Изготовление светодиодных и налобных фонариков своими руками + модернизация имеющихся

Автомобили admin26.02.2020

Благодаря высоким показателям энергоэффективности сегодня все чаще и чаще в качестве светоисточников головной оптики для авто и других светильников применяются лед-элементы. Однако для проявления их 100% потенциала требуется специальная система фокусировки. Как правило, для этого применяют линзы для светодиодов. Рассмотрим, что они собой представляют, каково их назначение, какие основные виды их существуют, какой материал для их изготовления используется, а также как их сделать своими руками.

Принцип работы

Принцип работы линз для плоских и иных форм светильников со светодиодами основан на естественном законе природы о преломлении световых волн на границе двух различных сред. В данном случае дело касается материала оптики (стекла, пластика) и воздуха. Преломление светового потока существенно зависит от формы рубежа, через который он проходит.

Например, благодаря специальной линзе с выпуклыми сторонами светодиод ручного фонарика фокусирует узкий луч в пределах 12-15 градусов. Светотехнические характеристики изменяются также в зависимости от расстояния лед-кристалла до границы раздела сред, а также от препятствия, устанавливаемого между ними. В некоторых системах автомобильной оптики это применяется для переключения с ближнего света на дальний и наоборот.

Важно! Для эффективного освещения протяженных площадей, что, например, актуально при движении на авто в темноте, световому потоку необходимо задать овальную форму в горизонтальном направлении. Для этого линза должна иметь специальную сложную конструкцию. Поэтому многие производители машинных фар, уличных фонарей и прожекторов выпускают готовый оптический комплект со светодиодом.

Где используют диодные светильники?

Переносная конструкция фонарика с диодной подсветкой имеет широкую область применения. Его используют там, где нет доступа к осветительному прибору. Его можно применить в гараже, погребе или при работе на садовом участке.

Устройство способно работать до 6 дней без замены элемента питания. Некоторые модели оснащены сменным блоком батарей, который можно постоянно заряжать от электрической сети. Для этого в комплектации идет специальное гнездо с фиксаторами.

Перед тем как приступить к рабочему процессу, необходимо правильно подобрать схему, которая покажет как сделать фонарик своими руками. Технические изображения указывают подробные требования к электрическим деталям.

Назначение

Если в обычных фонарях, где применяют люминесцентные светоисточники или лампы накаливания, в качестве фокусирующей системы берется отражатель (рефлектор), то для светодиодных элементов требуется иное устройство. Причина этого заключается прежде всего в структуре и принципе действия самого лед-источника и его светотехнических характеристиках. LED имеют отличную от штатных светильников диаграмму направленности потока освещения.

Связано это в первую очередь с незначительными размерами излучателя – полупроводникового кристалла, что придает им такие специфические технические характеристики, как:

1. Точечные свойства даже на очень малом расстоянии.
2. Малый угол рассеивания светопотока.

Поэтому чтобы получить требуемую кривую распределения света в пространстве (как у обычных лампочек), необходимо прибегать к разного рода технологическим ухищрениям. Одним из них и является применение линз для светодиодов. Прежде всего это автомобильные фары, прожектора, уличные фонари и прочие мощные светильники. В комнатных люстрах, напротив, используются рассеиватели – для создания комфортного однородного освещения.

Обратите внимание! Изначально светодиод создает штатный поток света с постепенным уменьшением его силы при удалении от центральной его оси. Для придания ему заданной формы и применяют специальные линзы. Они налагаются на лед-кристалл и относятся к категории вторичной оптики.

Полезная видео подборка по доработке фонарей

Светодиоды сегодня встраивают куда угодно – в игрушки, зажигалки, бытовую технику и даже в канцелярские товары. Но самое полезное изобретение с ними – это конечно же фонарик. Большая часть из них автономны и выдают мощное свечение от небольших аккумуляторов. С ним не заблудишься в темноте, а при работе в слабоосвещенном помещении этот инструмент просто незаменим. Небольшие экземпляры самых разных LED-фонариков можно купить практически в любом магазине. Стоят они недорого, но качество сборки может порой не радовать. То ли дело самодельные устройства, которые можно сделать на базе самых простых деталей. Это интересно, познавательно и оказывает развивающее действие на любителей мастерить.

Сегодня мы рассмотрим очередную самоделку — LED-фонарик, сделанную буквально из подручных деталей. Их стоимость не более нескольких долларов, а эффективность устройства выше чем у многих заводских моделей. Интересно? Тогда сделайте ее вместе с нами.

Виды линз

У современных производителей классификация линз для светодиодов происходит по двум основным признакам:

1. Типу лед-элемента.
2. Модели светораспределения.

Среди вторичных признаков оптики можно выделить количество светодиодов, симметричность их расположения, а также прозрачность или матовость материала. Наиболее популярным типом распределения светового потока является круглое симметричное. Это может быть каскад последовательно соединенных лед-кристаллов небольшим номиналом 1-3-5 W.

Световой угол у них может варьироваться в достаточно широких пределах – от нескольких до полутора сотен градусов. Некоторые характерные виды имеют свои названия. Например, линзы, которые фокусируют пучок освещения не более чем на 10 градусов, называют спотовыми («спот» – с англ. означает «пятно»).

Важно! Заводы по выпуску светодиодов взаимодействуют с производителями применяемых для них линз. Поэтому при поступлении в продажу одних, через определенное время можно найти и другие.

Так какой же фонарь выбрать?

Конечно, фонарики могут быть различными и по потребляемому напряжению (от 1.5 до 12 В), и с различными выключателями (сенсорный или механический), с наличием звукового оповещения о разряде батареи. Это может быть оригинал или его аналоги. Да и не всегда можно определить, что же за прибор перед глазами. Ведь пока он не выйдет из строя и не начнется его ремонт, нельзя увидеть, какая в нем стоит микросхема или транзистор. Наверное, лучше выбирать тот, который нравится, а возможные проблемы решать уже по мере поступления.

Нажать Класс

Рассказать ВК

Электрический фонарик относится как бы к дополнительному вспомогательному инструменту для проведения каких либо работ при наличии плохого освещения либо отсутствия освещения вообще. Каждый из нас выбирает тип фонарика по своему усмотрению:

• налобный фонарик;
• карманный фонарик;
• фонарик на ручном генераторе

Делаем линзу своими руками

Если нет возможности купить готовый оптический набор, то собрать его можно своими руками. Для этого потребуется:

1. Светодиод.
2. Увеличительное стекло подходящего диаметра (например, лупа).

Чтобы собрать фонарь, необходимо саму линзу закрепить на некотором расстоянии от лед-кристалла. Величину этого промежутка лучше определять опытным путем, предварительно включив светодиод и, расположив перед ним увеличительное стекло и направив на поверхность (стену), передвигать для выявления оптимальной фокусировки и яркости.

Закрепить линзу можно, либо приклеив ее к лед-элементу, либо зажав ее между корпусом и защитным стеклом фонаря, либо соорудив для нее специальный держатель, который монтируется на клей или болты к плате. Не последнее место в этом процессе занимает центровка увеличительного стекла относительно плоскости и центральной перпендикулярной оси кристалла. Устанавливать его нужно как можно точнее.

В ходе монтажа линза не должна загрязняться жировыми пятнами с пальцев. В противном случае качество освещения будет сильно понижено. При выборе увеличительного стекла для светильника со светодиодами нужно уделять внимание следующим параметрам:

1. Углу формирования светопотока.
2. Внешнему виду, размерам и форме.
3. Степени сложности монтажа.
4. Симметричности.
5. Оптическим характеристикам.

Рекомендация! Выпускаемые специально для светодиодов линзы имеют специальные держатели, соответствующие их светотехническим характеристикам и существенно облегчающие монтаж.

Схема простого фонарика

Электрическая схема простого фонарика \рис.1\ состоит из:

• батареи элементов;
• лампочки;
• ключа \выключателя\.

Схема в своем исполнении простая и разъяснений на этот счет не требует. Причинами неисправности фонарика при такой схеме могут быть:

• окисление контактных соединений с батарейками;
• окисление контактов патрона лампочки;
• окисление контактов самой лампочки;
• неисправность ключа \выключателя света\;
• неисправность самой лампочки \перегорела лампочка\;
• отсутствие контактного соединения с проводом;
• отсутствие питания батареек.

Другими причинами неисправности могут быть какие либо механические повреждения корпуса фонарика.

Основные выводы

Линза для светодиода предназначена для фокусировки светового потока светильника. Это позволяет формировать направленное освещение с заданными характеристиками. Например, овально распределенным в горизонтальной плоскости, что необходимо для подсветки дороги для движущегося автомобиля или прожектора.

Светильники такого типа различаются по:

1. Виду лед-кристалла.
2. Их количеству.
3. Симметричности их расположения.
4. Типу распределения светового потока.

Современные фонари с линзой на светодиодах способны фокусировать освещение от нескольких до полутора сотен градусов. Для оснащения автомобилей чаще всего применяются би-линзы – способные формировать ближний и дальний свет. В качестве основного их материала применяют стекло или поликарбонат. Чтобы сделать подобную оптическую систему своими руками, необходимо приобрести специальное или универсальное увеличительное стекло и закрепить его, соблюдая требования соосности, над лед-элементом на определенном расстоянии в соответствии с заданными параметрами.

• Цена: $ 2.42

• Перейти в магазин

Приветствую муськовчан! Заказал я не очень давно здесь неплохие светодиоды мощностью 10 Вт (не реклама, поскольку сам узрел их в обзоре у уважаемого dia) Светодиоды мне понравились — за свою цену оказались действительно качественными, у всех экземпляров на малом токе свечение практически идеально равномерное. Но суть не в этом. Прикрутил я их к радиатору, драйверу и запитал. Все понравилось, но захотелось немного большего. В плане мощности. Ну и световой поток хотелось немного так сказать обуздать))) Возникла идея взять светодиод помощнее и сделать из него что то типа прожектора для гаража. Начал я рыться на просторах Aliexpress и попались мне линзы для самодельного прожектора (ну или может еще чего) Решил заказать сразу два комплекта.

Самодельный прибор, работающий на пальчиковой батарейке: необходимые материалы

Изготовить своими руками мощный фонарь — сложное задание, для выполнения которого сначала необходимо подготовить все нужные компоненты. Список включает следующие детали:

• сверхъяркий светодиод;
• ферритовый фильтр, диаметр (Ø) которого должен составлять 10–15 мм;
• эмальпровод Ø 0,1 и 0,25 мм;
• резистор;
• биполярный транзистор n-p-n структуры (например, КТ315 или BC547C) ;
• пальчиковая батарейка.

Последний элемент должен иметься в каждом доме, поэтому проблем с его поиском возникнуть не должно, а вот остальные компоненты придется покупать. Кроме того, потребуется корпус (например, от старого ненужного фонарика) или любая основа, на которую будут крепиться детали.

Назначение

Кривая силы света (КСС) отображает пространственное распределение светового потока. Для различных применений светильники должны иметь свой тип кривой силы света. Основные КСС показаны на рисунке.

Светодиоды, в отличие от других источников света, например люминесцентных ламп, имеют достаточно малые физические размеры. Поэтому даже на небольших расстояниях их можно считать точечными источниками. К тому же светодиоды характеризуются малым углом рассеивания светового потока, менее 120 о . Поэтому без технических ухищрений получить требуемую кривую силы света с помощью LED довольно сложно.

Для различных задач инженеры находят различные технические решения. Например, в светодиодных лампах для получения требуемой кривой силы света применяют пространственное расположение светодиодов и матовые колбы. В потолочных светильниках используют призматические или матовые рассеиватели из поликарбоната.

В более сложных устройствах, таких как уличные светильники, прожектора, переносные фонари, автомобильная светодиодная оптика, используют линзы для светодиодов или линзы в сочетании с рефлекторами. Все эти и другие оптические устройства специалисты относят к классу «вторичной оптики».

Параметры платы

• Входное напряжение с Micro USB : 5 В
• Зарядка напряжение отсечки: 4.2 В ± 1%
• Максимальный ток зарядки: 1000mA
• Аккумулятор в течение разряда защита от перенапряжения: 2.5 В
• Установлена защита от перегрузки по току ток: 3A
• Размер платы: 2.6*1.7 СМ

По факту, это отдельная плата которая используется в павербанке и если докупить usb выход то можно и заряжать телефон

Приступим к переделке

Теперь, про сама переделка фонарика под аккумулятор вместо батареек, большинстве фонарей используют 3 АА по 1,5в по размеру, сопоставим с мобильной батарейкой, и вполне помещается в основном корпусе, только придется расширить посадочное место. После несложных манипуляций выкрутив или вырезав все лишнее, монтируем на термоклей все детали по местам.

Схема переделки светодиодного фонаря

Припаять все детали по местам с помощью термопистолета

Если нужно, то можно увеличить емкость соединив 2 батареи

Получаем модернизированный налобный фонарик с мини юсби входом

В заключение: светодиодный фонарь проработал активно 3 ночи на старых телефонных батарейках без подзарядки. Возможно и на больше бы хватило, до отсечки не испытывал. Литиевые батарейки не любят полной разрядки. В целом очень доволен по себестоимости в 140 руб. единственное, он очень яркий что не всегда нужно. Порадовало наличие индикаторов заряда на плате. При зарядке по usb светится красным когда батарея заряжена синим.

Таким способом можно переделать практический любой фонарик, вопрос только в размере батарейки. Например батарейки с Айфона неочень практичны и если оторвать контакты с платы подключения неаккуратно то они еще и не паяются.

Не используйте литиевые батарейки если они вздулись- это небезопасно!

Бывает такое, что на плате срабатывает защита, а вам нужно его оживить, в таком случае подайте напряжение с блока питания или павербанка. Если телефонные батарейки совсем старые, то налобном фонарик естественно быстрей сработает защита и он погаснет. Хотя батарейкам из старой Нокии (более 4 лет) исправно работают.

Экономить деньги при покупке и соответственно купить дешевле вполне можно воспользоватся кэшбэком (это когда % с покупки накапливаются). Так просто устанавливаете расширение для браузера и деньги постепенно сама копятся.

Материалы для изготовления и способы крепления

Большинство производителей для производства линз используют прозрачный поликарбонат. Этот материал обладает отличными оптическими свойствами. Ввиду малых потерь на внутренне поглощение и отражение света, КПД оптических систем на основе поликарбоната составляет 90% и более.

Материал хорошо работает в широком диапазоне температур, не подвержен быстрому старению, легок, обладает достаточной прочностью. Важным преимуществом поликарбоната перед другими материалами является его технологичность, что позволяет выпускать дешевые и качественные линзы в промышленных масштабах.

Конечно же, для светодиодных линз применяется и традиционное стекло. Чаще всего боросиликатные сорта. Стеклянные линзы имеют большую твердость и поэтому более устойчивы к образованию царапин.

В зависимости от типа корпуса, линзы могут удерживаться на светодиоде с помощью трения (да, да именно трения – есть такая технология), крепиться с помощью специальной фурнитуры или приклеиваться к радиаторам светодиодов или на печатные платы. Например, светодиоды 5450 с линзами clip lens часто используют для декоративной подсветки. При этом она удерживается на светодиоде силой трения.

Доработка китайских фонариков

Иногда бывает так, что купленный (с виду вполне качественный) фонарик с аккумулятором полностью отказывает. И вовсе не обязательно покупатель виноват в неправильной эксплуатации, хотя и это тоже встречается. Чаще – это ошибка при сборке китайского фонарика в погоне за количеством в ущерб качеству.

Конечно, в таком случае придется его переделать, как-то модернизировать, ведь потрачены деньги. Сейчас необходимо понять, как это сделать и возможно ли побороться с китайским производителем и выполнить ремонт такого прибора самостоятельно.

Рассматривая наиболее часто встречающийся вариант, при котором при включении прибора в сеть индикатор зарядки светится, но фонарь не заряжается и не работает, можно заметить вот что.

Обычная ошибка производителя – индикатор заряда (светодиод) включается в цепь параллельно с аккумулятором, чего допускать никак нельзя. При этом покупатель включает фонарь, и видя, что тот не горит, снова подает питание на заряд. В результате – перегорание всех светодиодов разом.

Дело в том, что не все производители указывают, что заряжать подобные устройства с включенными светодиодами нельзя, т. к. отремонтировать их будет невозможно, останется только заменить.

Итак, задача по модернизации – подключить индикатор заряда последовательно с аккумулятором.

Как видно из схемы, эта проблема вполне решаема.

А вот если китайцы в свое изделие поставили резистор 0118, то светодиоды придется менять постоянно, т. к. ток, поступающий на них, будет очень высоким, и какие бы световые элементы ни были установлены – они не выдерживают нагрузки.

Светодиоды с линзами для авто

Многие автопроизводители, разрабатывая новые модели автомобилей, активно переходят на светодиодную светотехнику. Такой подход полностью оправдан. Ведь светодиодная фара мощностью 10 Вт будет светить как 100 ваттная. Естественно вместе с применением светодиодов изменилась и вторичная оптика автомобилей. Светодиоды в фарах используются вместе со специально разработанными линзами, которые создают кривые силы света, отвечающие всем требованиям правил дорожного движения.

К сожалению, установить в фары старых автомобилей, вместо ламп накаливания, светодиоды очень трудно. Однако производители находят выход из положения. На рынке можно встретить светодиодные автомобильные лампы для ближнего света. Еще больше предложений для любителей тюнинга. В продаже имеются различные светодиодные фары с линзами, которые можно установить на решетку радиатора или бампер. Уже упомянутая комбинация LED 5450 с линзами clip lens часто применяется для декоративной подсветки различных элементов авто.

Простейшие фонари

Так как фонарики бывают разные, то имеет смысл начать с самого простого – с батарейкой и лампой накаливания, а также рассмотреть его возможные неисправности. Схема подобного прибора элементарна.

По сути, в нем нет ничего, кроме батарейки, кнопки включения и лампочки. А потому и проблем с ним особых не бывает. Вот несколько возможных мелких неприятностей, которые могут повлечь за собой отказ такого фонаря:

• Окисление любого из контактов. Это могут быть контакты выключателя, лампочки или батареи. Нужно просто почистить эти элементы схемы, и приборчик снова заработает.
• Сгорание лампы накаливания – тут все просто, замена светового элемента решит эту проблему.
• Полный разряд батареек – замена элементов питания на новые (либо зарядка, если они аккумуляторные).
• Отсутствие контакта или перелом провода. Если фонарик уже не новый, в таком случае есть смысл поменять все провода. Сделать это совершенно не сложно.