikolai, 09.09.2005 я так долго искал подобное и вот тебе на... благодарю  Сит-Ки [отправить сообщение], 17.09.2005 Уважаемый создатель! Подскажите, где Вы нашли микросхему ADP 1110R (N)-3.3 и Светодиоды L-53PWC (и что обозначают последние три буквы?)? Жду ответа, заранее спасибо!  evgusha [отправить сообщение], 04.02.2006 а что надо изменить если на выходе мне надо получить 3.8 вольт?  Николай [отправить сообщение], 02.09.2006 asd  Паша Киевский [отправить сообщение], 23.10.2006 В статье ошибка. 1N4148 - это не диод Шоттки, просто маломощный импульсный. Использовать его можно, но КПД будет ниже, чем с диодом Шоттки.  NELC [отправить сообщение], 22.11.2006 Дякую за прекрасну статтю. Буду теж експериментувати. Успіхів Вам.  Lubko [отправить сообщение], 24.11.2006 якщо вже зайшла мова про імпульсний перетворювач, не завадило би згадати про те, що яскравість свічення світлодіода прямопропорційно залежить від струму, що в ньому пртікає, а від напруги - складна залежність (пам"ятаєте ВАХ діода з курсу фізики у школі?), тому я пропоную стабілізувати струм, а не напругу, крім того потенціальний бар"єр напівпровідника світлодіода змінюється оберненопропорційно до температури (а це ж у нас туристичний ліхтарик, чи не так?), тобто при стабілізованій напрузі яскравість буде непостійною - ще один аргумент на користь стабілізації струму. Ну і, нарешті, є така річ, як розкид параметрів, тобто потенціальний бар"єр в різних однотипних свтлодіодів - різний, тому неграмотно є з"єднувати їх паралельно (бо через кожного з них в такому разі буде текти різний струм). Імпульсний перетворювач дозволяє розвинути достатню напругу для живлення гірлянди послідовно з"єднаних світлодіодів, а зворотний зв"язок потрібно робити по струму а не по напрузі (кому не ясно як, я поясню детальніше, бо розумію, що не всі тут електронщики).  ВВГ, 24.11.2006 Пацаны, а чего вы по-китайски не пишите? В лом что ли?  Фыва Цукен [отправить сообщение], 25.11.2006 на всякий случай переведу комментарий любка - он, имхо, по делу, а понять его может не всякий: если уже зашла речь об импульсном преобразователе, не мешало бы вспомнить о том, что яркость свечения светодиода прямо пропорционально зависит от тока, который в нём протекает, а от напряжения - сложная зависимость (помните вах (не знаю, что такое вах - ф.ц.) диода из курса физики в школе?), поэтому я предлагаю стабилизировать ток, а не напряжение, кроме того, потенциальный барьер полупроводника светодиода обратно пропорционален температуре (а это же у нас туристский фонарик, или нет?), то есть при стабилизации напряжения яркость будет непостоянной - это ещё один аргумент в пользу стабилизации тока. ну и, наконец, есть такая вещь, как разброс параметров, то есть потенциальный барьер у разных однотипных светодиодов разный, поэтому неграмотно соединять их параллельно (потому что через каждый из них в этом случае будет течь разный ток). импульсный преобразователь позволяет развить достаточное напряжение для питания гирлянды последовательно соединённых светодиодов, а обратную связь нужно делать по току, а не по напряжению (кому не ясно как, я поясню более детально, поскольку понимаю, что не все тут электронщики). и присоединяюсь - ребят, публика тут в основном русскоязычная. ну, написанное nelc"ом понять нетрудно, но сложные тексты всё-таки просьба писать по-русски, потому как большинству пользователей сервера сложные украинские тексты просто непонятны. я вполне допускаю, что на украине уже есть заметное количество людей, не знающих русский язык, но раз вы комментируете статью - значит, вы её прочли, а раз прочли - значит, русский таки знаете :)))  Фыва Цукен [отправить сообщение], 25.11.2006 а, понял! вах - это вольт-амперная характеристика! :)))  Lubko [отправить сообщение], 27.11.2006 2 Фыва Цукен: Щиро дякую за переклад :). Розумію я російську добре, а от щось написати - то вже проблема, ніколи нічого не писав по-російськи - ну українець я! Ще й зі Львова, як то кажуть, "западенець" :).  По-друге, ми, українці, розуміємо російську, а ви, брати-росіяни, українську зрозуміти не подужаєте? Вибачайте за оффтоп, але нехай нам в спілкуванні не заважає національний бар"єр, ми ж тут усі туристи, альпіністи, зрештою, електронщики, словом, брати по духу...  Lubko [отправить сообщение], 27.11.2006 між іншим "http://schmidt-walter.fbe.fh-darmstadt.de/smps_e/smps_e.html" rel="nofollow" - тут дуже зручно розраховувати імпульсні перетворювачі.  Фыва Цукен [отправить сообщение], 27.11.2006 2 любко: ну не учили на территории россии в школе украинский. и знать его не подавляющее большинство россиян не может - неоткуда. а язык этот, хотя и похож на русский, но сложные тексты на нём неподготовленному человеку непонятны. ну, я, допустим, знаю украинский на уровне жителя восточной украины (как мне кажется), но, повторю, даже этот уровень для среднего россиянина высок. и ещё - а если бы вы были, например, казахом - вы бы по-казахски писали? в общем, если вам уж совсем невмочь писать по-русски - готов переводить. но вообще мне лично это странно - ладно, если бы вы по-русски не понимали, но тут-то?  Фыва Цукен [отправить сообщение], 27.11.2006 перевод последнего сообщения любка:  (ссылка): тут очень удобно рассчитывать импульсные преобразователи. 2 любко: если вы хотите обсуждать со мной языковую тему - просьба писать на мыло или на личку на сервере. здесь это явный оффтоп.  zet [отправить сообщение], 28.08.2007 Питание светодиодов с помощью ZXSC300. "http://www.qrz.ru/schemes/contribute/constr/led2/ZXSC300.pdf" rel="nofollow" "http://www.qrz.ru/schemes/contribute/constr/led2/ZXSC300.djvu" rel="nofollow"  zet [отправить сообщение], 22.10.2007 Универсальные драйвера питания светодиодов ZXSC300 и ZXSC400. "http://www.pitaemled.biz/" rel="nofollow"  Александр [отправить сообщение], 09.12.2007 подскажите сколько это удовольствие стоит?  SergeySPiter, 05.08.2008 Тема устарела.Сейчас не 2005 год. Есть куча предложений нормальных светодиодных фонарей. Можно вполне приличный и за 200 руб. купить, а самое главное есть специализированные форумы, где все фонари и обсуждаются.  konstlug [отправить сообщение], 14.03.2009 Интересны самодельные схемные решения. К тому-же они обычно надежнее, чем доступные китайские фонарики. А националистические поворотики на туристском сервере - оффтоп. Почему я - русский, живущий на Украине, без проблем понимаю белоруссов?  Вадим, 26.05.2009 Если ищете хорошую схему, то зайдите на форум спелеологов "http://speleo.ru" rel="nofollow" в раздел "Светотехника". Там освещение не просто инвентарь, а средство выживания -- подход соответствующий (ZXSC300 и ZXSC400 - в серьезную схему они не поставят см. статью там же, тем более выше приведенную - кпд нулевой).  роман [отправить сообщение], 09.01.2010 давайте организуем производство фонариков) и тп)) тк мы делаем кровельные панели из пенопласта г1 фрп а заказов мало)) думаем чем еще заняться))) и сети пром рыбные делаем) если есть у кого в теплых странах хор знакомые и мэры) пишите)) я сам в нновг) rk33@mail.ru  Павел [отправить сообщение], 19.01.2010 Строить нужно то, что невозможно купить. Несчастный драйвер стоит 100 рублей, а вот вошкаться с постройкой придется неделю  Throgvar [отправить сообщение], 29.01.2010 Ммм-да... Мсье знает толк в извращениях... Дешевый китайский фонарь был куплен в 2006 г за 250 р., до сих пор прекрасно работает. А если на Ebay или dealextreme поискать - за 15-20 уе можно на мощных светодиодах CREE купить, например "http://cgi.ebay.com/CREE-Q4-High-Power-Headlamp-LED-300-Lumens-Flashlight-B_W0QQitemZ120523658572QQc..." rel="nofollow".  alex [отправить сообщение], 25.03.2010 Всем привет ! девайс класс но непоняно сколько на выходе вольт ну и ток потребления dc-dc и кто собрал отпишитесь пожалуйста сколько держит заряд. У меня есть красивый корпус с св-диодами внутренность китайская никакая выбросил как раз для етого девайса ущуеще интересуетущуеще  леонид [отправить сообщение], 15.02.2011 Я использую в качестве светодиодов диоды из вышедших из строя экранов сотовых телефонов.Стабилизирую напряжение и ток чз диоды с помощью стабилизатора напряжения LM317t/ C помощью схема из резисторов задаю яркость свечения светодиодов Светодиоды ненужно выпаивать. а прсто выламывать от пленки   Петренко, 07.11.2012 Я собирал классическую схему на классическом драйвере по следующей статье:  Получилось очень экономично: одной зарядки хватает на месяц. Можно встроить в любой корпус с любым аккумулятором.  Иван [отправить сообщение], 17.01.2013 Действительно, на дворе 2013 год. Мы вот на предприятии пять лет назад придумали и собрали отличный фонарь. Запатентовали. Пока среди отечественных разработок конкурентов нет. Кому интересно, можете глянуть  Кстати, я сам этот фонарь прикрутил к велосипеду и теперь горя не знаю. 10 часов без подзарядки и светит как настоящая фара. ТТТ