Вспомогательные устройства

 

Фонарик на светодиодах NICHIA

Очень экономичный малогабаритный фонарик легко можно сделать, если воспользоваться специальными белыми светодиодами, разработанными японской фирмой NICHIA (www.nichia.co.jp) — эта фирма специализируется на выпуске полупроводниковых светоизлу-чающих элементов повышенной мощности. КПД при преобразовании электроэнергии в свет у светодиодов значительно выше, чем у лампочки, т. е. потребляют меньший ток, к тому же намного долговечней и надежней по сравнению с лампой, так как не боятся ударов и тряски. Внешне по форме они очень похожи на обычные светодиоды, но имеют прозрачный (бесцветный) корпус и светятся очень ярким белым светом (фирма выпускает светодиоды с разными цветами свечения, но для фонаря подходят только белые). Стоят такие светодиоды, конечно, тоже дороже, чем обычные, и вы их наверняка найдете не радиорынке (в Москве их можно купить за $1,6...2).

Основные технические параметры у светодиодов типе NSPW510BS:
напряжение питания....................................................от 3,6 до 4 В;
потребляемый ток........................................................30 мА;
выходная мощность ....................................................5 мВт;
диаметр корпуса..........................................................5 мм;
угол излучения, не менее............................................50°;
диапазон рабочих температур....................................от-30 до 85°С

Для выполнения фонарика достаточно трех светодиодов, подключаемых параллельно к трем аккумуляторам типоразмера LR6 (АА), или же можно взять чуть меньшие по размерам батарейки (ААА) (рис. 1.22). Все три светодиода от аккумуляторов при номинальном напряжении 3,6 В потребляют ток не более 75...80 мА (по мере разряда элементов ток будет снижаться, но все равно свечение будет достаточно ярким для подсветки).

Аналогичная по светоотдаче лампа потребляет ток не менее 250...350 мА. Простейший расчет показывает, что такой фонарик на кветодиодах будет значительно экономичней.

Несколько слов о том, почему нельзя эти светодиоды напрямую подключать к обычным батарейкам типа 316 (типоразмер АА) или более мощным аккумуляторам. Все дело в том, что у таких элементов из-за малого внутреннего сопротивления ток через каждый светодиод может превысить 100 мА, что больше допустимого. Объясняется это тем, что вольт-амперная характеристика у светодиодов довольно крутая, к тому же зависит от температуры, и при работе от мощного источника питания происходит их саморазогрев (не вся рнергия переходит в свет, а часть теряется в виде тепла), который, в .свою очередь, ведет к еще большему увеличению тока, а это может привести к повреждению. Для надежной длительной работы в непрерывном режиме общий ток через три светодиода (включенных парал-иельно) не должен превышать 90 мА.

При необходимости питать фонарик от более мощных элементов питания ток через светодиоды можно ограничить при помощи внешнего добавочного резистора (его величину лучше подобрать экспериментально, так как обычно неизвестно внутреннее сопротивление источника питания).

Большой отражатель для светодиодов не нужен — сами они уже имеют нужную диаграмму направленности. А располагать свето-диоды удобнее в линейку, на расстоянии около 5 мм друг от друга, например, как это показано в конструкции на рис. 1.23. Для изготовления корпуса можно воспользоваться стандартным отсеком для размещения шести элементов питания (в три отсека установить сами элементы питания, а в неиспользуемой части закрепить отражатель и включатель SA1).

Такой фонарик сможет непрерывно давать свет около ста часов и будет полезен не только на рыбалке, но пригодится и в быту. А если его закрепить при помощи ремня на голове или прищепкой к карману на груди, в темноте света будет вполне достаточно для чтения книги, карты или распутывания лески. Причем спектр света подсветки, приближенный к естественному, — белый, в отличие от обычной лампы. Аналогичные фонари за рубежом уже делают. На рис. 1.24 показан вариант выполнения конструкции, предусматривающей закрепление фонаря на голове (в показанном корпусе размещены 3 батарейки типоразмера ААА).

Повысить время непрерывной работы у фонаря можно, если использовать импульсное питание для светодиодов, аналогично, как это сделано в схеме для лампочки (см. рис. 1.21), но при этом подаваемое на них напряжение не должно превышать 4 В.

Импульсный режим питания позволяет светодиодам работать на большем токе, т. е. можно добиться увеличения яркости света при той же самой потребляемой мощности, что и в непрерывном режиме. Для подзаряда аккумуляторов типоразмера АА от бортовой сети автомобиля можно воспользоваться схемой, показанной на рис. 1.25. При этом аккумуляторы не придется вынимать из отсека фонарика, если на его корпусе установить соединительный разъем Х2.

Схема зарядного устройства может подключаться в автомобиле через гнездо прикуривателя. Микросхема DA1 за счет резистора R2 имеет ограничение выходного тока на уровне 90...95 мА (при коротком замыкании нагрузки), а напряжение на выходе не превысит 4 В (устанавливается резистором R1 на холостом ходу). За счет ограничения максимального выходного напряжения полностью исключено получение элементами избыточного заряда, правда, это увеличи-иает время заряда элементов. Ток заряда будет находиться в интервале 30...20 мА, снижаясь по мере заряда аккумуляторов. Диод VD2 предотвращает повреждение микросхемы при отключенном входи, но подключенном аккумуляторе.

Все элементы могут быть размещены на печатной плате с размерами 42,5x25 мм (рис. 1.26). Выбор типов деталей не критичен Микросхему КР142ЕН12А можно заменить на LM317T или LM317MP.