Характеристики и крупнейшие производители мощных светодиодов для фонариков. Светодиодный фонарик с одной батарейкой

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. Современные 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 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.
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.

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.
Мощные 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.
Philips 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.
Хорошо 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.
Osram 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.

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

Фонарики, работающие от одной 1.5-вольтовой батарейки, как правило, состоят из батарейки, кнопки и лампы накаливания. Лампочка является источником света с достаточно невысоким КПД и быстро садит батарейку. Заманчивым выглядит использование светодиодов в миниатюрных фонариках, но неизбежно появляется проблема их питания. Как известно, светодиоду требуется около 3.6 вольт для работы. Поэтому светодиодные фонарики работают, как правило, на 3х батарейках по 1.5В. В этом случае батарейки могут дать ток, достаточный для работы внушительного количества светодиодов. Но одновременно возрастают и габариты фонарика. Можно использовать маленькие призматические батарейки, но их ёмкость сравнительно мала и явно недостаточна для фонарика.

Можно ли сделать фонарик хотя бы с одним светодиодом, который бы мог работать от одной 1.5 батарейки или аккумулятора? Разумеется, можно. Принцип питания светодиода здесь очень простой: используем дроссель в качестве накопителя энергии от батарейки. Для этого нам понадобится элементарная схема, в состав которой входит генератор импульсов, ключ и, собственно, дроссель. О том, как собрать такой блок самостоятельно, мы расскажем в продолжении этой статьи, а пока разберём уже готовый фонарик китайского производства.

Фонарик довольно маленький и удобный, но не лишён некоторых минусов. Прежде всего, он толще, чем нужно. Он примерно вдвое толще батарейки. Данное пространство внутри никак не используется, там находятся лишь рёбра жёсткости. Для данного фонарика это совершенно лишнее. В фонарик установлен довольно слабый светодиод. Но всё же неоспоримым преимуществом данного фонарика является наличие внутри преобразователя для питания светодиода от одной полуторавольтовой батарейки типа ААА, который работает как раз по рассмотренному выше принципу - накопление энергии в дросселе и последующая отдача её светодиоду.

В данной переделке мы заменим светодиод на более мощный, а также обеспечим возможность замены светодиода на любой другой без разборки фонарика.

Для начала фонарик необходимо разобрать. Для этого нужно снять заднюю крышку и изъять металлическое колечко при помощи тонкой отвёртки. Передняя часть фонарика закреплена при помощи клея, для её отсоединения необходимо пройтись по шву тонким ножиком.

Внутренности фонарика после этого легко достаются. Металлический лепесток тянется вниз к минусовому контакту батарейки.

Плата фонарика крепится двумя маленькими болтиками, которые нужно открутить.

Снимаем плату фонарика. Схема примечательна наличием микроконтроллера, залитого компаундом. Кнопка включения-выключения - это именно кнопка, без фиксации. Также установлен транзистор с маркировкой 2100A, идентифицировать который не удалось. Помимо этих деталей, имеются: диод шоттки, конденсатор и дроссель.

Выпаиваем светодиод и устанавливаем своеобразный "разъём" для нового светодиода - две цанги от панельки для микросхем. Их нужно аккуратно припаять с внутренней стороны платы.

Припаиваем первую цангу:

И вторую:

Вид на плату сверху:

Для проверки установлен светодиод диаметром 5мм на 20cd тёплого белого цвета свечения.

Проверяем работоспособность и продолжаем. В получившийся разъём устанавливаем светодиод диаметром 8мм на 20cd.

Собираем фонарик в обратной последовательности.

Фонарик светит значительно ярче.

Прикручиваем колпачок с линзой.

Для того, чтобы закрепить переднюю часть (которая изначально крепилась на клей), используем маленький болтик.

Что же придумали к настоящему времени радиолюбители для того, чтобы запитать яркий белый светодиод от одной батарейки АА или ААА? Увы, схемотехнические решения достаточно скромные. В основном, всё сводится к блокинг-генератору. Недостаток таких схем очевиден: при разряде батарейки яркость светодиода будет уменьшаться.

Конечно, собрать такие схемы нужно обязательно - для тренировки и проверки их свойств.

После этого можно переходить к конструированию своего, идеального фонарика.

Схема нашего "идеального" фонарика очень проста, технологична и современна. Для питания яркого белого светодиода используется специальная микросхема ZXLD381.

Схема включения микросхемы - типовая, из даташита. Индуктивность дросселя подбирается к имеющемуся светодиоду. При этом необходимо смотреть в даташит на дроссель, какой ток он способен выдержать, не входя в насыщение.

Проверка схемы. Так как светодиод в этой схеме является самым большим элементом, то остальные детали (микросхема ZXLD381 и дроссель) припаиваются к нему.

Микросхема ZXLD381 припаивается прямо к контактным площадкам дросселя.

Детали помещаются в подходящий маленький фонарик с одной батарейкой.

Для постройки фонарика с питанием от аккумулятора с напряжением, большим, чем 1.5В, можно использовать микросхему ZXSC400 , имеющую возможность подключения более мощного светодиода.

В современное время все больше техники, в роли элементов питания используют литий-ионные аккумуляторы. Они не имеют "эффекта памяти", в отличие от Ni-Cd. Могут отдавать большой ток.

Я решил переделать два старых фонарика под литий-ионные аккумуляторы 18650, благо у меня их большое количество. Да и достать их не составляет труда в ремонтных фирмах, занимающихся ремонтом ноутбуков.

Для переделки нам понадобится некоторое количество комплектующих:
- собственно фонарики;
- ;
- ;
- оргстекло;
- кусок тонкого пластика;
- ;
- провода, термоклей, инструменты.

Фонари удобного размера для установки в них аккумуляторов 18650, в количестве двух штук. В принципе можно описать доработку одного фонарика.

Платы контроллеров заряда у меня разные. На одной Mini-USB, на второй Micro-USB.
Данные платы можно приобрести в Китае за 15-20 рублей за единицу. Так же продаются в магазинах радиотоваров и радио рынках. У меня платы без защиты (BMS), но с этим справимся.

Разбираем фонарики и вынимаем все из них, кроме переключателей, светодиодов.

Теперь берем тонкий пластик, у меня это ABS от старого аккумулятора. Получилось что он черного цвета, но не страшно, на синем фонарике тоже будет смотреться отлично.

Вырезаем окошки так, чтоб плотно входили в место, где раньше выдвигалась вилка для заряда.

Вырезаем нужного размера под окошко и отверстия под разъемы наших плат заряда. Клеить их не обязательно, они должны плотно входить и я их потом укреплю.

Так как наши платы не имеют защиты от разряда, применяемы в данной ситуации платы из аккумуляторов мобильного телефона. Можно и купить с защитой, но у меня таких сейчас нет в наличии. Поэтому прибегаю к чуть трудоемкому решению.

Распаиваем провода от наших BMS к аккумуляторам. Платы контроллеров заряда ставим на место и подпираем. В роли распорки применил отрезки винной пробки. Все укрепляем термоклеем, но можно и без него.

Распаиваем выключатели, у меня выключатели разрывают плюс. На черном фонарике есть плата со светодиодом. Переключатель имеет два включенных положения, одно из которых я завел на одиночный светодиод, а второе положение включает основные светодиоды. На синем фонарике одно положение выключателя.

Собираем фонарики и подпаиваем отражатели и переходим к следующему этапу.

Следующим этапом, вырезаем две пластинки из прозрачного пластика, у меня это пластик из коробки компакт-диска. Шкурим наждачной бумагой до матовости поверхности, так приятней свет от светодиода.

Приклеиваем на место, где раньше находился движок, которым выдвигалась сетевая вилка. Клеить нужно на одну половину фонарика. Вдруг нужно будет разобрать фонарик.

Блокинг – генератор представляет собой генератор кратковременных импульсов повторяющихся через довольно большие промежутки времени.

Одним из достоинств блокинг - генераторов являются сравнительная простота, возможность подключения нагрузки через трансформатор, высокий КПД, подключения достаточно мощной нагрузки.

Блокинг-генераторы очень часто используются в радиолюбительских схемах. Но мы будем запускать от этого генератора светодиод.

Очень часто в походе, на рыбалке или охоте нужен фонарик. Но не всегда под рукой есть аккумулятор или батарейки 3В. Данная схема может запустить светодиод на полную мощность от почти разряженной батарейки.

Немного о схеме. Детали: транзистор можно использовать любой (n-p-n или p-n-p) в моей схеме КТ315Г.

Резистор нужно подбирать, но об этом потом.

Кольцо ферритовое не очень большое.

И диод высокочастотный с низким падением напряжения.

Итак, убирался я в ящике в столе и нашел старый фонарик с лампочкой накаливания, конечно же, сгоревшей, а недавно видел схему этого генератора.

И решил я спаять схему и засунуть в фонарик.

Ну-с приступим:

Для начала соберем по этой схеме.

Берем ферритовое кольцо (я вытащил из балласта люминесцентной лампы) И мотаем 10 витков проводом 0,5-0,3мм (можно и тоньше, но не удобно будет). Намотали, делаем петельку, ну или отвод, и мотаем еще 10 витков.

Теперь берем транзистор КТ315, светодиод и наш трансформатор. Собираем по схеме (см. выше). Я поставил еще конденсатор параллельно с диодом, так ярче светилось.

Вот и собрали. Если светодиод не горит, поменяете полярность батарейки. Все равно не горит, проверьте правильность подключения светодиода и транзистора. Если все правильно и все равно не горит, значит не правильно намотан трансформатор. Если честно у меня тоже схема завелась далеко не с первого раза.

Теперь дополняем схему остальными деталями.

Поставив диод VD1 и конденсатор С1 светодиод засветится ярче.

Последний этап - подборка резистора. Вместо постоянного резистора ставим переменный на 1,5кОма. И начинаем крутить. Нужно найти то место где светодиод светит ярче, при этом надо найти место где если увеличить сопротивление хоть чуть-чуть светодиод гаснет. В моем случае это 471Ом.

Ну ладно, теперь ближе к делу))

Разбираем фонарик

Вырезаем из одностороннего тонкого стеклотекстолита кружок под размер трубки фонарика.

Теперь идем и ищем детали нужных номиналов размером несколько миллиметров. Транзистор КТ315

Теперь размечаем плату и разрезаем фольгу канцелярским ножом.

Лудим плату

Исправляем косяки, если таковы имеются.

Теперь чтобы паять плату нам нужно специальное жало, если нет - не беда. Берем проволоку 1-1,5мм толщиной. Тщательно зачищаем.

Теперь наматываем на имеющийся паяльник. Конец проволоки можно заострить и залудить.

Ну-с приступим припаивать детали.

Можно воспользоваться лупой.

Ну, вроде все припаяли, кроме конденсатора, светодиода и трансформатора.

Теперь тест-запуск. Все эти детали (не припаивая) прицепляем на «сопли»

Ура!! Получилось. Теперь можно не опасаясь все детали припаивать нормально

Мне вдруг стало интересно, какое же напряжение на выходе, я измерил

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.

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.

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.

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.

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.

Cверхмощный налобный фонарь Boruit. Для освещения на рыбалке, на охоте и в хозяйственных работах.