Перейти к содержанию

Мастерская снаряжения

Авторизация  
  • записи
    103
  • комментария
    1 163
  • просмотров
    884 946

Авторы этого блога

Фонарь для подводной охоты на светодиодах

Авторизация  
admin

4 089 просмотров

Уже несколько лет использую у себя фонари, у которых вместо «галогенки» стоят светодиоды, в предпоследнем варианте, хорошо и вполне достаточно «на все случаи» - один одноваттный Luxeon Star/O LXHL-NWE8 и в «довесок» к нему, для «дежурного» режима - десяток обычных «мелких». Что особенно впечатляет, так это - богатство красок при освещении от спектра излучения светодиодов, (что не дают лампы накаливания) и как следствие, лучшая различимость объектов охоты на фоне окружающей среды. Плюс большой: в независимости яркости свечения от состояния разряженности батареи, ну и экономичность. Меня уже давно просят «нарисовать схемку», вот собрался, наконец, намалевал как смог, ну и сразу последний вариант даю (на сегодня), что б не было упреков «типа зажал».

Принципиальная схема:

Схема подводного светодиодного фонаря 

Вся электрическая часть состоит из трех отдельных элементов:

  • Основная плата, на ней собраны два генератора стабильного тока питания светодиодов оптической системы, схема контроля состояния аккумуляторной батареи и сигнализатор воды.
  • Узел управления и сигнализации, подключаемый к основной плате через 4-х контактный разъем J1. Состоит из двух миниатюрных 10мм герконов S1 и S2 от комп. клавиатуры. Управление осуществляется при помощи миниатюрного постоянного магнита, закрепленного на наружном переключателе. S1 и S2 - соответственно для «дежурного» (шесть 5мм светодиодов 20 кд), и «рабочего» режимов (плюс к ним: три 1-ваттных «люксеона»).
    Сигнализация – световая, мигающий красный 5-мм светодиод LED(red), обточенный и с нарезанной на нем резьбой М4. (В корпусе фонаря просверливается под него отверстие и нарезается резьба М4. Вкручивается по клею светодиод и подпаиваются контактные провода). Вместе с буззером (BUZ), сигнализирует о разряде аккумулятора до 3,9-4 вольт, а также мигает при попадании воды в корпус.
    Решение использовать герконы для управления, обосновано необходимостью обеспечения хорошей герметичности корпуса фонаря и снижения потерь на сопротивлении механических контактов. Через герконы осуществляется управление электронными ключами (VT3, VT4) на Р-канальных MOSFET транзисторах с низким Rds (~20 мОм) Si9424DY (IRF7233, и т.п. в корпусе SO-8). Они и подключают генераторы тока светодиодов к аккумуляторной батарее (четыре NiCd или NiMH элемента).
    LED(red) – красный мигающий.
  • Оптический элемент. Состоит из двух групп белых суперярких светодиодов: шести маломощных 5мм 20кд (LED1-LED6) и трех мощных (LED7-LED9), одноваттных Luxeon Star LXHL-MWEC (batwing, 45 lm) компании Philips Lumileds с фокусирующими линзами для них Fraen FHS-HNB1-LB01-H ( 8° 27,2 cd/lm. Batwing). «Люксеоны» закреплены «треугольником» в центре диска из алюминия являющегося теплоотводом, диаметром 76мм. По сторонам «треугольника» установлены и маломощные светодиоды, закреплены навесным монтажом на шести изолированных 10мм стойках попарно. Все светодиоды в группах соединены последовательно.
    Рабочий ток через светодиоды стабилизирован и задается: для «люксеонов» резистором 2,2 ом – 360мА (I = 0.8/R), а для цепочки 20-ти кандельных - резистором 62 ом – 20мА (I = 1.25/R).
    Выбор линз FHS-HNB1-LB01-H основан на том, что они обеспечивают яркость более 1200кд, против 500кд к примеру у светодиодов с готовыми оптическими системами - Luxeon Star/O LXHL-NWE8, при равных энергетических затратах и что тоже немаловажно – ценах.

Также выбор, к примеру, трех 1-ваттных Luxeon LXHL-MWEC вместо 1-го трехваттного, основан на простой арифметике. Энергетически не выгодно, применять более мощный, который при мощности потребления в 3 ватта дает освещение в 80лм, тогда как всего один 1-ваттный уже дает 45лм(!).

ВНИМАНИЕ! Производить включение основной платы (источников тока) только с подключенными светодиодами, поскольку они являются цепью обратной связи. Убедитесь в том, что все соединения к светодиодам (точки: A,B,C,D) надежно припаяны и полярность соблюдена. В противном случае, включение без нагрузки, приведет к выходу из строя соответствующей микросхемы генератора тока.

Генератор тока для слаботочных светодиодов собран на дешевой (у нас $0,5-0,6 - в розницу) MC34063A (на схеме IC2), в корпусе DIP-8 (в SO-8 у наших торгашей не нашлось).

Генератор тока для «люксеонов» (на схеме IC1), на более дорогой (у нас $6, хотя по прайсам, в розницу в Киеве и Москве $3,8-4) LTC1872ES6, в корпусе: SOT-23-6.

Для тех, кому интересно поясню, почему именно, применяю LTC1872, а не доступную MC34063. Главное в том, что у LTC1872 опорное напряжение 0,8 вольта, против 1,25 вольт у MC34063. Отсюда и получение более высокого КПД, за счет меньшей мощности рассеивания на токозадающем резисторе 2,2 ома, Ррасс.=0,285 вт, (сам резистор ставить 0,5-1вт!). А если применить для этой схемы MC34063, то для тока в 360 мА, резистор будет примерно 3,47 ома, и мощность рассеивания на нем возрастет до 0,45 вт. Может, кому покажется ерундой, но мне так повыше КПД надобно. Ну и применяя LTC1872 с внешним N-кан. MOSFET транзистором Si9424DY (IRF7233, Si9410DY, Si9904DY, MMSF5N02HD и т.п. в корпусе SO-8), можно в широких пределах и мощность нагрузки менять при необходимости. А для трех «люксеонов» MC34063 уже будет «пыхтеть» на грани возможностей.

Еще могут сказать, существуют контроллеры DC/DC с ещё меньшим Fb напряжением, чем 0,8 вольт.. Знаю, читал. Есть просто «сказка» а не изделия, такие как NCP5007 (её б вместо MC34063) или LM3557 и др. Видел в pdf и с напряжением на Fb = 0,2 в!.. только вот к сожалению, такое лично мне не доступно пока ..

Ну ладно.. идем дальше..

Дроссели L1 и L2. Особо хочу остановиться на L1, потому как ему «трудиться» приходится, все-таки запасти/отдать энергии в 3,5 ватта, и для получения высокого КПД, у него должно быть минимальное активное сопротивление, поэтому намотан он проводом 0,6. Каркас/сердечник, «первый попавшийся» в виде гантельки от какой-то «буржуинской» электроники, длина 12мм, диаметр «щек» 9,5мм, длина для намотки провода 7мм. Сколько витков - не считал, мерил «на ходу», для достижения 10 мкГн, хватило полтора слоя. Второй дроссель, тоже на «буржуинском» сердечнике, только меньших размеров и с наружным ферритом. Поскольку мощность генератора невелика (менее 0,5вт), то и требования к нему невысоки, провод 0,2 и индуктивность в пределах 120-200 мкГн. Можно использовать любые подходящие сердечники, критериев немного: заданная индуктивность, ток в катушке - исходя из мощности отдаваемой генератором (с учетом КПД) поделенной на минимальное напряжение питание (в нашем случае - 4в.), ну и для L1 - мин. акт. сопротивление.
Диоды D1,D2 - любые шоттки, на ток 1-3А, и обр. напряжение 30-40V, например M1FM3, SS24, SS34 и т.д. Конденсаторы. Все неполярные - SMD керамические «буржуинские» (керамика X5R, X7R), входной электролитический по питанию и что на выходе источника тока маломощных светодиодов (100 мкф/25в) - low ESR (те, что для импульсных БП). Все остальные «электролиты» - танталовые SMD, на 10вольт (только в генераторе тока «люксеонов», на выходе:150мкФ/16в). Все SMD конденсаторы, и «буржуинские полевики» «добыты» с плат старых негодных мобилок, что на радиорынке по $1 с радостью отдают. Сами величины емкостей «электролитов» указанные на схеме не критичны, и можно ставить по принципу: «что есть».. ну понятно в разумных пределах.
Резисторы, как и конденсаторы, что без дырок на монтажной плате - то SMD.

Монитор напряжения питания IC3: К1171СП40 (PST529E «Mitsumi»), буззер (BUZ) – любой активный электромагнитный буззер (со встроенным генератором и работающий от 3-4 вольт), полевой транзистор VT2 – КП304А или любой аналогичный Р-канальный.

Для чего нужен буззер? Казалось бы, вполне достаточно и мигающего красного светодиода, тем более под водой, да и в корпусе фонаря его будет не слышно. Отвечаю, он нужен исключительно «на воздухе», при «доразрядке» аккумуляторов, что бы, как запищит, так значит пора заряжать. Таким образом Вы освобождаете свои глаза и можете в это время, заняться еще чем нибудь полезным. Ну и конечно, если кому нет в этом надобности, то можно вообще исключить из схемы эту часть с IC3, буззером, VT2 и датчиком воды.

Р1 - датчик воды (кусок газетной бумажки между двумя пластинками-электродами).

Монтажная схема и расположение элементов:

Схема и расположение элементов суперфонаря подводного охотника
 

Чертеж печатной платы:  

Печатная плата фонаря на светодиодах

Тут я приобретаю «люксеоны» и оптику к ним:
http://lumen.com.ua/

Тут я отыскиваю нужные pdf:
http://www.datasheetcatalog.com/
http://www.alldatasheet.com/

Тут вы можете почитать про «люксеоны» и не только, и узнать цены «у них».. и сравнить с ценами «у нас»:
http://www.lumiledsfuture.com/products/line.cfm?lineId=1

Замечу, сейчас появились «люксеоны» серии К2, хорошие штуковины, особенно которые на 350/700мА. Более мощные К2: 1000/1500мА, традиционно «проигрывают» «меньшим братьям» в отношении «светоотдача/потребляемая мощность». Ну и еще нюанс есть, все они Lambertian, а не batwing, поэтому им потребуются и линзы другие. А оптические свойства линз под Lambertian хуже по светоотдаче, чем у batwing.

Все же, если доведется, то лично я себе приобрету: LXK2-PW12-S00. При токе 350мА, у них светоотдача 60лм, а при токе 700 мА, светоотдача возрастает почти пропорционально до 100лм. Компания Fraen выпускает и линзы к ним: FHS-HNB1-LLK2-H ( 9° 21,0 cd/lm.), что в сравнении с нашим Luxeon Star LXHL-MWEC (batwing, 45 lm) и линзой Fraen FHS-HNB1-LB01-H ( 8° 27,2 cd/lm. Batwing) - особо выигрыша при номинальном токе (350мА) не дает: 1260кд - К2, и 1224кд в нашем варианте.

Любителям задавать вопросы («а сколько вольт должно быть на светодиоде?») поясняю, светодиоды «запитыватся» током, что и нужно стабилизировать. На моих «люксеонах» одноваттных, напряжение на каждом составляет примерно 3,1-3,15вольта при 350-360мА. Если ток не стабилизировать, то при нагреве (а они греются и довольно прилично, потому и теплоотвод - обязателен!) ток резко начинает возрастать, что, в конце концов, приведет к сильному сокращению ресурса работы или даже выходу из строя. Мелкие тоже нуждаются в стабильном токе, они также греются и также ток начинает расти, наверно уже все привыкли и никого не удивляет, что заявленные 10000 часов наработки, на деле оказываются сотнями - в китайских фонарях, где в лучшем случае стоит токоограничительный резистор, и понятно там ни о какой стабилизации тока и речи нет.

Источник: http://luxeon.h17.ru
Публикуется с письменного разрешения

Авторизация  


8 Комментариев


Рекомендуемые комментарии

Wad Москва
тут все наварочено. И буззер и кучу обычных светодиодов.
Наверно нужен просто один источник и регулятор от 0(выкл.) до МАХ. Интересно бы увидеть фоки фонаря изнутря и снаружи. Что-то автор постеснялся их выложить. И что за год сглучило...

Поделиться этим комментарием


Ссылка на комментарий
Я вот тоже, если откровенно, не сразу въехал в тему статьи (кстати, прочитал ее задолго до выкладке на этом сайте, в первоисточнике). Смутило, во-первых, название, "Суперфонарь". С детства подозрительно отношусь ко всему "суперовому". :) Во-вторых, сначала тоже показалась схема перегруженной разными ненужностями. Но вот теперь скажу вам, ребята: данная схема, пожалуй, лучшее пока, что я видел на эту тему. Базовое решение. При желании запросто можно убрать все прибамбасы, кажущиеся лишними. А можно и по полной программе начинить фонарь. К примеру, согласитесь, индикатор разряда АКБ отнюдь нелишнее дело в фонаре. Да и дежурный свет не помешает.. В общем, нормальная, грамотная схема, пользуйтесь, мужики, готовым решением! :)
Есть, конечно, и более простые рещения, например, в радиокоте (www.radiokot.ru, статья "Свет в конце туннеля").
Только, решив повторить эту или исходную, или любую похожую схему, имейте ввиду одну особенность. Схемы с DC/DC преобразователями и генераторами тока высасывают источники питания практически "в ноль". А это может быть довольно неприятным моментом в случае использования в качестве источников питания не батарей, а аккумуляторов..

Поделиться этим комментарием


Ссылка на комментарий
Мне кажется без буезра можно понять что скоро свету кирдык.
А основной источник разве нельзя перевестив "дежурный" режим. чтоб светил как 10 простых? 3-х позиционный переключатель в соске. :)
П.С. За ссылку про гарпун спасибо.

Поделиться этим комментарием


Ссылка на комментарий
А светодиоды можно приобрести здесь: www.optonika.ru
Причём не обязательно Luxeon ! Можем предложить столь же
эффективные по свету и доступнее по цене, со склада в Москве !
С уважением ,
Руслан (495)961-26-91

Поделиться этим комментарием


Ссылка на комментарий
Гость
Добавить комментарий...

×   Вставлено с форматированием.   Вставить как обычный текст

  Разрешено использовать не более 75 эмодзи.

×   Ваша ссылка была автоматически встроена.   Отображать как обычную ссылку

×   Ваш предыдущий контент был восстановлен.   Очистить редактор

×   Вы не можете вставлять изображения напрямую. Загружайте или вставляйте изображения по ссылке.

Загрузка...


×
×
  • Создать...