Велофара на светодиодах. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Освещение

 Комментарии к статье

В последнее время радиоэлектронной промышленностью освоен выпуск так называемых "светодиодов высокой яркости" бело-голубого цвета, пригодных для использования в качестве источников света. Преимущества по сравнению с лампами накаливания очевидны - малый ток потребления (20 мА), малое напряжение питания (1,6...2 В), высокий КПД (не выделяют тепла), высокая надежность (отсутствует вакуумный баллон, нежная спиралька накаливания). Минусы - чрезмерная цена промышленных устройств на этих светодиодах.

Налобный фонарик я себе все-таки купил и за два года эксплуатации не скажу о нем ни одного худого слова. Трех батареек АА действительно хватает часов на 40...50. Решил сделать светодиодную фару. Недостаток яркости скомпенсировал количеством - 6 светодиодов (а можно было и 8...10, все равно шесть втрое экономичнее, чем одна лампочка). В качестве корпуса решил применить корпус от неисправной компьютерной "мыши". Отличный корпус, эргономический дизайн! Пластмасса отлично пилится лобзиком, склеивается дихлорэтаном. Светодиоды размещаются на простейшей печатной плате, схему соединения подсмотрел, разобрав фирменный фонарик. Для 4,5-вольтового питания все светодиоды соединяются параллельно, но с последовательными гасящими резисторами по 8...10 Ом мощностью 0,125 Вт (рис. 1).

Рис.1. Схема соединения светодиодов - параллельная

Хотя если источник питания больше 6 В - можно пробовать последовательное соединение - возрастет экономичность. Выключатель - любой малогабаритный. Отражатель и фокусирующие элементы в этой оптической системе не нужны. Диаграмма излучения этих светодиодов настолько узкая, что на плате их оказалось необходимо распаивать и разгибать немного "веером" - иначе пятно света на дороге получается очень яркое, но узкое (рис. 2). Внешнее стекло с оптической точки зрения излишне, но для защиты от грязи, дождя и механических повреждений я решил его все-таки установить. Но если нет возможности обработать "настоящее" стекло - тогда лучше не ставить вообще никакого, с оргстеклом будут очень большие потери.

Рис.2. Диаграмма излучения фары

Цвет корпуса можно было оставить родной, светло-серый, но для общей гармонии с остальной навеской велосипеда можно покрасить черной нитрокраской из баллончика. При этом необходим аккуратность, так как нитрокраска очень активно растворяет серую "компьютерную" пластмассу). Батарейки размещаются в сумке для инструментов. Конструкция очень простая, схема распиливания мыши приведена на рис.3.

Рис.3. Схема распиливания мыши

При распиле лобзиком главное - максимальная точность. Мелкая наждачка, положенная на стекло, позволит вывести идеальные плоскости, что является залогом качественной склейки и хорошего внешнего вида изделия. Из остатков нижней и верхней частей корпуса выпиливаются полоски квадратного сечения. Из них формируются пазы для закрепления стекла и платы светодиодов. Все "лишние" внутренние элементы корпуса начисто срезаются скальпелем (а лучше - бормашиной). В принципе, дизайн мышей очень разнообразен, и в каждом конкретном случае оптимальное рассечение придется придумывать индивидуально.

Схема склейки частей приведена на рис. 4. Верхнюю и нижнюю части между собой не следует склеивать, они собираются при помощи винта. Фара в разрезе показана на рис. 5.

Рис.4. Схема склейки

Рис.5. Фара в разрезе

Для фиксации стекла и печатной платы на верхнюю и нижнюю половинки корпуса по месту приклеиваются брусочки (примерно 2x2x20 мм). Между ними образуются пазы, надежно удерживающие плату и стекло.

Трехмесячной эксплуатацией фары я остался доволен. Яркость, конечно, уступает галогеновой лампе, но препятствия на дороге в темноте видны хорошо - а что еще от фары нужно? Потребление тока - 110 мА на 6 светодиодов (лампочка от карманного фонарика потребляет минимум 300 мА, а галогеновые - в 2...3 раза больше). Затраты -300 руб. плюс батарейки. Зато трех батареек хватит на год. Для тех, кому не будет хватать 6 светодиодов, можно посоветовать применить 8...10.

Особенно актуален переход на светодиоды для серьезных велопутешественников. У фонарей с лампами накаливания срок автономной работы в лучшем случае составляет 3...4 часа. Но если катаясь по вечерам в городских парках можно смириться с необходимостью почти каждый день ставить фонарь на подзарядку, то что делать в многодневном походе? Брать с собой несколько комплектов батарей - тяжело, в походе и так каждый грамм на счету. А фара на диодах будет без проблем светить все ночи напролет в течение недели - и это на обычных батареях средней цены/качества. Я, например, использовал "Варту", и за 3 месяца наездил с включенной фарой не очень много - часов 25...30. Признаков "подсаживания" пока не наблюдается.

Встретил в магазине промышленный аналог на одном светодиоде! Вот так можно убить любую изначально правильную идею. Что можно тут посоветовать? Корпус-то хороший - можно попробовать вместо одного поставить хотя бы 3...4 диода - такой вариант позволит кататься.

Итак, первая фара построена, испытана и "обкатана". Каковы дальнейшие перспективные направления "светодиодного фаростроения"? Первым этапом, наверное, будет дальнейшее наращивание мощности. Планирую постройку 10-диодной фары с переключаемым режимом работы 5/10. Дальнейшее улучшение качества требует применения сложных микроэлектронных компонентов. Например, неплохо бы избавиться от гасящих/выравнивающих резисторов - ведь на них теряется 30...40% энергии. И стабилизацию тока через светодиоды независимо от разряженности источника хотелось бы иметь. Наилучшим вариантом было бы последовательное включение всей цепочки светодиодов со стабилизацией тока. А чтобы не увеличивать количество последовательных батарей, нужно, чтобы эта схема еще и напряжение увеличивала с 3 или 4,5 В до 20...25 В. Такие вот, так сказать, ТУ на разработку "идеальной фары".

Оказалось, специально для решения таких задач выпускаются специализированные ИС. Область их применения - управление светодиодами подсветки ЖК-мониторов для мобильных устройств - ноутбуков, сотовых телефонов и т.д. В частности, линейку ИС различного назначения для управления светодиодами выпускает фирма Maxim (Maxim Integrated Products, Inc.) Некоторые из этих "решений" отлично подойдут для велофары. Параллельная и последовательная блок-схемы управления светодиодами показаны на рис.6.

Рис.6. Параллельная и последовательная блок-схемы управления светодиодами

Несколько готовых вариантов схем

Вариант 1 (рис. 7). Микросхема МАХ1848, управление цепочкой из 3-х светодиодов.

Рис.7. Вариант 1

Вариант 2 (рис. 8). Повышенная мощность. Микросхема МАХ1848, включение 3-х параллельных цепочек.

Рис.8. Вариант 2

Вариант 3 (рис. 9). Возможна другая схема включения обратной связи - с делителя напряжения.

Рис.9. Вариант 3

Вариант 4 (рис. 10). Микросхема МАХ684 (судя по описаниям, МАХ684 очень похожа по параметрам и характеристикам на МАХ1848, требует меньше деталей внешней навески, не требует внешней индуктивности, но ее КПД преобразования на 20-25% хуже).

Рис.10. Вариант 4

Нагрузочная способность микросхем этого семейства: МАХ682 - 250 мА; МАХ683 - 100мА; МАХ684 - 50мА.

Вариант 5 (рис. 11). Максимальная мощность, несколько цепочек светодиодов, микросхема МАХ1698.

Рис.11. Вариант 5

Вариант 6 (рис. 12). Вместо гасящих/выравнивающих сопротивлений - трехканальное "токовое зеркало", микросхема МАХ1916.

Рис.12. Вариант 6

Вариант 7 (рис. 13). Повышающий напряжение безиндуктивный интегральный DC/DC-преобразователь, микросхема МАХ684, токовое зеркало в нагрузке.

Рис.13. Вариант 7

Вариант 8 (рис. 14). Микросхема МАХ1759.

Рис.14. Вариант 8

Вариант 9 (рис. 15). Та же микросхема МАХ1759, нагрузка до 100 мА.

Рис.15. Вариант 9

Вариант 10 (рис. 16). Микросхема МАХ619 - пожалуй, самая простая схема включения. Работоспособность при падении входного напряжения до 2 В. Нагрузка 50 мА при Uвх>3 В.

Рис.16. Вариант 10

Вариант 11 (рис. 17) Микросхема МАХ878, входное напряжение изменяется от 1,5 до 6,2 В. Выход 3,3 В, до 250 мА.

Рис.17. Вариант 11

Вариант 12 (рис. 18). Микросхема ADP1110, работает начиная с Uвх = 1,15 В (всего одна батарейка!), Uвых до 12 В.

Рис.18. Вариант 12

Автор: А.Сигаев, alekssi@yandex.ru, alekssi.narod.ru; Публикация: radioradar.net

Смотрите другие статьи раздела Освещение.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Краски из природных кристаллов дают яркий цвет без токсичных пигментов 05.09.2026

Яркие цвета окружают человека повсюду - от лакокрасочных покрытий и тканей до косметики и декоративных материалов. Однако многие привычные красители постепенно разрушаются под воздействием солнечного света, из-за чего поверхность теряет первоначальную насыщенность. Кроме того, некоторые синтетические пигменты содержат токсичные соединения и тяжелые металлы. Исследователи Северо-Восточного университета предложили альтернативный подход, вдохновленный природой, где насыщенные и устойчивые цвета формируются не за счет химических красителей, а благодаря микроскопической структуре материала. Именно такой механизм отвечает за характерное сияние опалов, переливы павлиньих перьев и яркие оттенки крыльев некоторых бабочек. В данном случае цвет возникает не потому, что вещество поглощает определенные длины волн света, а благодаря взаимодействию света с особым расположением мельчайших кристаллов. Они преломляют и отражают свет, вызывая интерференционные эффекты, в результате чего формируются на ...>>

Адаптивный полупроводник программируется светом 05.09.2026

Традиционный подход к развизвитю электроники имеет естественные ограничения: уменьшение размеров элементов становится сложнее, а их характеристики после изготовления практически невозможно изменить. Исследователи инженерного факультета Принстонского университета предложили иной путь. Вместо дальнейшего миниатюризирования существующих компонентов они разработали сверхтонкий полупроводниковый материал, способный менять свои свойства под воздействием света. Новый материал имеет толщину всего в несколько молекул, но при этом обладает необычной способностью многократно перестраивать свои электрофизические характеристики. Обычные полупроводники, применяемые в компьютерах и бытовой электронике, в основном получают заданные свойства еще на этапе производства и затем реагируют на поступающие электрические сигналы. Разработка специалистов из Принстона ведет себя иначе: ее параметры можно изменять уже после изготовления устройства. Секрет такой адаптивности заключается в сочетании сверхтонк ...>>

Нанопокрытие может помочь сохранить воду в озерах и водохранилищах 04.09.2026

Испарение представляет собой одну из наиболее заметных причин потери запасов пресной воды, особенно в регионах с жарким и сухим климатом. По мере повышения температуры эта проблема становится еще более актуальной: вода из озер, дамб и искусственных водохранилищ быстрее переходит в атмосферу, сокращая объем ресурсов, доступных для населения, сельского хозяйства и промышленности. Один из возможных способов замедлить этот процесс предложил физик Даниэль Кваси Кпегло, недавно получивший степень PhD по физике. Разработанная им концепция предполагает использование очень тонкого плавучего покрытия из наноматериала. Предполагается, что такой слой будет располагаться непосредственно на поверхности воды и выполнять роль своеобразного защитного "одеяла". Его задача заключается в ограничении количества инфракрасного теплового излучения Солнца, достигающего поверхности водоема, благодаря чему вода должна нагреваться медленнее и испаряться в меньшем объеме. Проблема, которую пытается решить ис ...>>

Случайная новость из Архива Польза домашних микробов 22.07.2016 Мы привыкли думать о микробах - бактериях, микроскопических грибах и одноклеточных животных или растениях - как о чем-то однозначно вредном, и стараться всячески о них избавляться. Однако на самом деле иметь дома много микробов по-своему неплохо: они держат иммунную систему в тонусе, тем самым укрепляя здоровье. Исследование на эту тему провели в Йельском университете Джордан Печчиа (Jordan Peccia) и Сара Кван (Sarah Kwan). Установлено, что в Баварии в сельской местности, - где и сегодня люди работают в поле, ездят на лошадях и пьют непастеризованное молоко (то есть постоянно сталкиваются с огромным количеством самых разнообразных микроорганизмов) - дети болеют астмой гораздо реже, чем в обычных городских семьях: заболеваемость составляет 5,2% против 19,1%, соответственно. (Мы тоже писали о подобных исследованиях: например, о том, что содержание новорожденного в стерильной чистоте может сделать его в будущем астматиком и аллергиком.) Ученые связывают это с тем, что контакт с микробами "тренирует" T-клетки иммунной системы, в том числе регуляторные, которые предотвращают возникновение опасных аутоиммунных реакций. При таких реакциях иммунная система нашего организма начинает атаковать другие здоровые клетки и ткани, что приводит к серьезным заболеваниям. Все это, конечно, не значит, что стоит превратить свой дом в рассадник опасных микроорганизмов - но фанатично истреблять безвредные, и скорее даже, как мы видим, полезные микробы явно не стоит. Необходимо серьезней подумать о принципах работы систем вентиляции домов и фильтрации поступающего в них воздуха. Или о собаках и кошках - которые тоже имеют на теле (и внутри него) собственные микроорганизмы, и приносят новые с прогулок. Это еще один аргумент в пользу того, чтобы завести домашнего питомца.

Другие интересные новости:

▪ Тау-нейтрино найдены в Антарктиде

▪ 100-ядерный процессор EZchip TILE-Mx100

▪ Приливная электростанция MeyGen установила мировой рекорд

▪ Сандалии следят за походкой

▪ Папоротник против мышьяка

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

 

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Звонки и аудио-имитаторы. Подборка статей

▪ статья Борн Макс. Биография ученого

▪ статья Как называется столица Бразилии? Подробный ответ

▪ статья Руководитель проектов. Должностная инструкция

▪ статья Метроном музыканта. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Нормы испытаний электрооборудования и аппаратов электроустановок потребителей. Характеристики масляных и электромагнитных выключателей. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

Имя:


E-mail (не обязательно):


Комментарий:

---

Главная страница | Библиотека | Статьи | Карта сайта | Отзывы о сайте

www.diagram.com.ua
2000-2026