Фонарик на светодиод – какие светодиоды лучше подходят для аккумуляторных фонариков, выбор самых мощных и ярких (сверхъярких), характеристики и типы

  • Home
  • Разное
  • Фонарик на светодиод – какие светодиоды лучше подходят для аккумуляторных фонариков, выбор самых мощных и ярких (сверхъярких), характеристики и типы

Содержание

Светодиоды для фонариков – обзор видов и характеристики

При приобретении либо сборке новых светодиодных фонариков непременно следует обратить внимание на используемый светодиод. Если фонарь вы приобретаете только для подсветки темной улицы, то тут выбор огромный – выбираем любой с ярким светодиодом белого свечения. Но если вы хотите купить портативное осветительное устройство с характеристиками под более сложные задачи, тут важным моментом является выбор соответствующего светового потока, то есть способность прибора освещать большое пространство с помощью мощного луча.

Главные характеристики

Светодиоды отвечают за качество света, которое излучает фонарь. Стабильность освещения зависит от множества характеристик, среди которых – ток потребления, поток света и цветовая температура. Среди законодателей моды стоит отметить фирму Cree, в ее ассортименте можно обнаружить очень яркие светодиоды для фонарей.

Современные карманные модели создаются на единственном светодиоде, мощность которого достигает 1, 2, либо 3 Вт. Указанные электрические характеристики – это свойства различных моделей светодиода от известных марок. Интенсивность световых лучей или световой поток – это показатель, который зависит от типа светодиода и компании-изготовителя. Фирма-производитель также указывает в характеристиках количество люмен.

Мощный ручной фонарикМощный ручной фонарик

Этот показатель напрямую соотносится с цветовой температурой света. Светоизлучающие диоды могут излучать световой поток, достигающий 200 люмен на 1 ватт, и производятся сегодня с разной температурой для свечения: тепло-желтоватый или холодно-белый.

В фонарях с теплым белым оттенком излучение является приятным для человеческого глаза, однако они светят менее ярко. Свет с нейтральной температурой цвета эффективным образом дает возможность рассмотреть наиболее маленькие элементы. Холодно-белое освещение обычно свойственно для моделей с огромной дальностью светового луча, однако при длительной работе может раздражать глаза.

Если температура достигает примерно 50 °C, то срок эксплуатации кристалла может быть до 200 000 часов, однако это не оправдывается с экономической точки зрения. По этой причине многие компании выпускают продукцию, которая способна выдержать рабочую температуру до 85 °C, при этом удается сэкономить на охлаждении. Из-за превышения отметки в 150 °C техника может вовсе выйти из строя.

Индекс цветопередачи является качественным показателем, который характеризует свойство светодиода освещать пространство, при этом нет искажения настоящего оттенка. Светодиоды для фонариков с характеристикой источника цветопередачи в 75 CRI и более – это хороший вариант. Важный элемент светодиода – это линза, благодаря которой задается угол рассеивания световых потоков, то есть определяется дальность свечения луча.

В любой технической характеристике светодиода непременно отмечается угол излучения. Для любой из моделей данная характеристика считается индивидуальной и обычно варьируется в диапазоне от 20 до 240 градусов. У мощных светодиодов для фонарей угол достигает примерно 120 °C, и в основном в комплектацию входит отражатель и дополнительная линза.

Типы светодиодных фонарейТипы светодиодных фонарей

Хотя на сегодняшний день можно наблюдать сильный скачок в производстве мощных светодиодов, состоящих из множества кристаллов, мировые марки все еще выпускают светодиоды с меньшей мощностью. Производятся они в небольшом корпусе, который не превышает 10 мм в ширину. При сравнительном анализе можно заметить, что один такой мощный кристалл имеет менее надежную схему и угол рассеивания, чем одновременно пара подобных элементов в единственном корпусе.

Не лишним будет напомнить о четырехвыводных светодиодах «SuperFlux», так называемой «пиранье».  У этих светодиодов для фонариков улучшенные технические характеристики. Светодиод «пиранья» обладает следующими основными преимуществами:

  1. равномерным образом распределяется поток света;
  2. не нужно отводить тепло;
  3. более низкая цена.

Типы светодиодов

На сегодняшний день на рынке доступно множество фонарей с улучшенными свойствами. Самыми востребованными считаются светодиоды от фирмы Cree Inc.: XR-E, XP-E, XP-G, XM-L. Сегодня популярны также новейшие XP-E2, XP-G2, XM-L2 — их в основном применяют в некрупных фонарях. А вот, к примеру, светодиоды Cree MT-G2 и MK-R от фирмы Luminus получили широкое применение в огромных моделях поисковых фонарей, которые могут работать одновременно от пары аккумуляторов.

К тому же светодиоды принято различать по яркости — существует специальный код, благодаря которому можно сортировать светодиоды по этому параметру.

Типы светодиодов для фонариковТипы светодиодов для фонариков

При сравнении одних диодов с другими стоит обратить внимание на их габариты, а вернее, на участок светоизлучающих кристаллов. Если участок такого кристалла небольшой, значит, легче сосредоточить его свет в узенький луч. Если же хотите от светодиодов XM-L получать неширокий луч, то необходимо будет применять очень большой отражатель, что отрицательно влияет на массу и габариты корпуса. А вот с небольшими отражателями на подобном светодиоде выйдет довольно эффективный карманный фонарик.

Область применения светодиодов

В основном потребители при подборе фонарей выбирают модели с максимальным лучом свечения, но во многих случаях им такой вариант не нужен. Во многих случаях подобный инвентарь применяется для того, чтобы осветить близлежащую местность либо объект, который находится на удалении не больше 10 000 м. Дальнобойный фонарик светит на 100 м, хотя во многих случаях довольно узким лучом, плохо освещающим окружающий участок. В итоге при освещении подобными осветительными приборами удаленного объекта пользователь не заметит те объекты, которые располагаются в непосредственной близости от него.

Рассмотрим сравнение тональности света, который дают светодиоды: теплый, нейтральный и холодный. При подборе соответствующей температуры света фонарика необходимо принимать во внимание следующие важные моменты: светодиоды с теплым свечением могут минимально искажать цвет освещаемых объектов, однако у них меньшая яркость, чем у светодиодов нейтрального спектра.

При выборе мощного поискового либо тактического фонаря, где важным моментом является яркость прибора, рекомендуется подбирать светодиод с холодным спектром света. Если же фонарик необходим для быта, туристических целей или для применения в налобной модели, то тут важное значение имеет грамотная цветопередача, а значит, светодиоды с теплым светом окажутся более выигрышными. Нейтральный же светодиод является золотой серединой по всем характеристикам.

Фонарик с ярким свечениемФонарик с ярким свечением

Не принимая во внимание самые дешевые фонари, у которых есть лишь одна-единственная кнопка, у многих фонарей имеется пара режимов работы, среди которых режимы «стробоскоп» и «SOS». У небрендовой модели есть следующие варианты работы: самый высокий показатель мощности, средняя мощность и «стробоскоп». К тому же средняя мощность в основном равняется 50% самой высокой яркости света, а самая низкая – 10%.

Брендовые модели имеют более сложное строение. Тут управлять режимом работы вы можете с помощью кнопки, вращения «головки», поворотами магнитных колец и сочетанием всего перечисленного выше.

[ads-pc-2]

Светодиоды для фонариков: характеристики и производители

При выборе или сборке нового светодиодного фонарика обязательно нужно уделить внимание используемому светодиоду. Если единственная задача будущего фонарика – это подсветка тёмного подъезда, то с этой задачей справится практически любой яркий светодиод белого свечения. Другое дело – желание заполучить портативный осветительный прибор с параметрами под более сложную задачу. В этом случае особое значение имеет световой поток, то есть способность фонаря выдать достаточно мощный луч и осветить широкую площадь пространства.

Светодиоды каких брендов находятся на топовых позициях, и какими характеристиками обладают их светоизлучающие диоды, применяемые в фонариках?

Основные характеристики

За качество света, излучаемого фонарем, отвечает светодиод, который можно без преувеличения назвать сердцем устройства. Стабильность сердечного ритма фонаря зависит от многих параметров, основными из которых являются ток потребления, световой поток и цветовая температура. Законодателем моды принято считать компанию Cree, которая выпускает широкую линейку сверхъярких и мощных светодиодов, в том числе и для фонариков. светодиоды CreeСовременные карманные фонарики проектируют на одном светодиоде мощностью 1, 2, или 3 Вт. В одноваттном исполнении значение прямого тока составляет около 350 мА с падением напряжения 2,8-2,9 В.

Ток и напряжение двухваттного светодиода составляет около 700 мА и 3,0 В соответственно, а аналогичный кристалл в 3 Вт потребляет примерно 1000 мА и 3,2 В. Приведенные электрические показатели характерны для моделей светодиодов ведущих мировых брендов.

Интенсивность излучения, которую еще называют световым потоком, зависит от производителя и семейства светодиода. Паспортное значение светового потока мощных светодиодов принято замерять на максимально допустимом рабочем токе. Компания-изготовитель фирменных фонарей вместе с типом установленного светодиода, указывает количество выдаваемых изделием люмен.

К сожалению, часто на упаковке фонарика указываются завышенные характеристики, в том числе и световой поток. Причина этого проста — любой производитель хочет реализовать как можно больше товара.

Световой поток неразрывно связан с цветовой температурой света. Современный светоизлучающие диоды способны излучать световой поток до 200 люмен на 1 ватт и могут производиться с любой температурой свечения: от желтовато теплого до холодного белого. Фонари с тёплым белым цветом излучения (T≤3500°K) наиболее приятны для глаза, но менее яркие. Освещение с нейтральной цветовой температурой(T=4000-5500°K) более эффективно позволяет рассматривать мелкие детали. Холодно-белый луч (T≥6500°K) в мощных фонарях с большой дальностью освещения, но в течение длительной работы раздражает зрение. график световых температур

В связи с невозможностью проведения точных расчетов, продолжительность жизни светодиодов рассчитывают методом экстраполяции. При температуре 25-50 °C их срок службы кристалла может превысить 200 тыс. ч., но это не оправдано экономически. Поэтому производители допускают повышение рабочей температуры до 85°C, экономя, таким образом, на охлаждении. Превышение порога в 150°C приводит к необратимым процессам выгорания кристалла и потере яркости.

Индекс цветопередачи (CRI) – качественный показатель, характеризующий способность светодиода освещать предметы без искажения их реального цвета. Для светодиодных источников освещения, в том числе и фонариков, показатель цветопередачи в 75 CRI и выше считается хорошим.

Важным элементом светодиода является линза. Она задаёт угол рассеивания светового потока, а значит, определяет дальность луча. В технических характеристиках светодиодов обязательно указывают значение угла излучения. Для каждой модели этот параметр индивидуален и может варьироваться от 20 до 240 градусов. Мощные светодиоды для фонариков имеют угол 90-120° и, как правило, комплектуются отражателем с дополнительной линзой в корпусе.

Несмотря на резкий скачок в развитии мощных многокристальных светодиодов, мировые лидеры продолжают выпуск менее мощные светодиоды. Выпускаются они в корпусах небольшого размера, не превышающего 10 мм в ширине или диаметре. Типовое значение тока таких светоизлучающих диодов не превышает 70 мА, а световой поток – 50 лм. Мощные фонарики на их основе постепенно исчезают с прилавков магазинов, ввиду худших технических характеристик и необходимости последовательно-параллельного подключения для повышения яркости. В сравнении с одним мощным кристаллом надёжность схемы и угол рассеивания нескольких таких элементов в одном корпусе намного хуже.

Отдельно стоит отметить четырёхвыводные светодиоды в корпусе P4 «SuperFlux» или «Пиранья», которые имеют улучшенные технические характеристики. У светодиодов «Пиранья» есть два важных преимущества, благодаря которым они востребованы:

  • более равномерно распределяют световой поток;
  • не нуждаются в отводе тепла;
  • имеют низкую себестоимость.

Светодиод Пиранья

5 крупнейших производителей

Переносной фонарик должен быть не только эргономичным, но и оснащенным надёжным светодиодным источником с высоким рабочим ресурсом без потери яркости. Чтобы не ошибиться с выбором, предпочтение следует отдавать производителям светодиодной продукции мирового уровня.

Подразделение японской компании Nichia долгое время удерживало лидирующие позиции в производстве светодиодов всех типов. Из-за высокой стоимости продукции и усиливающейся конкуренции со стороны Китая и Тайваня сегодня встретить их светодиоды в фонарях европейского рынка удается все реже. Однако, Nichia необходима миру, как двигатель прогресса. Ведь разработки японских компаний берут за основу их китайские и тайваньские коллеги. NichiaМощные светодиоды для фонариков от всемирно известной компании Cree удерживают первенство не только на американском континенте. Выгодно выделяясь меньшей себестоимостью и высоким качеством, светодиоды от Cree доступны всем желающим европейского континента. Аккумуляторный фонарь на мощном кристалле от американского бренда – это надёжный друг в походе, ночной рыбалке и пр. CreePhilips Lumileds – европейский производитель светоизлучающих диодов широкого спектра. Компания достигла определённого прогресса в построении систем наружного освещения функционального и архитектурного значения. Разработчики Philips Lumileds осуществляют комплексный подход в построении светодиодных систем, учитывая их дизайн, степень защиты и удобство пользования. Philips LumiledsХорошо известная в России южнокорейская корпорация Samsung своевременно профинансировала своё подразделение по поиску новых светодиодных решений и теперь имеет полный цикл производства излучающих диодов. Samsung не ограничивается выпуском LED подсветки для собственных дисплеев. Их успехи распространились и на другие сегменты рынка: светодиоды большой мощности (в том числе и для фонарей), ультраяркие элементы для вспышки, а также модули внутреннего и внешнего освещения. SamsungOsram Opto Semiconductors прославилась отличными характеристиками светодиодов из серии Duris, которые выгодно отличаются высокой светоотдачей и индексом цветопередачи. Немецкая компания сделала ставку на внедрение светодиодных технологий в промышленные отрасли, ориентируясь на выпуск готовых специализированных ламп и светильников. В лабораториях Osram улучшают показатели светоизлучающих диодов не только видимого спектра, но и делают открытия в ИК, УФ и лазерном направлении. Osram

Доклады научных работников вместе с новостями о развитии искусственного освещения свидетельствуют о продолжающейся здоровой конкуренции между крупными корпорациями. Положительные тенденции развития светодиодных технологий мы видим в постоянно обновляемом модельном ряде фонарей, удивляющих своим дальнобойным лучом, высокой степенью защиты, способностью зарядки от солнечной энергии и прочими ноу-хау.

Читайте так же

Светодиод Cree XHP-50, или как из плохого фонарика сделать очень хороший фонарик.

Я купила на тао фонарик, который на фото был просто ну очень классным, но на самом деле, у него классным оказался только корпус и отражатель, всё остальное пришлось переделывать.


Я не планировала писать обзор, поэтому не все фото качественные и не все этапы переделки удалось зафиксировать навечно. Начну с фонарика. Он такой солидный, корпус качественный, но светил очень плохо, светодиод стоял малюсенький, и потреблял он ток всего 100 миллиампер. Аккумуляторы в комплекте были всего лишь на 900мАч, хотя на них и было нарисовано 2800мАч. Фонарь покупала в официальном магазине бренда Players, скретч код проверку оригинальности проходит, так что они просто продают такую какашку. Но за 58 юаней, это $9, я получила качественный корпус и отражатель, это уже ничего.

Совсем в начале, я хотела сделать фонарик с нуля, купила отражатель и начала сама точить корпус. Но получилось очень некрасиво, судите сами.

Но светодиод был уже куплен и даже получен на почте, не выкидывать же. Поэтому подумала, а давай куплю хороший корпус для фонаря и переделаю на свой диод? На тао отдельно корпусы под этот диод не удалось найти, но сам готовый фонарь был сравнительно недорог, вот и купила я его. Если вас интересуют фото от продавца, можете смотреть тут, но все они фейк, он такого света не давал. detail.tmall.com/item.htm?id=43258251646

Разбираем и смотрим что внутри, а внутри мало чего есть.

Убираем всё, и делаем держатель, на который поставлю светодиод, а сам держатель на термопасте ставится в корпус.

Убрала

Как выбрать фонарик. Что такое люмены, канделы, тинт, бин, цветовая температура, Cree T6 и прочее.

Выбираем фонарик: все секреты простым языком.Что такое светодиод Cree T6? Как обманывают производители фонариков?  В чем фокус фонарика с фокусом? Выбрать хороший светодиодный фонарик может оказаться не так-то просто и я постараюсь максимально облечить эту задачу.  

Важно нельзя обойти стороной грядущую крупную распродажу, Черная Пятница 2019 с новыми промокодами и купонами даст возможность неслабо сэкономить на каких-то крупных покупках. А, в общем-то, уже даже сейчас есть работающий купон на 8\50. Так что рекомендую потратить немного времени чтобы узнать как сэкономить на Black Friday 2019.  Читаем тут

В этом тексте я простым языком расскажу про базовые термины.Вы же не будете выбирать машину, не понимая разницу между автоматом и механикой? 

люмен  |  кандела  |   цветовая  температура  |  тинт  |  бин  |  драйвер  | cтабилизация, терморегуляция и степдаун  |  типы фонариков  |   разница между светодиодами  |  самый емкий 18650 аккумулятор

 

 

Еще этак в 2015 году если вы хотели купить хороший светодиодный фонарик с яркостью в 1000 люмен, то нужно было выложить не меньше этак 100$.  И вот, спустя 4-5 лет ситуация кардинально изменилась. А старые модели безуспешно продают еще по тем ценам (см картинку ниже) 

Эта яркость стала  ну вот совершенно обычной и вполне посильной для бюджетных фонариков порядка 15$.  К слову, самый яркий фонарик в мире сейчас светит уже под 100 000 люмен (Imalent MS18). Конечно, простейшая математика уличает производителя во традиционном приукрашивании характеристик и представители компании-производителя уклоняюсь от обсуждения этого на крупнейшем международном фонарном форуме. Тем не менее, порог в 50 000 люмен (см обзор Imalent MS12) перешагнули, что сравнительно недавно казалось немыслимым.      

«Хороший» я отдельно выше выделил потому что и тогда и сейчас на алиэкспресс навалом всяких убогих поделок, которые сулят 100500 люмен всего за 10$. Это, к слову, справедливо и для акков.  Вчера вот держал в руках 12000mah аккумы -)


Итак, покупателю надо купить современный светодиодный фонарь на алиэкспресс. Заходит он в поиск и видит просто прорву всяких разных моделей.  Сидит и чешет репу, а что купить-то? Там люмены какие-то, тут канделы.  Покупатель решает не париться и просто выбрать самый популярный фонарик на алиэкспресс.  Сказано-сделано. И вот спустя месяц в мире становится на одного обладателя стремного зумовика больше. 

  

Есть, разумеется и другая крайность. 

 

Надеюсь мое руководство поможет вам удержаться от покупки, о которой потом придется сожалеть. Поверьте, сейчас есть возможность купить вполне хороший и недорогой фонарик абсолютно для любых целей.

Если же какие-то вопросы остались — пишите в комментариях, помогу с выбором или дополню\поправлю текст.  Итак, давайте приступим. 

 

Светодиодный фонарик. Как правильно выбрать.

 

Что надо знать чтобы выбрать хороший фонарик.  Постараюсь рассказать простым языком. 

 

Яркость = Люмен
Light-output 

 

Что нужно понимать:

1) Яркий, мощный фонарик не значит дальнобойный.  Понятно что прирост яркости увеличит дальнобойность. Но решающую роль тут играет связка из оптики и светодиода.   500 люмен от правильной связки могут светить дальше чем 5000. Ближайшая аналогия — грузоподъёмность и скорость в автомобилях. 

Так что, за редкими исключениями в виде поисковых фонариков, фонарик яркий или дальнобойный.  И не факт что вас устроят габариты моделей, сочетающих-таки эти обе характеристики. Эти два справа: Mateminco MT70  и Imalent RT70 еще и не самые большие. 
Light-output

2)  Чем приличнее бренд, тем больше шансов что вы получите заявленное в спецификациии и наоборот.  

Покупка безымянного (как вариант г*внофаера) фонарика на ali сулит простейший обман —  «светит на 1500, напишем 2000\3000\5000люмен»,  у приличных же брендов практикуется другая хитрость.

Максимальная яркость там указывается для турборежима. А его продолжительность маркетологи компании  предпочитают считать как-то так: «в турбо он жрет 5А, аккумулятор у нас 2500mah, значит пишем полчаса». 

Справедливости ради, ряд производителей сейчас честно пишет  что-то типа 2000->1000 (1мин + 70 мин). Тут указывается яркость и продолжительность работы в максимальной яркости и то же самое для уровня, на который яркость сваливается с турбо. 

Light-output

 

И, да, яркость в турбо обязана упасть.  По заданному в драйвере промежутку времени или срабатыванию терморегуляциии. Это падение называется «Степдаун».

Турбо своим названием подразумевает кратковременною работу на максимуме возможностей. Только вот падение может случится через минуту и вы успеете все рассмотреть. А может, как с дорогим и пафосным nitecore Mh33на 1\4 где-то за 2 секунды.  Технически заявленная яркость есть, а по факту ее нет.   Как правило, фонарик нормально работает именно на том режиме, куда падает с турбо.  Вот эту яркость и берите как нормальную рабочую, по ней и судите что может фонарик. 

Light-output

Так что если вы видите какие-то сумасшедшие цифры яркости, если продавец в охотмаге дует вам в уши что отдача от света фонарика будет едва ли не как от ружья, спросите у него про длительность этого турбо.  А то есть такой обиходный термин «турбопых».

Тут я зашел на территорию другой темы, терморегуляции и степдауна. О них детальнее позже.  

 

Из хорошего. Для фонариков порядка 1000люмен вранья насчет яркости ждать не стоит (я про нормальные бренды). Технологии достигли такого уровня, что такая яркость достигается без малейших проблем.  Лукавят тут уже со стабилизацией, про которую речь опят-таки пойдет дальше.  

3)Для большинства бытовых нужд вам на самом деле хватит тех же 1000 люмен турбо и 600-700 люмен относительно постоянной яркости. Сейчас эти цифры не впечатляют, но поверьте, так оно и есть. При чудовищном количества прошедших через мои руки фонариков, я 5 лет обхожусь 300 люмен карманным фонариком на 14500 литии.  Этого вполне хватает для того чтобы посветить по сторонам во время вечерних прогулок. 

как пример, вот свет самого популярного фонарика на алиэкспресс (из приличных) Convoy S2+ 6500K 4×7135.  Где-то порядка 600-700 люмен. Вроде бы немного, но в пределах полусотни метров вам хватит за глаза. Заодно тут отлична видна разница в цветовой температуре, о которой речь пойдет далее. 

Light-outputLight-output

 

5) Некоторые, особенно хитровыдуманные производители считают яркость без учета потерь на оптике. А то и просто «так, при токе в 4А этот светодиод должен выдавать 1500люм, так и напишем». Но это специфический случай, который я тут упомянул просто чтобы значил что и так могут. 

 

Дальнобойность = Кандела
Beam-distance
Что нужно понимать: 

1) Есть дальнобойность и есть полезная дальнобойность. Ну, по крайне мере для меня.

Тут хитрость в том что как и яркость, дальнобойность по ANSI (это я беру вот лучший случай).  Так-то уже радует сам факт подсчета по какому-никакому стандарту. Вот только 500м ANSI дальнобойность означает что на расстоянии в 500м фонарик даст яркость в 1 люмен. И толку тогда от такой гомеопатический яркости? Вот и оказывается что реально полезная дальнобойность может быть заметно меньше, этак  350м. Поэтому я в своих обзорах всегда стараюсь выделить отдельно именно полезную дальнобойность в двух видах: а) с хорошей детализацией и яркостью б) ну чтоб хоть ПАЗик от слона отличить. 

С учетом разрешающей способности человеческого глаза и большинства ситуаций когда вам нужен дальнобойный свет, если фонарик хорош светит на дистанции в 300-400 метров, то этого достаточно. 

Beam-distanceBeam-distance

 

2) Светораспределение.

Чем дальнобойнее фонарик, тем менее он удобен для работы вблизи и наоборот.  В исключительном большинстве случаев дальнобойность достигается сочетанием специфического светодиода с глубоким гладким рефлектором. В итоге получается вот такая картинка. В центре очень ярко, по бокам — тьма египетская.  Вот вам пример работы неплохого дальнобоя на короткой дистанции.  

Beam-distance

На светораспределение исключительно сильно влияет тип светодиода и рефлектора.

Beam-distanceBeam-distance

При прочих равных.

1) Гладкий рефлектор дальнобойнее текстурированного. (и как я уже говорил, менее удобен вблизи)
2) Меньший по размеру светодиод (XHP35) даст на одинаковой яркости больше кандел чем большой и яркий (XHP70). Простой пример — прокачивайте литр\сек через небольшой шланг и через шириной в запястье. Где струя будет бить дальше?
3) дедомленный светодиод (т.е. со снятым силиконовым куполом) будет давать еще больше кандел. яркость будет чуть меньше. Дедомленный обозначается HI (high intensity)\ с куполом HD (hi density). 

Сейчас самый лучший светодиод для дальнобойного фонарика — дедомленный XHP35. Относительно неплохой — XPL-HI. Если фонарик, к которому вы присматриваетесь, построен на XM-L2, то лучше поискать что-то современнее. Хотя, справедливости ради, и тут есть хорошие модели.  Например тот же Maxtoch Shooter 2x 

 

Beam-distanceBeam-distance

Как далеко светит современный мощный дальнобойный фонарик? Реально они светят где-то на 1-1,2км.  Отличные примеры —  Thrunite TN42, Acebeam T21\K70\K75, Olight Javelot Pro.  

Beam-distance

Есть пара моделей дальнобойнее,  но таскать 3кг дубины вам будет неудобно, это просто форумная хотелка. 

Beam-distance

3)   На дистанции этак в 300м мощный топовый дальнобойный фонарик будет работать на 20-30% мощности, а какой-то обычный на 75%.  Соответственно, последний быстрее и разрядится. Правда, наверняка, и стоить он будет меньше. 

4) В одном и том же корпусе и на одной и той же яркости более теплый свет будет более дальнобойным.  Холодный свет отлично отражается от всякой пыли и капель в воде, изрядно сьедая дальнобойный потенциал. Вспомните какого цвет у вас противотуманки в машине?  И тут мы пришли к следующему разделу.

Кельвин = Цветовая температура. 
Beam-distance

Начну на примере фонариков convoy

полный сравнительный обзор всех моделей convoy   — полезно для ознакомления, если вы вам нужен простой, но все же недорогой и приличный фонарик. Ассортимент Convoy покрывает все нужды и вам не придется переваливать за порог 50$. 

На странице того же S2+ можно увидеть вот такие вот цифры. 

Beam-distanceЕсли упростить, то строчка«испускаемый цвет» указывает на цветовую температуру.   Чтобы быстро ориентироваться —  1А максимально холодный, 7А максимально теплый.   

 

Тут полезно изучить два прямо относящихся к теме слова.  

 Бин. Биновка светодиодов – это и процеcс (и результат) сортировки светодиодов на группы по яркости и цветовой температуре. 

Тинт — оттенок света внутри одного бина. Зеленит там свет или слегка уходит в красноту. 

 

Самая популярная марка светодиодов,  Cree ранжирует их на девять групп, с 0 по 8. 

0-2 – холодный свет от 5250К)  |  3-5 – нейтральный (3750-5250К)  | 6-8 – теплый, ниже 3750К.

 Каждая группа где-то в пределах 500К, + есть дополнительные подгруппы A-B-C-D.   Цифра указывает на оттенок, который и называется тинт. 

 

По большому счету, если вы не фонарёвщик, то заморачиваться с бинами и тинтами смысла нет.  Достаточно просто узнать что такая штука есть.

 Так что если вам надо выбрать фонарик convoy на aliexpress, в Convoy official store вы увидите эту таблицу

Beam-distance

то просто переведите глаз на цифры ниже.

 U2-1A 6500-7000K  T6-3B 5000-5200К  T6-4C 4300-4500K    T5-5B 4000-4200K  T4-7A 3000-3200K

 

Вот и все, температура прямо указана в Кельвинах, заморачиваться с расшифровкой цвето-яркостных бинов не надо. А с учетом того что все кроме Саймона (Главный Торговец Конвоями) дают от силы выбор между одним вариантом нейтрального  (NW) и одним холодного (CW) света, то вам все эти цвето-яркостные бины вообще не впились.

А вот, собственно и вопрос про то, что же такое LED T6 светодиод, как их называют на aliexpress.
Ответ прост. 

НЕТ такого светодиода как T6!?

Это все равно что называть модель ружья «дробь 6й размер». 

Т6 это всего лишь одна группа яркости и не более того.  Разумеется, если вы хотите купить фонарик с, где в описании значится «Т6 светодиод», стоит рассчитывать что вы получите какую-то подделку с жутчайшим синим светом за порогом в 7000К.  Яркость в таких моделях как правило на превышает этак 400-500 люмен. 

Настоящий Cree XML2                                                         подделка в зумовике. 

Beam-distanceBeam-distance 

 Да, коли тут встретили эти цифры, расскажу о том что значит для Convoy 7135. 

[ 7135  — это стабилизаторы тока. Чем их больше, тем больший ток будет подаваться на светодиод и ярче будет светить фонарик.  Вроде бы вот оно —  бери больше, тот же 8х7135 и радуйся. Ан нет — чем ярче тем быстрее греется и тем быстрее разрядится аккум, уронив яркость ( вы же не ждете за 10-15 баксов полной стабилизации яркости?). Лично я для того же S2+ всегда ограничиваюсь 4х7135 и мне этого более чем хватает. ]

 

Фактически, самое главное что нужно знать про цветовую температуру:

1) За редкими исключениями, чем теплее свет, тем меньше яркость. Производители гонятся за большИми цифрами в спецификации, поэтому в большинстве случаев ставят холодный светодиод.  Покупатели или не в курсе разницы, или не имеют возможности выбора.  Возможность выбора между CW\NW — показатель хорошего отношения производителя к покупателю.

2) Чем теплее свет, тем больше  пробивная сила. И это может значительно свести на нет эту разницу в яркости. Особенно хорошо разница между холодным 6500К и теплым 3000К светом проявится в дыму\пыли\тумане. Недаром тем же пожарным нужен именно теплый свет.  Да противотуманки вспомните, в конце-концов.  Все хорошие дальнобои выполнены в нейтральном свете. 

 

Вот вам исключительно наглядная картинка. Convoy S2+ в трех цветовых решениях, 4200\5000\6500K.
отчетливо видна разница в яркости. С одной стороны, 6500K явно ярче, с другой — холоднючий свет явно не так приятен на глаз.  Лично мне по душе вариант в центре. 5000К не так желтит, при этом существенного провала по яркости нет.  

 
 
Стабилизация и терморегуляция
 Beam-distance 
Стабилизация

сохранение яркости постоянной по мере падения заряда аккумулятора.

 

Если покупать бюджетный фонарик, то скорее всего яркость будет падать так.  Впрочем, на средних режимах 1% падение за 5 минут не так и страшно, глаз этого не заметит.    Вот для примера — самый популярный недорогой фонарик с алиэкспресс convoy S2+

Beam-distance
Яркость Convoy С8+ XPL-HI c бискотти драйвером на 100% выглядит гораздо хуже. 
Beam-distance

 А фонарик по-приличнее, с большей вероятностью будет давать гораздо более приятный график полной стабилизации яркости. Как включите в одном режиме, так и будет светить. Разве что перейдет на уровень ниже по мере разряда.  Хотя и выбор недорогой модели может приятно удивить. Вот, например, Convoy S11

Beam-distanceСейчас тот же Fenix, к слову, дают на упаковках графики, по которым можно оценить стабилизацию.  В целом,  как и говорил — чем приличнее бренд, тем больше шансов что стабилизация будет полной.   И об том тоже стоит спросить, если вы покупаете фонарик в оффлайне. Beam-distance

 

Терморегуляция  — регулирование яркости в зависимости от уровня нагрева фонарика. 

 

 

«пила» — явный пример плохой терморегуляции.  Фонарик греется, яркость падает. На этой яркости тушка охлаждается и яркость снова прыгает вверх.  В итоге получается дебильная чехарда.

Купив фонарик Klarus, с большой вероятностью вы получите именно такую вот пилу- это такая фишка производителя.  Вот вам пример графика с охлаждением и без.  Кроме этого, тут виден адовый зазор между turbo и high.  Тоже, любимый Кларусом косяк. 

Beam-distance

Хорошая терморегуляция, это когда при охлаждении яркость или переходит на полностью стабилизированный (в идеале) уровень выше чем high (верхняя картинка — Lumintop ODL20C) или продолжительно турбо увеличивается ( нижняя картинка).  Последнее я нахожу более практичным. Работа на близком к турбо уровню будет радовать вас хорошей яркостью и дальнобойностью, но неизбежно сделает ее короче — жрать-то фонарик будет больше. 

 

Beam-distanceBeam-distance

  

 

1) в дешевых фонариках в большинстве случаев нет терморегуляции. Так что есть шансы того что его просто нельзя будет держать в руках (если это какая-то сравнительно мощная поделка).   2000 люмен в размере convoy C8 просто раскочегарят его так что без перчаток и не удержишь.   А помимо рук чрезмерный нагрев крайне вреден для аккумуляторов.  у меня вот так как-то раз сдох недешёвый vtc6. А может дойти и до худшего. 

Beam-distance

2) Логично что в помещении фонарик нагреется быстрее чем на открытом воздухе. А если там зима и ветер, то разница может быть колоссальной.  

 

В Convoy L6, хоть это не пример дешевой поделки, тоже нет терморегуляции. В силу хорошего питания фонарик способен держать максимальную яркость очень долго, но при этом вам придется смотреть на фонарик со стороны.  Удержать его в руках не получится. 

Beam-distanceBeam-distance 

Итог:  важно не только как ярко светит фонарик, но и:

а) как долго он будет светить на этой яркости  |    б) как он будет светить потом.

 

Толку-то вам от впечатляющей яркости, если она длится секунды?

 

 Рефлекторы, ТИР-оптика, фонарики с зумом. 

 

Основное я уже объяснил:

с одним и тем же светодиодом и на одном и том же режиме фонарик с гладким рефлектором будет светить дальнобойнее текстурированного, глубокий рефлектор дальнобойнее мелкого.  В принципе, даже в таких размерах можно добиться прироста дальнобойности за счет наличия какого-то дальнобойного светодиода. Неплохой пример — Convoy S3 XPL-HI

Beam-distance

Разумеется,  дальнобойный свет будет неудобен вблизи, а ближнебойный не пробьет вдаль.

Beam-distance

Фактически, это все что вам нужно знать про влияния рефлектора при выборе фонарика.  

 

 

ТИР-оптика. Если совсем упрощённо, то ТИР-линза лучше контролирует световой поток.   Как правило ТИРки ставят чтобы обеспечить приятный размытый свет вблизи. Ярким примером тут является народный Skilhunt H03

 При наличии желания и прямых рук, богатый выбор позволяет поставить на фонарик именно ТИРку с необходимым вам углом рассеивания.  Как оптика, ТИРки бывают ну очень красивые. Например в Fenix E16 центральная гладкая часть формирует узкий пучок света, в то время как усеивающие периметр микролинзы дают хорошую засветку. В итоге крохотный фонарик дает приятный по светораспределению свет.

Beam-distanceКак правило угол света от ТИРок можно подобрать от 10 до 120 c лишним градусов. 

 

Beam-distanceBeam-distance

Бывают целые блоки из ТИР-линз

Beam-distance

в большинстве случаев, ТИР-оптику ставят для достижения максимального рассеивания света. Собственно — «флудер» как категория фонариков так и переводится как заливающий.

 

Справедливости ради, люди, которых заботит наличие или установка ТИР оптики, уже и так знают что это и зачем. 
 

 

 А вот и самая мякотка.  В силу своей цены и красивых маркетинговых цифры самый популярный фонарик на алиэкспресс в 2019 году, такой же как и 5 лет назад — мерзкий зумовик.

Beam-distance

Китайцы щедры, обещают ни много ни мало на разных версиях. Казалось бы есть возможность выбрать фонарик едва ли не с любой яркостью :T6 4000 лм L2 8000 лм V6 10000 лм

Понятно что в реальности вы получаете г*но.   Тут нет ничего.  Нет:

1) Нормального светораспределению. На ближнем конце вы получаете тусклый круг. На дальнем крохотный квадрат с прожилками.

2) Теплоотвода.Впрочем это компенсируется тем ….
3) Нет нормальной яркости, тут не будет больше 300люм вT6 версии.  Покупка старших версий — развод, потому что за 13 баксов можно купить тот же конвой. 

4) дальнобойности.  На дальнем фокусе он светит также как самый дешевый S2+.  Казалось бы почему? Да потому что асферическая линза дает дичайшие потери яркости при выдвижении линзы вперед. 

Зато есть синюшный свет и адовое ШИМ-мерцание на младших режимах. 

смотрите сами. Этот дешевый светодиодный фонарик светит одинаково мерзко на любой дистанции и на любом положении фокуса. 

 Convoy C8+ XPL-Hi 6500k

Beam-distance

 Ultrafire T6

Beam-distance

Convoy S2+ XML2 4×7135  6500k 

Beam-distance

Хотя, за 3 бакса его вполне можно бросить в бардачок машины как аварийный, что есть то есть. 

 

Впрочем, если зум-система реализована с ТИР-оптикой (например серия FD у Fenix или более доступный Яркий Луч Falcon), то тут потерь яркости почти нет и такой фонарик близок к универсальному.  

Beam-distanceBeam-distance

 

 

 Последнее что осталось сказать — аккумуляторы и зарядки.  и тут надо знать одно. 
сейчас, в 2019 году cамый емкий 18650 аккумулятор  — 3500mah.  никаких 7000-12000 и близко не существует. Как правило, чтобы узнать реальную емкость такого аккума, надо отнять нолик в конце.

Beam-distance


если вам нужен емкий аккумулятор для фонарика с алиэкспресс, то в 9 случаях из 10 вам хватит вот этой перепаковки NCR18650B. Емкость 3200-3300, есть плата защиты. 

Beam-distance

 Если фонарик потребляет этак от 5А (т.е условно от 1500люмен), то стоит озаботиться покупкой любых высокотоковых, скорее всего вам все равно подсунут перепаковку чего-то хуже, но по току хватит.

 

что важно знать. есть Samsung, Sony, Sanyo-Panasonic, LG. Все. никаких там ультрафаеров, трастфаеров и прочего (особенно с fire  в конце названия). Что там за химия внутри, непонятно. Равносильно нет никакого смысла покупать втридорога аккумуляторы Nitecore\Fenix\Olight. Вы заплатите вторую цену за термоусадку с логотипом. Ячейка-то внутри будет из тех же что привел выше.

Beam-distanceBeam-distance
Beam-distance

 Последнее, о чем стоит упомянуть.  Я часто сталкивался с фразой типа «а какой сейчас самый яркий и дальнобойный фонарик на алиэкспресс? Хочу купить!» И если я достаточно хорошо изложил все, то вы поняли, что в подавляющем большинстве случаев — яркость обратна дальнобойности.  Но! Есть категория фонариков, которые все-таки сочетают эти характеристики. Это — поисковые фонарики.  Как правило, сейчас они построены на базе огромного гладкого рефлектора и дедомленного XHP70 светодиода, который выдает в форсированном режиме порядка 6000люм. И такая связка дает свет с достаточной боковой заливкой чтобы было относительно удобно работать вблизи. При этом на максимальной яркости дальнобойность будет хоть и ниже топовых дальнобоев типа Acebeam T21 или Olight Javelot Pro, но далеко за пределами того что вам обычно требуется. А так как обычно такие фонарики работают на 4х18650 питании, то довеском вы получаете отличную продолжительность работы и полную стабилизацию.  

На мой взгляд, лучший поисковый фонарик на рынке — Mateminco MT70. Потрясающий фонарик с какой стороны не посмотри.   Если 100$ для вас слишком много и светить на 800м вы не собираетесь, то разумным бюджетным решением будет покупка Convoy M3 с гладким рефлектором.  В компактном карманном размере вы получите максимум возможного за весьма скромную сумму. 

Beam-distanceBeam-distance
Beam-distanceBeam-distance 

Вот, смотрите 

400м
Beam-distance
175мBeam-distance
  

До кучи есть еще и видеоверсия всего вышеозвученного, с большим количеством иллюстраций.  Если тема фонариков вам интересна — подписывайтесь на мой канал c обзорами фонариков на utube.

 

 Если говорить об интересных и достойных бюджетных моделях, то я считаю что сейчас это:

 

Convoy S11  как среднебойный фонарик с приличной яркостью и полной стабилизацией на 26650 питании

Convoy S12 как его аналог с 21700 питанием и более заливным светом

Convoy M3 — по настоящему яркий и при том доступный по цене фонарика

Convoy M21A прокачанная и более яркая версия народного дальнобойного фонарика Convoy C8+ с 21700 питанием

Convoy M21B что-то среднее между среднебоем и дальнобоем

sofirn C8G — 18650 дальнобойный фонарик  (если важная цветовая температура то вместо него сгодится Convoy C8+)

Sofirn SP40 недорогой 18650 налобник со встроенной зарядкой

 

в более дорогом сегменте есть намного большее количество приличных моделей, приводить которые тут смысла нет из-за их числа.  Но многие из перечисленных выше стоит кардинально меньше и при этом разница в цене намного больше разницы в функционале.  То есть, экономия много, вы потеряете несущественно. 

 

Ну вот и все. Надеюсь что этот труд не пошел впустую. И теперь, если вы хотите выбрать фонарик, то знаете на что обратить внимание и какие вопросы задавать чтобы не выкинуть впустую деньги и получить именно тот фонарик, который вы хотели купить. 

 

Если какой-то момент остался нераскрытым, пишите — добавлю.  Да и так, постепенно буду добивать и переструктурировать этот текст, чтобы в конечном итоге он был максимально нагляден и понятен

 

Теперь, когда вы понимаете что к чему, можно посмотреть и на подборки фонариков, где есть уже конкретные модели для каждой из ситуаций: дальнобойный фонарики, налобники, наключники и так далее.  Полный список подборок тут, ниже три основные. 

 

Робот-пылесос. Как и какой выбрать.

ТОП-10 самых популярных автотоваров на aliexpress по заказам из России!

Топ-10 товаров для школы с Aliexpress

—  Как правильно выбрать фонарик. Просто о главном: что такое люмены, канделы, цветовая температура, LED T6 и т.д.

— Выбираем бюджетный налобник с алиэкспресс
— Лучший недорогой дальнобойный фонарик с али: Convoy C8+ XPL-Hi vs Convoy C8 XML-2 vs зумовик Ultrafire
— Выбираем фонарик с aliexpress ч.2: от15 до 50$
— Топ-10 лучших фонариков с алиэкспресс ч1 или «до 15$ и хуже»
— Подборка лучших зарядок для 18650 Li-Ion аккумулятора.
— Где дешевле всего купить micro-SD карточки на али
— Павербанки на все случаи жизни: заряжаем смартфоны и ноутбуки.
— Что выбрать из походно-дачных светильников?
— Выбираем наключный фонарик
—Топ-5 умных часов Amazfit на алиэкспресс. Сравнение моделей смарт-часов Xiaomi.

—Выбираем фонарик Convoy. Наглядное сравнение популярных моделей.
— Лучший недорогой дальнобойный фонарик с али: Convoy C8+ XPL-Hi vs Convoy C8 XML-2 vs зумовик Ultrafire
— Выбираем фонарик с aliexpress ч.2: от15 до 50$

 

 

Драйвер для светодиода или даем вторую жизнь старому фонарику

Долго пылился на полке старый фонарик — ручка «Duracell». Работал он от двух батареек формата ААА, на лампочку накаливания. Очень удобен был, когда нужно посветить в какую-либо узкую щель в корпусе электронного прибора, но всё удобство от применения перечеркивал «жор» батареек. Можно было бы выкинуть этот раритет и поискать в магазинах что-то современнее, но… Это не наш метод… © Потому на Али была куплена микросхема светодиодного драйвера, которая помогла перевести фонарик на светодиодный свет. Переделка очень простая, которую сможет осилить, даже начинающий радиолюбитель, умеющий держать в руках паяльник… Так что, кому интересно, велком под Кат…

Микросхема драйвер покупалась давно, больше года назад, и ссылка на магазин уже ведет в «пустоту», потому я нашел аналогичный товар, у другого продавца. Сейчас этот драйвер стоит дешевле, чем я покупал его. Что же это за «клоп» с тремя ножками, давайте рассмотрим подробнее.
Для начала ссылка на даташит: www.diodes.com/assets/Datasheets/ZXLD381.pdf
Микросхема представляет собой Led драйвер способный работать от низкого напряжения, к примеру, одной батарейки 1.5В формата ААА. Микросхема драйвера имеет высокую эффективность (КПД) 85% и способна «высосать» батарейку практически полностью, до остаточного напряжения 0,8В.
Характеристики микросхемы драйвера

под спойлером


Схема драйвера очень проста…

Как вы видите, кроме этой микросхемы «клопа» нужна всего одна деталь — дроссель (индуктор), и именно индуктивностью дросселя задается ток светодиода.
Для фонарика в место лампочки, я подобрал яркий белый светодиод, потребляющий ток 30мА, соответственно мне нужно было намотать дроссель индуктивностью 10мкГн. Эффективность драйвера составляет 75-92% в диапазоне 0.8-1.5В, что очень неплохо.

Приводить здесь чертеж печатной платы не буду, т.к нет смысла, плату можно изготовить за пару минут, просто процарапав фольгу в нужных местах.

Дроссель можно намотать, или взять готовый. Я намотал на гантельке, которая попалась под руку. При самостоятельном изготовлении необходимо контролировать индуктивность при помощи LC метра. В качестве корпуса для платы драйвера был использовать двух кубовый одноразовый шприц, внутри которого вполне достаточно места, что бы разместить все необходимые компоненты. С одной стороны шприца -резиновая пробка с светодиодом и контактной площадкой, с другой стороны вторая контактная площадка. Размер отрезка шприца подбирается по месту и приблизительно равен размеру батарейки ААА (мизиньчиковой, как её называют в народе)

Собственно собираем фонарик

И видим, что светодиод ярко светит от одной батарейки…

Ручка-фонарик в сборе выглядит вот так

Светит хорошо и вес фонарика стал меньше, потому как используется всего одна батарейка, а не две, как было изначально…

Вот такой получился коротенький обзор… При помощи микросхемы драйвера, вы можете переделать почти любой раритетный фонарик, на питание от одной батарейки 1.5В. Если есть вопросы спрашивайте…

TinyFL — драйвер фонарика на микроконтроллере / Habr

Привет, Habr!

Хочу рассказать историю о том, как мне в руки попал китайский налобный фонарик на светодиоде Cree XM-L и что дальше с ним стало.


Предыстория

Когда-то давно я заказал с одного китайского сайта фонарик с ярким светодиодом. Фонарик оказался довольно эргономичным (хотя он мог быть и полегче), но вот его драйвер оставлял желать лучшего.

Светил он достаточно ярко, но у драйвера было только 3 режима — очень яркий, яркий и стробоскоп, переключение между которыми производилось нажатием кнопки. Для того, чтобы просто включить и выключить фонарь, требовалось каждый раз перебирать эти 3 режима. Вдобавок, этот фонарик, будучи включенным, разряжал батарею до последнего – так пара моих банок 18650 ушли в глубокий разряд.

Все это было неудобно и надоедало, поэтому в какой-то момент я решил сделать для него свой драйвер, о чем и будет дальнейшее повествование.


Фонарик со старым драйвером

Вот такой фонарик, наверняка многие имели дело с подобными

Так выглядит оригинальный драйвер


Техническое задание

Как известно, для достижения хорошего результата любая разработка должна иметь хорошее ТЗ, поэтому постараюсь сформулировать его для себя. Итак, драйвер должен:


  • Уметь включаться/отключаться по короткому нажатию кнопки (кнопка без фиксации). Пожалуй, это основная причина, по которой все это затеялось.
  • Иметь плавную (бесступенчатую) регулировку яркости, от самого яркого — «турбо», до «мунлайта», когда диод еле светится. Яркость должна изменяться равномерно.
  • Запоминать установленную яркость на время выключения.
  • Контролировать заряд батареи, предупреждая когда она почти разряжена (примерно 3.3В) и отключаясь, когда разряжена полностью (примерно 2.9В). Для разных АКБ эти параметры могут быть иными. Соответственно, рабочее напряжение должно быть в диапазоне 2.7~4.5В.
  • Иметь 2 специальных режима — аварийный маячок и стробоскоп (ну а почему бы и нет?)
  • Уметь включать/выключать задний светодиод (это актуально при езде на велосипеде ночью, получается что-то вроде габаритного огня).
  • Иметь защиту от переполюсовки и статического электричества. Не обязательно, но будет приятным дополнением, поскольку в темноте можно по ошибке поставить АКБ неправильной стороной.
  • Быть меньше изначального драйвера по размерам, но при этом иметь те же посадочные места. Китайский драйвер просто огромен, сделать крупнее будет непросто.

Ну и если фонарик подвергается моддингу, почему бы не встроить в него зарядное устройство с micro-USB разъемом? У меня под рукой всегда есть такой кабель и USB зарядка, а родной блок питания приходится искать.


Железо

У меня есть кое-какой опыт работы с Arduino, поэтому было решено делать драйвер на МК семейства AVR. Они широко доступны, легко программируются и имеют режимы пониженного энергопотребления (сна).

В качестве «мозга» драйвера был выбран микроконтроллер Attiny13a — это один из самых дешевых МК фирмы Atmel (ныне поглощенной компанией Microchip), он имеет на борту все необходимое — GPIO для подключения кнопки и светодиода, таймер для генерации ШИМ-сигнала, АЦП для измерения напряжения и EEPROM для сохранения параметров. Доступно всего 1 КБ флеш-памяти (но много ли надо для фонарика), а так же 64 Б RAM и столько же EEPROM.
Attiny13 выпускается в нескольких вариантах корпуса, в частности в DIP-8, который можно воткнуть прямо в обычную макетную плату с шагом 2.54мм.

Поскольку от задней части к голове фонаря идет всего 3 провода, кнопка вынуждена замыкаться на землю (о невозможности замыкать на плюс — позже), придется коммутировать светодиод по плюсу — а значит, нужен P-канальный полевик. В качестве такого транзистора я взял AO3401, но можно взять SI2323, он дороже, но имеет меньшее сопротивление открытого канала (40 мОм, тогда как у AO3401 60 мОм, при 4.5 В), следовательно драйвер будет меньше греться.

От слов к делу, собираю на макетке предварительную версию

Питается оно пока что напрямую от программатора, напряжением 5 В (на самом деле меньше из-за потерь в кабеле USB). Вместо светодиода XM-L пока воткнул обычный светодиод на ножках и поставил слабый транзистор с высоким пороговым напряжением.
Затем в программе Altium Designer была начерчена схема, которую я дополнил защитой от переполюсовки и ESD.


Подробное описание и предназначение всех компонентов
Обязательные компоненты:

U1 – микроконтроллер Attiny13a в корпусе 8S1 (индекс SSU)

С1 — развязывающий конденсатор по питанию микроконтроллера, должен быть в районе 0.1 мкф, корпус 1206 или 0805, температурный коэффициент X7R

R1-R2 — резисторный делитель для измерения напряжения батареи, номиналы можно ставить любые, тут главное соотношение (750К/220K, коэффициент деления 4.41) и ток утечки, который будет больше, если увеличить номиналы (при текущих он порядка 4 мкА). Поскольку используется внутренний ИОН (1.1 В, согласно даташиту он может быть в пределах 1.0 В — 1.2 В), максимальное напряжение на выходе делителя не должно быть более 1 В. При делителе 750/220 максимально допустимое напряжение на входе делителя будет 4.41 В, что более чем достаточно для всех типов литиевых аккумуляторов.
Делитель я рассчитывал при помощи вот этого калькулятора .

R3 — защита вывода порта микроконтроллера от замыкания (если вдруг PB1 окажется притянуто к VCC, через пин потечет большой ток и МК может сгореть)

R4 — подтяжка RESET МК к питанию, без него возможны перезагрузки от наводок.

Q1 — P-канальный полевой транзистор в корпусе SOT-23, я поставил AO3401, но можно и любой другой с подходящей распиновкой (например SI2323)

R7 — токоограничительный резистор затвора. Поскольку затвор транзистора имеет некоторую емкость, при зарядке этой емкости через пин может проходить большой ток и пин может выйти из строя. Можно ставить в районе 100-220 Ом (больше не следует, транзистор начнет долго находиться в полузакрытом состоянии, и, как следствие, будет сильнее греться).

R6 — резистор подтяжки затвора к питанию. На случай, если PB0 перейдет в высокоимпедансное состояние, через этот резистор на затворе Q1 установится логическая 1 и транзистор будет закрыт. Такое может произойти из-за ошибки в коде или в режиме программирования.

D2 — «запирающий» диод — позволяет при «проседании» напряжения (когда светодиод включается на короткий период на полную яркость) питаться МК от конденсатора какое-то время, так же защищает от переполюсовки.
Можно ставить любой диод шоттки в корпусе SOD323 с минимальным падением напряжения, я поставил BAT60.

Изначально, защита от неправильной полярности питания была сделана на полевом транзисторе (это можно увидеть на платах, изготовленных лутом). После распайки вылезла неприятная особенность — при включении нагрузки возникала просадка напряжения и МК перезагружался, поскольку полевик не ограничивает ток в обратном направлении. Сначала я припаял между VCC и GND электролитический конденсатор на 200 мкФ, но мне не понравилось такое решение из-за его размеров. Пришлось отпаивать транзистор и на его место ставить диод, благо SOT-23 и SOD-323 имеют похожие размеры.

Итого, в схеме всего 10 компонентов, обязательных для установки.


Необязательные компоненты:

R5 и D1 отвечают за заднюю подсветку (LED2). Минимальный номинал R5 — 100 Ом. Чем больше номинал, тем слабее светится задний светодиод (он включается в постоянном режиме, без ШИМ). D1 — любой светодиод в корпусе 1206, я поставил зеленый, т.к. визуально они ярче при тех же токах, чем прочие.

D3 и D4 — защитные диоды (TVS), я использовал PESD5V0 (5.0В) в корпусе SOD323. D3 защищает от перенапряжения по питанию, D4 — по кнопке. Если кнопка закрыта мембраной, то в нем нету особого смысла. Защитные диоды наверное имеет смысл использовать двунаправленные, иначе при переполюсовке через них пойдет ток и они выгорят (см. ВАХ двунаправленного защитного диода).

C2 — танталовый конденсатор в корпусе А (похож на 1206), имеет смысл ставить при нестабильной работе драйвера (напряжение питания мк может просаживаться при больших токах коммутации светодиода)

Все резисторы типоразмера 0603 (для меня это адекватный предел для пайки вручную)

С компонентами все ясно, можно делать печатную плату по вышеприведенной схеме.
Первым делом для этого нужно построить 3D модель будущей платы, вместе с отверстиями — имхо, в Altium Designer это самый удобный способ определить геометрию ПП.
Измерил размеры старого драйвера и его посадочных отверстий — плата должна крепиться к ним же, но иметь меньшие габариты (для универсальности, вдруг куда-то еще придется встроить).
Разумный минимум здесь получился где-то 25х12.5мм (соотношение сторон 2:1) с двумя отверстиями диаметром 2мм для крепления к корпусу фонаря родными винтами.

3D-модель я сделал в SolidWorks, затем экспортировал в Altium Designer как STEP.
Затем я разместил компоненты по плате, контакты сделал по углам (так паять удобнее и проще разводить землю), Attiny13 поставил по центру, транзистор поближе к контактам LED.
Развел силовые дорожки, разместил остальные компоненты как получится и развел сигнальные дорожки. Для удобства подключения ЗУ я вывел под него отдельные контакты, которые дублируют контакты батареи.
Всю разводку (за исключением одной перемычки) я сделал на верхнем слое — для того, чтобы была возможность изготовить плату в домашних условиях ЛУТом.
Минимальная ширина сигнальных дорожек — 0.254 мм / 10 mil, силовые имеют максимальную ширину там, где это возможно.

Так выглядит разведенная плата в Altium Designer

В Altium Designer есть возможность посмотреть, как будет выглядеть плата в 3D (для этого необходимо наличие моделей для всех компонентов, некоторые пришлось строить самому).
Возможно, кто-то тут скажет, что 3D режим для трассировщика не нужен, но лично для меня это удобная функция, которая облегчает размещение компонентов для удобства пайки.

На момент написания статьи было сделано 3 версии платы — первая под ЛУТ, вторая для промышленного изготовления и 3-я, финальная с некоторыми исправлениями.


Изготовление плат


Самодельный способ

ЛУТ — лазерно-утюжная технология, способ производства плат при помощи травления по маске, полученной переводом тонера с бумаги на медь. Этот способ отлично подходит для несложных односторонних плат — таких как этот драйвер.
В сети достаточно много статей по этой технологии, поэтому я не буду углубляться в подробности, а лишь расскажу вкратце про то, как это делаю я.

Для начала нужно подготовить шаблон, который будет распечатан на термобумаге. Экспортирую в PDF слой top_layer, получаю векторное изображение.

Поскольку плата маленькая, есть смысл брать кусок текстолита с габаритами в несколько раз больше и делать то, что в промышленности называют панелизацией.
Для этих целей весьма удобен CorelDraw, но можно пользоваться и любым другим векторным редактором.
Размещаю копии шаблонов на документе, между платами делаю промежутки в 0.5-1мм (зависит от способа разделения, об этом позже), платы должны быть расположены симметрично — иначе будет сложно их разделить.

Подбираю кусок одностороннего текстолита размерами чуть больше, чем скомпонованная панель, зачищаю и обезжириваю (предпочитаю тереть ластиком и потом спиртом). Печатаю на термобумаге шаблон для травления (тут важно не забыть отзеркалить шаблон).
При помощи утюга и терпения, аккуратно поглаживая по бумаге, перевожу на текстолит. Жду пока остынет и осторожно отдираю бумагу.
Свободные участки меди (не покрытые тонером) можно покрыть лаком или заклеить скотчем (чем меньше площадь меди, тем быстрее идет реакция травления).

Такая вот домашняя панелизация — большое количество плат позволяет компенсировать брак производства

Я травлю платы лимонной кислотой в растворе перекиси водорода, это самый доступный способ, хотя и довольно медленный.
Пропорции такие: на 100мл перекиси 3% идет 30г лимонной кислоты и примерно 5г соли, это все перемешивается и выливается в емкость с текстолитом.
Подогревание раствора ускорит реакцию, но может привести к отслаиванию тонера.

Начинается неведомая химическая магия: медь покрывается пузырями, а раствор приобретает синий оттенок

Через какое-то время достаю протравленую плату, очищаю от тонера. У меня его не получается смывать какими-либо растворителями, поэтому я удаляю его механически — мелкозернистой наждачной бумагой.

Теперь остается залудить плату — это поможет при пайке и защитит медь от окисления и облегчит пайку. Лудить я предпочитаю сплавом Розе — этот сплав плавится при температуре около 95 градусов, что позволяет лудить им в кипящей воде (да, возможно не самый надежный состав для лужения, но для самодельных плат годится).

После лужения я сверлю плату (для контактов использую твердосплавные сверла ф1.0, для перемычек — ф0.7), сверлю дремелем за неимением другого инструмента. Пилить текстолит я не люблю из-за пыли, поэтому после сверления разрезаю платы канцелярским ножом — с двух сторон делаю несколько надрезов по одной линии, затем разламываю по надрезу. Это напоминает метод V-cut, используемый в промышленности, только там надрез делается фрезой.

Так выглядит плата, готовая к пайке

Когда плата готова, можно приступать к распайке компонентов. Сначала я запаиваю мелочь (резисторы 0603), затем все остальное. Резисторы примыкают вплотную к МК, поэтому в обратной последовательности запаять может быть проблематично. После пайки я проверяю, нет ли КЗ по питанию драйвера, после чего уже можно приступать к прошивке МК.

Драйверы, готовые к загрузке прошивки


Промышленный способ

ЛУТ — это быстро и доступно, но технология имеет свои недостатки (как и почти все «домашние» методы изготовления ПП). Проблематично сделать двухсторонную плату, дорожки могут быть перетравлены, а о металлизации отверстий остается только мечтать.

Благо, предприимчивые китайцы давно предлагают услуги изготовления печатных плат промышленным способом.
Как ни странно, однослойная плата у китайцев будет стоить дороже, чем двухслойная, поэтому я решил добавить второй (нижний) слой к печатной плате. На этом слое продублированы силовые дорожки и земля. Так же, появилась возможность сделать теплоотвод от транзистора (медные полигоны на нижнем слое), что позволит драйверу работать на более высоких токах.

Нижний слой платы в Altium Designer

Для этого проекта я решил заказать печатную плату на сайте PcbWay. На сайте есть удобный калькулятор расчета стоимости плат в зависимости от их параметров, размеров и количества. После расчета стоимости я загрузил gerber-файл, созданный ранее в Altium Designer, китайцы его проверили и плата отправилась на производство.

Изготовление комплект из 10 плат TinyFL обошлось мне в $5. При регистрации нового пользователя дается скидка $5 на первый заказ, поэтому я оплачивал только доставку, которая тоже стоит где-то в районе $5.
На этом сайте есть возможность выложить проект в общий доступ, поэтому если кто-то захочет заказать эти платы, можно просто добавить в корзину этот проект.

Спустя пару-тройку недель мне пришли те же самые платы, только красивенькие изготовленные промышленным способом. Их остается только распаять и залить в них прошивку.


Программа (прошивка)

Основная трудность, которая возникла при написании прошивки драйвера, связана она с крайне малым размером flash-памяти — у Attiny13 ее всего-навсего 1024 байта.
Так же, поскольку изменение яркости плавное, нетривиальной задачей оказалось равномерное ее изменение — для этого пришлось делать гамма-коррекцию.


Алгоритм управления драйвером

Драйвер включается по короткому нажатию на кнопку, выключается по нему же.
Выбранный режим яркости сохраняется на время выключения.

Если во время работы сделать двойное короткое нажатие кнопки (двойной клик), будет включен/выключен дополнительный светодиод.
При длинном нажатии во время работы начнет плавно изменяться яркость фонаря. Повторное длинное нажатие изменяет направление (сильнее/слабее).

Драйвер периодически проверяет напряжение батареи, и если оно ниже установленных значений, предупреждает пользователя о разряде, а затем отключается во избежание глубокого разряда.


Более подробное описание алгоритма работы драйвера
  1. При подаче питания на МК производится настройка периферии и МК погружается в сон (если STARTSLEEP определено). При подаче питания на драйвер оба светодиода мигают некоторое количество раз, если STARTBLINKS определено.
  2. Сон. Attiny13 засыпает в режиме power-down (это самый экономичный режим, по даташиту потребление МК составит ~ 1 мкА), выйти из которого оно может только по какому-либо прерыванию. В данном случае это прерывание INT0 — нажатие кнопки (установка PC1 в логическое 0).
    На PC1 при этом должна быть включена внутренняя слабая подтяжка к питанию. АЦП и компаратор являются основным потребителями тока из всей периферии, поэтому их тоже нужно отключить. На время сна содержимое регистров и оперативной памяти сохраняется, поэтому EEPROM не нужен для запоминания яркости.
  3. После сна периферия и ШИМ включается и драйвер входит в бесконечный цикл, в котором отслеживается нажатие кнопки и периодически проверяется напряжение батареи.
  4. Если кнопка нажата — засекается время нажатия.
    4.1. Если нажатие короткое — ожидается двойной клик (если BTN_DBCLICK определено).
    Если он был, переключается дополнительный светодиод LED2
    Если нет, то переход к п.2 (сон)
    4.2. Если нажатие долгое (дольше, чем BTN_ONOFF_DELAY) — включается режим управления яркостью. В этом режиме:
    • Инвертируется направление изменения (больше/меньше) и изменяется % заполнения ШИМ, пока нажата кнопка.
    • Если достигнуто максимальное/минимальное значение (RATE_MAX / RATE_MIN), светодиод начинает мигать;
    • Если прошло n-миганий (AUXMODES_DELAY) и кнопка все еще нажата, включается дополнительный режим. Таких режимов два — стробоскоп ( включается на 25 мс, частота 8 Гц) и аварийный маячок (включается на полную яркость на 50мс, частота 1 Гц). В этих режимах не происходит проверки заряда батареи, а для выхода нужно какое-то время держать нажатой кнопку.
  5. Если пришло время проверять напряжение батареи — считываются показания с ADC2, результат сравнивается с предустановленными значениями.
    • Если значение АЦП больше значения BAT_WARNING – все нормально
    • Если меньше BAT_WARNING – пользователь предупреждается о разряде, драйвер мигает основным светодиодом. Кол-во вспышек будет пропорционально степени разряда. Например, с дефолтными значениями при полном разряде фонарь мигнет 5 раз.
    • Если меньше BAT_SHUTDOWN — МК переходит в п.2 (сон).

Управление яркостью светодиода

Как известно, самый простой способ управлять яркостью — изменять скважность ШИМ, при этом светодиод на какое-то время включается на полную яркость, затем выключается. Из-за особенностей человеческого глаза кажется, что светодиод светит менее ярко, чем если бы он был включен постоянно. Поскольку светодиод подключен через P-канальный полевой транзистор, для его открытия необходимо притянуть затвор к земле, а для закрытия — наоборот, к питанию. Время открытия транзистора по отношению ко времени его закрытого состояния будет коррелировать с заполнением ШИМ.
За скважность шим отвечает переменная rate, 255 rate = 100% ШИМ.
При частоте тактирования 1.2 МГц и предделителе таймера в 1, частота ШИМ будет равна 1200000/256 = 4.7 КГц. Поскольку это частота звуковая (воспринимаемая человеческим ухом), на некоторой скважности ШИМ драйвер может начать пищать (точнее, пищит не драйвер, а провода, либо элементы питания). Если мешает, можно увеличить рабочую частоту до 9.6 (CKSEL[1:0]=10, CKDIV8=1) или 4.8 МГц (CKSEL[1:0]=01, CKDIV8=1), тогда частота ШИМ будет в 8 или в 4 раза больше, но энергопотребление МК так же вырастет пропорционально.

Считается, что диод нужно питать путем стабилизации тока через него, а в таком режиме он быстро выйдет из строя. Тут я соглашусь и скажу, что у меня в фонаре (да и во многих налобниках аналогичной конструкции) светодиод не подключается напрямую к драйверу, а до него идут достаточно длинные и тонкие провода, сопротивление которых, а так же внутреннее сопротивление батареи и сопротивление драйвера ограничивают максимальный ток в районе 1.5 А, что в 2 раза меньше максимального тока для данного светодиода (максимальный ток для Cree XM-L согласно документации — 3 А).
Если у Вас драйвер подключен к светодиоду короткими проводами и у держателя батареи хорошие контакты, ток при максимальной яркости (rate=255) может превышать значение в 3А. В этом случае данный драйвер Вам скорее всего не подойдет, так как есть риск выхода светодиода из строя. Тем не менее, можно скорректировать параметр RATE_MAX до получения приемлемых значений тока. К тому же, хоть по спецификации транзистора SI2323DS его максимальный ток и превышает 4 А, лучше выставить порог в 2 А, иначе драйверу может потребоваться охлаждение.


Гамма-коррекция

Человеческий глаз воспринимает яркость объектов нелинейно. В случае с этим драйвером, разница между 5-10% ШИМ будет восприниматься как многократное увеличение яркости, тогда как разница между 75-100% будет практически не будет заметна глазу. Если увеличивать яркость светодиода равномерно, со скоростью n процентов в секунду, будет казаться, что в начале яркость очень быстро растет от нуля до среднего значения, затем очень медленно увеличивается от середины до максимума.

Это весьма неудобно, и для компенсации этого эффекта пришлось сделать упрощенный алгоритм гамма-коррекции. Его суть в том, что шаг изменения яркости увеличивается от 1 при минимальных значениях ШИМ до 12 при максимальных значениях. В графическом представлении это выглядит как кривая, точки которой сохранены в массиве rate_step_array. Таким образом, кажется, что яркость изменяется равномерно на всем диапазоне.


Контроль напряжения батареи

Каждые n-секунд (за интервал в миллисекундах отвечает параметр BAT_PERIOD) происходит замер напряжения батареи. Положительный контакт батареи, который подключается к VIN и попадает на резисторный делитель R1-R2, к средней точке которого подключен пин PB4 (он же ADC2 у мультиплексора АЦП).

Поскольку напряжение питания изменяется вместе с измеряемым напряжением, не получится измерить его, использовав в качестве опорного напряжения Vref, поэтому в качестве ИОН я применил внутренний источник на 1.1 В. Как раз для этого и нужен делитель — МК не может измерить напряжение, большее чем напряжение опорного источника (так, напряжению 1.1 В будет соответствовать значение АЦП в 1023 или 255, если использовать 8-битное разрешение). Проходя через делитель, напряжение в средней его точке будет в 6 раз меньше входного, значению 255 будет соответствовать уже не 1.1 В, а целых 4.33 В (делитель на 4.03), что с запасом покрывает диапазон измерений.

В итоге получается некоторое значение, которое дальше сравнивается с предустановленными значениями минимальных напряжений. При достижении значения BAT_WARNING светодиод начинает мигать некоторое количество раз (чем сильнее разряжено, тем больше мигает — за это отвечает BAT_INFO_STEP, подробнее в коде), а при достижении BAT_SHUTDOWN драйвер отключается.
Значение АЦП переводить в милливольты я не вижу смысла, т.к. это тратит лишную память, которой в тиньке и так мало.

Кстати, делитель является основным потребителем питания, когда МК находится в режиме сна. Так, делитель на 4.03 с R1 = 1M и R2 = 330К, будет иметь общее R = 1330K и ток утечки при 4 В = 3 мкА.
На время измерения напряжения нагрузка (светодиод) отключается примерно на 1 мс. Это почти не заметно для глаз, но помогает стабилизировать напряжение, иначе измерения будут некорректные (а делать какие-либо поправки на скважности шим и прочее — слишком сложно).


Внесение изменений в прошивку

Это нетрудно сделать, особенно если был опыт работы с Arduino или просто с C/C++.
Даже если такого опыта не было, можно настроить почти все рабочие параметры путем редактирования определений (defines) заголовочного файла flashlight.h.
Для редактирования исходного кода нужно будет поставить Arduino IDE с поддержкой Attiny13(a) или Atmel Studio – оно не сложнее, чем Arduino IDE, но гораздо удобнее.


Arduino IDE

Сперва необходимо будет установить поддержку Attiny13 в IDE. Достаточно подробная инструкция имеется в этой статье.
Далее нужно выбрать в меню Tools>Board Attiny13(a) и в меню Tools>Frequency 1.2MHz.
«Скетч» содержится в файле с расширением .ino, он содержит всего одну строчку кода — это включение в проект заголовочного файла. По сути дела, данный скетч — просто способ скомпилировать прошивку через Arduino IDE. Если Вы захотите внести в проект какие-либо изменения, работайте с файлом .cpp.
После открытия проекта нужно нажать на галочку, пойдет компиляция, в случае успеха в логе будет ссылка на файл *.hex. Его нужно залить в микроконтроллер по инструкции ниже.


Atmel Studio

Проект для этого IDE содержится в файле flashlight.atsln, а исходники — в файлах flashlight.h содержит определения (настройки) и flashlight.cpp содержит собственно код.
Расписывать более подробно содержимое исходников не вижу смысла — в коде полно комментариев.
После внесения изменений в код надо нажать F7, прошивка скомпилируется (или нет, тогда компилятор укажет, где ошибка). В папке debug появляется flashlight.hex, который можно загрузить в микроконтроллер по инструкции ниже.


Загрузка прошивки в микроконтроллер

Для загрузки прошивки и настройки фьюзов я использую программатор USBASP в сочетании с программой AVRDUDEPROG. Программа представляет из себя подобие GUI для программы avrdude, есть удобный встроенный калькулятор фьюзов — достаточно поставить галочки возле нужных битов. В списке контроллеров нужно выбрать подходящий (в данном случае Attiny13(a), зайти на вкладку Fuses и нажать кнопку read. Только после того, как значения фьюзов считаны из МК, можно их изменять. После изменения нужно нажать programm, новые фьюзы будут записаны в МК. Подходящие значения фьюзов записаны в файле flashlight.h

Для заливки прошивки надо перейти на вкладку Program, в строке Flash выбрать скомпилированный файл прошивки в формате HEX (flashlight.hex) и нажать Program. Статус прошивки будет отображаться в окне снизу. Если загрузка неудачна, возможно дело в плохом контакте, так бывает — стоит попробовать еще раз. Кстати, именно для этого был сделан параметр STARTBLINKS — однократное мигание LED2 в момент подачи питания на драйвер служит индикацией контакта драйвера с программатором.
Вместо USBASP для загрузки прошивки можно использовать Arduino, подробнее тут и тут

Программатор USBASP, подключенный к драйверу через клипсу со шлейфом

Для подключения USBASP к тиньке я использую клипсу под 8-контактный SOIC. Не очень удобное приспособление, приходится помучаться минут 10, прежде чем поймаешь контакт (возможно, мне просто попалась бракованная клипса). Бывают так же адаптеры SOIC-DIP, куда вставляется микросхема до пайки и в нее заливается прошивка — этот вариант удобнее, но теряется возможность программировать драйвер внутрисхемно (то есть обновлять прошивку после пайки МК на плату).
Если всего этого нет, то можно просто припаять проводки к выводам МК, которые затем прикрепить к Arduino.


Калибровка

Токи, проходящие через драйвер и светодиод, не должны превышать максимальных значений. Для светодиода XM-L это 3 А, для драйвера оно зависит от используемого транзистора, например для SI2323 максимальный ток около 4 А, но лучше гонять на меньших токах из-за чрезмерного нагрева. Для уменьшения тока на максимальной яркости используется параметр RATE_MAX (#define RATE_MAX xx, где xx — максимальная яркость от 0 до 255).
Калибровка АЦП не является обязательной процедурой, но если хочется, чтобы драйвер точно отслеживал пороговое напряжение, то придется с этим повозиться.

Расчеты не дадут высокой точности измерений, т. к. во-первых, номиналы резисторов могут варьироваться в пределах допуска (обычно 1-5%), а во-вторых, внутренний ИОН может иметь разброс от 1.0 до 1.2 В.
Поэтому, единственный приемлемый способ — выставить значение в единицах АЦП (BAT_WARNING и BAT_SHUTDOWN), экспериментально подбирая его под нужное. Для этого понадобится терпение, программатор и регулируемый источник питания.
Я выставлял в прошивке значение BAT_PERIOD в 1000 (проверка напряжения раз в секунду) и постепенно снижал напряжение питания. Когда драйвер начинал предупреждать о разряде, я оставлял текущее значение BAT_WARNING как нужное.
Это не самый удобный способ, возможно в будущем надо сделать процедуру автоматической калибровки с сохранением значений в EEPROM.


Сборка фонарика

Когда плата была готова и прошивка была залита, можно было наконец ставить ее на место старого драйвера. Я выпаял старый драйвер и припаял на его место новый.


Новый драйвер подключается вместо старого по этой схеме

Проверив, нет ли короткого замыкания по питанию, подключил питание и проверил работоспособность. Затем смонтировал плату зарядки (TP4056), для этого пришлось немного дремелем рассверлить отверстие разъема зарядки, и зафиксировал ее термоклеем (тут важно было, чтобы клей не затек в разъем, достать его оттуда будет сложно).

Я не стал прикручивать плату винтами, т. к. резьба в корпусе сорвалась от многократных закручиваний, а просто залил ее клеем, провода тоже заклеил в местах пайки, дабы они не перетирались. Драйвер и ЗУ я решил покрыть акриловым бесцветным лаком, это должно помочь от коррозии.


Тестирование и расчет стоимости изготовления

После всех операций можно было приступать к тестированию драйверов. Ток измерял обычным мультиметром, подключив его в разрыв цепи питания.

Энергопотребление старого драйвера (измерялось при 4.04 В):


  1. Во время сна — не измерялось
  2. Максимальный режим: 0.60 А
  3. Средний режим: 0.30 А
  4. Стробоскоп: 0.28 А

Энергопотребление нового драйвера (измерялось при 4.0 В):


  1. В режиме сна потребляет в районе 4 мкА, это намного меньше тока саморазряда литий-ионной батареи. Основной ток в этом режиме протекает через резисторный делитель.
  2. На минимальном режиме, «мунлайт» — около 5-7 мА, если считать, что емкость одной ячейки 18650 около 2500 мА*ч, то получается около 20 дней непрерывной работы. Сам МК потребляет где-то 1.2-1.5 мА (при рабочей частоте 1.2 МГц).
  3. На максимальном режиме, «турбо» — потребляет около 1.5 А, в таком режиме проработает около полутора часов. Светодиод на таких токах начинает сильно нагреваться, поэтому данный режим не предназначен для длительной работы.
  4. Аварийный маячок — потребляет в среднем около 80 мА, в таком режиме фонарь проработает до 30 часов.
  5. Стробоскоп — потребляет около 0.35 А, проработает до 6 часов.

Цена вопроса

Если покупать компоненты в Чип и Дипе, выйдет около 100р (60р Attiny13, ~40р остальная рассыпуха). С китая заказывать имеет смысл, если делается несколько штук — тогда в пересчете на штуку выйдет дешевле, китайцы продают как правило партиями от 10 штук.
Платы выйдут по цене в районе 300р за 10 штук (без доставки), если заказывать их в Китае.
Распайка и прошивка одного драйвера у меня занимает где-то час.


Заключение

Китайский фонарик стал гораздо удобнее, хотя теперь у меня появились претензии к его механике — передняя часть слишком тяжелая, да и фокусировка не особо нужна.
В будущем планирую сделать версию этого драйвера для фонарей с кнопкой по питанию (с фиксацией). Правда, меня смущает обилие подобных проектов. Как вы считаете, стоит ли делать еще один такой?

Драйвер крупным планом (версия 2_t)

UPD: Добавлена поддержка Arduino IDE.

Исходники прошивки, схема, и разводка платы теперь лежит на гитхабе, скачать можно тут: https://github.com/madcatdev/tinyfl_t

как своими руками поменять диод в обычном и налобном фонаре

Светодиодные фонари практически вытеснили все остальные модели. Они надежны, устойчивы к внешним воздействиям, долговечны. Одного источника питания хватает на длительный срок эксплуатации светильника. Однако, иногда возникают проблемы и требуется замена светодиода в фонарике. Чаще всего, производить ремонт LED приборов приходится самостоятельно, поэтому надо знать, как это делается.

Какие диоды используются в фонариках

Существует несколько конструкций фонариков, в которых установлены разные типы светодиодов:

  • белые сверхъяркие элементы 5 мм в традиционном корпусе сигнального типа;
  • LED типа SMD, которые применяются в поисковых фонарях.

Первый вариант сегодня чаще всего встречается в китайских светильниках, хотя изначально такими светодиодами были оснащены все устройства. Их преимущество состоит в компактности, низком потреблении электроэнергии. Первые конструкции мощных фонарей были сделаны путем объединения множества сигнальных светодиодов на одной плоскости. Для каждого из них имелся свой отражатель, направляющий световой поток в единый общий пучок. Такой способ эффективен и применяется до сих пор.

Второй тип выигрывает за счет своей мощности — каждый светодиод типа SMD обладает тремя излучающими кристаллами, что увеличивает световой поток, как минимум, втрое.

Рассмотрим их внимательнее.

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о