Регулятор тока для светодиодного фонаря

ДОРАБОТКА LED ФОНАРИКА

Как и многие радиолюбители, я люблю что-то дорабатывать, изменять, улучшать. В данной статье речь пойдёт о доработке фонарика, купленного 1,5 года назад по дешёвке. Плюс — не большой, светит ярко, удобно держать в руке. Но не долго радовался. За полгода эксплуатации выяснилось, что он слишком «прожорлив». Причём батарейки, бывало «садились» в самый неподходящий момент. После очередной операции по замене батареек типоразмера ААА, неожиданно вышли из строя 6 светодиодов (всего их установлено 14). Решил проверить ток потребления, он оказался около 550 мА! Не слишком ли много для такого «малыша»? Общее напряжение 3 свежих батарей было 4,5v. Так как определить тип светодиодов не представлялось возможным, решил их так сказать, испытать.

В ходе проверки выяснилось, что при напряжении 3v на светодиоде, ток был равен 25mA, а при 3,5v выходил из строя светодиод! А питающее, ещё раз замечу было 4,5v! Решено было перепаять светодиоды на имевшиеся у меня на тот момент, светодиоды FYL-5014UWC1C-UWW, (яркость по документации составляла 15000 мкд, при напряжении 2,8-3,2v, и токе-20 mA), и добавить линейный стабилизатор. Из имевшихся у меня микросхем с регулируемым выходным напряжением, были только серии кр142ен12а, кр142ен22, LM317 и LP2951. Выбор пал на последний. Так как эта микросхема для поверхностного монтажа, проблем с изготовлением платы и установкой, не возникло, по сравнению с кр142ен12а, её просто некуда вставить, в ограниченном пространстве фонаря. Задумано — сделано! Так как LP2951 это микромощный стабилизатор, (ток до 100mA), то пришлось поэкспериментировать. В результате получился стабилизатор, схема которого приведена в тексте:

Все детали для поверхностного монтажа. Выходное напряжение выбрано +2,9v, из соображений экономии, надёжности и исключения перегрузки микросхемы, и увеличения срока службы светодиодов. Напряжение можно изменить в любую сторону, рассчитав по формуле: Uвых=Uref(1+R1/R2), при Uref=1,2v, где R1 и R2 –в килоомах.

Ток потребления от блока батарей(3шт ААА по 1,5v, или 3 аккумуляторов ААА по 1,2v), не превышает 60mA. Это уже не 550mA, как в исходном варианте! Так как у меня не нашлось R2=3,3к., то в моей конструкции он состоит из 2 параллельно спаянных резисторов номиналом 10к и 5,6к, что с учётом разброса сопротивлений и дало 3,3к. Печатная плата изготовлена из тонкого одностороннего стеклотекстолита. Подобным решением можно оснастить любой фонарик, всё зависит от типа, применяемых стабилизаторов. Соответственно для более мощного фонаря, нужно к этой схеме добавить усилитель тока на транзисторе, или применить более мощный стабилизатор.

Фонарь в разобранном виде: Блок светодиодов с отражателем и платой стабилизатора. Кнопка включения находится в торце рукоятки и одним контактом связана с корпусом. В заключении отмечу, что спустя год с момента переделки, расходы по замене батарей снизились к нулю. После переделки в фонарь были вставлены NI-MH аккумуляторы размера ААА, ёмкостью 1000mA. Индикатором разрядки служат светодиоды. При разрядке элементов питания до 3v, что соответствует 1v на элемент, яркость светодиодов заметно падает. В этом случае следует заменить батарейки или зарядить аккумуляторы, что я и делаю с помощью самодельного разрядно — зарядного устройства с регулируемым напряжением и током, о котором расскажу в одной из следующих статей. Всем удачи, с вами был INVERTOR.

Форум по обсуждению материала ДОРАБОТКА LED ФОНАРИКА

Драйвер для светодиодного фонаря

Драйвер — ограничитель для светодиодного фонаря

В предыдущей самоделке «Аккумуляторный фонарь – настольная лампа» рассматривалось, в том числе, изменение светодиодной матрицы в приобретенном фонарике. Целью доработки было повышение надежности источника света, за счет изменения схемы подключения светодиодов, с параллельного включения на комбинированное.

Светодиоды гораздо более требовательны к источнику питания, чем другие источники света. Например, превышение тока на 20% сократит срок их службы в несколько раз.

Основной характеристикой светодиодов, которая определяют яркость их свечения, является не напряжение, а ток. Чтобы светодиоды гарантированно отработали заявленное количество часов, необходим драйвер, который стабилизирует протекающий через цепь светодиодов ток и длительно сохранит устойчивую яркость света.

Для маломощных светоизлучающих диодов, возможно их использование и без драйвера, но в этом случае его роль выполняют ограничительные резисторы. Такое подключение было использовано в приведенной выше самоделке. Это простое решение защищает светодиоды от превышения допустимого тока, в пределах расчетного источника питания, но стабилизация при этом отсутствует.

В этой статье, рассмотрим возможность усовершенствовать приведенную выше конструкцию и повысить эксплуатационные свойства фонаря с питанием от внешнего аккумулятора.

Для стабилизации тока через светодиоды, добавим в конструкцию фонаря простой линейный драйвер — стабилизатор тока с обратной связью. Здесь ток является ведущим параметром, а напряжение питания светодиодной сборки может автоматически варьироваться в определенных пределах. Драйвер обеспечивает стабилизацию выходного тока при нестабильном входном напряжении или колебаниях напряжения в системе, причем подстройка тока происходит плавно, не создавая высокочастотных помех свойственных импульсным стабилизаторам. Схема такого драйвера крайне проста в изготовлении и настройке, но меньший КПД (около 80%) является за это платой.

Для исключения критического разряда источника питания (ниже 12 В), что особенно опасно для литиевых аккумуляторов, в схему дополнительно введем индикацию предельного разряда или отключение аккумулятора при низком напряжении.

Изготовление драйвера

1. Для решения указанных предложений изготовим следующую схему питания светодиодной матрицы.

Ток питания светодиодной матрицы проходит через регулирующий транзистор VT2 и ограничительное сопротивление R5. Ток через управляющий транзистор VT1 задается подбором сопротивления R4 и может изменяться в зависимости от изменения падения напряжения на резисторе R5, также используемом в качестве резистора токовой обратной связи. При увеличении тока в цепочке — светодиоды, VT2, R5, по какой-либо причине, увеличивается падение напряжения на R5. Соответствующее увеличение напряжения на базе транзистора VT1, приоткрывает его, уменьшая этим напряжение на базе VT2. А это прикрывает транзистор VT2, уменьшая и стабилизируя этим, ток через светодиоды. При уменьшении тока на светодиодах и VT2, процессы протекают в обратном порядке. Таким образом, за счет обратной связи, при изменении напряжения на источнике питания (с 17 до 12 вольт) или возможных изменениях параметров схемы (температура, выход из строя светодиода), ток через светодиоды постоянен в течение всего периода разряда аккумулятора.

На детекторе напряжения, специализированной микросхеме DA1, собрано устройство для контроля напряжения. Микросхема работает следующим образом. При номинальном напряжении, микросхема DA1 закрыта и находится в дежурном состоянии ожидания. При уменьшении напряжения на выводе 1, подключенном к контролируемой цепи (в данном случае — источник питания), до определенного значения, вывод 3 (внутри микросхемы) соединяется с выводом 2, подключенным к общему проводу.

Приведенная выше схема имеет различные варианты включения.

Вариант 1. Если к выводу 3 (точка А) подключить индикаторный светодиод (LED1 – R3) соединенный с положительным проводом (см. принципиальную схему), получим индикацию предельного разряда аккумулятора. При снижении напряжения питания до определенного значения (в нашем случае 12 В) светодиод LED1 включится, сигнализируя о необходимости заряда аккумулятора.

Вариант 2. Если точку А соединить с точкой Б, то при достижении низкого напряжения (12 В) на аккумуляторе, получим автоматическое отключение светодиодной матрицы от питания. Детектор напряжения, микросхема DA1, при достижении контрольного напряжения, соединит базу транзистора VT2 с общим проводом и закроет транзистор, отключив светодиодную матрицу. При повторном включении фонаря на низком напряжении (менее 12 В), светодиоды матрицы загораются на пару секунд (за счет заряд/разряд С1) и вновь гаснут, сигнализируя о разряде аккумулятора.

Вариант 3. При объединении вариантов 2 и 3, при отключении светодиодной матрицы включится индикаторный светодиод LED1.
Основные достоинства схем на детекторе напряжения, простота схемного подключения (практически не требуется дополнительных деталей обвязки) и чрезвычайно низкое энергопотребление (доли микроампера) в дежурном состоянии (в режиме ожидания).

2. Собираем схему драйвера на монтажной плате.
Выполняем монтаж VT1, VT2, R4. Подключаем, в качестве нагрузки, светодиодную матрицу, рассмотренную в начале статьи. В цепь питания светодиодов включаем миллиамперметр. С целью возможности проверки и настройки схемы на стабильном и определенной величины напряжении, подключаем ее к регулируемому источнику питания. Подбираем сопротивление резистора R5, позволяющее стабилизировать ток через светодиоды во всем диапазоне планируемой регулировки (с 12 до 17 В). С целью повышения КПД, первоначально был установлен резистор R5 номиналом 3,9 ома (см. фото), но стабилизация тока во всем диапазоне (при фактически установленных деталях) потребовала установки номинала в 20 ом, так как не хватало напряжения для регулировки VT1 из-за малого тока потребления светодиодной матрицы.

Транзистор VT1 желательно подобрать с большим коэффициентом передачи тока базы. Транзистор VT2 должен обеспечить допустимый ток коллектора, превышающий ток светодиодной матрицы и рабочее напряжение.

3. Добавляем на монтажную плату схему индикатора — ограничителя предельного разряда. Микросхемы детектора напряжения выпускаются на различные значения контроля напряжения. В нашем случае, в связи с отсутствием микросхемы на 12 В, использовал имеющуюся в наличии, на 4,5 В (часто встречаются в отработавшей бытовой технике – телевизоры, видеомагнитофоны). По этой причине, для контроля напряжения в 12 В, добавляем в схему делитель напряжения на постоянном резисторе R1 и переменном R2, необходимом для точной настройки на нужное значение. В нашем случае, регулировкой R2, добиваемся напряжения 4,5 В на выводе 1 DA1 при напряжении 12,1…12,3 В на шине питания. Аналогично, при подборе делителя напряжения, можно использовать и другие подобные микросхемы — детекторы напряжения, различных фирм, наименований и контрольных напряжений.

Первоначально проверяем и настраиваем схему на срабатывание, по светодиодному индикатору. Затем проверяем работу схемы, соединив точки А и Б, на отключение светодиодной матрицы. Останавливаемся на выбранном варианте (1, 2, 3).

4. Готовим заготовку для рабочей платы, вырезав нужный размер из типовой универсальной платы.

5. Выполняем распайку отлаженной схемы на рабочую плату.

6. Подключаем светодиодную матрицу к рабочей плате и проверяем работу драйвера – ограничителя в сборе, во всем диапазоне планируемой регулировки (с 12 до 17 В), подключив драйвер к регулируемому источнику питания. При положительных результатах, проверяем работу драйвера подключенного к аккумулятору и в составе аккумуляторного фонаря. Дополнительной наладки обычно не требуется.

Как запустить светодиодные фонари от дикого постоянного тока от велосипедного генератора

Дэн Рэтлифф

Я преподаю физику 6-го класса. Мои знания в области электроники ограничены. У меня есть велосипедный генератор от ветровой энергии, и я подключил его к доске с легкими розетками, чтобы студенты могли почувствовать разницу между разными типами лампочек. Ученики легко генерируют 120 вольт и могут выдержать 0,5 А для питания 60 Вт лампочек.

Проблема первая: я хотел бы иметь возможность использовать светодиодные лампы (Philips 12,5 Вт, 110 Вольт Эдисон), но напряжение слишком непредсказуемо. Насколько я понимаю, колебания напряжения повредят их. Генератор способен производить 150+ вольт. Я ищу регулятор напряжения? Нужно ли регулировать минимум и максимум?

У меня также есть аккумуляторная батарея с инвертором от той же компании, но это доставляет мне проблемы, и я бы предпочел вообще отказаться от батареи. Я не хочу иметь дело с вопросами обслуживания, и батарея, кажется, затрудняет понимание всей системы студентами.

Проблема вторая: Каков наилучший способ создать массив светодиодных светильников, которые могут непрерывно работать от генератора. Я хотел бы иметь достаточно места для хранения (может быть, в конденсаторе?), Чтобы свет оставался включенным в течение нескольких секунд, пока один студент сходит с велосипеда, а другой включается. Я бы предпочел не иметь батареи. Цель этого состоит в том, чтобы «осветить» комнату в течение дня, обучая другим предметам. Я поставил это в кавычки, потому что 60 ватт даже самых эффективных светодиодов немного тускло для моего класса. Урок для детей — понять, сколько энергии мы регулярно потребляем. Я не могу использовать лампы накаливания для этой цели, потому что в моей комнате нет окон, и было бы слишком темно. Я ищу яркие белые светодиоды в качестве наиболее эффективного источника освещения. Причина, по которой я хотел бы, чтобы свет оставался включенным во время включения и выключения велосипеда студентами, заключается в том, что в противном случае в комнате будет слишком темно.

Скотт Сейдман

Олин Латроп

Фотон

rdivilbiss

Олин Латроп

Аниндо Гош

Для задачи 1:
Последовательность цепочек светодиодов, соединенных последовательно с регулятором тока, таким как SuperTex CL220, поможет: компонент представляет собой простое двухполюсное устройство (например, диод) и не требует дополнительных компонентов или конфигурации. Это позволяет току 20 мА (+/- 10%) проходить, пока имеется достаточный запас напряжения: достаточно 5 Вольт выше общего прямого напряжения светодиодов. Это текущее регулирование стабильно до 160 вольт, достаточно для ваших целей.

Обратите внимание, что светодиоды являются устройствами, зависящими от тока, а не от напряжения. Они светятся практически с одинаковой яркостью, пока ток постоянен.

Для вашего приложения, если светодиоды должны начать светиться примерно от 60 Вольт, то есть от половины 120 Вольт, которые генерируют ваши ученики, тогда оптимальным будет набор из 25-30 стандартных 5-мм красных светодиодов. Они будут светиться без изменения интенсивности до вашего максимального напряжения.

Слишком много светодиодов = они не будут светиться до более высокого напряжения.
Слишком мало светодиодов = устройство CL220 будет перегреваться при рассеивании избыточного напряжения .

Для задачи 2: Степень накопления энергии, необходимая для того, чтобы цепь из 25 светодиодов (сверху) светилась в течение хотя бы полминуты, довольно высока. Конденсаторы не будут подходить, если у вас нет доступа к большим конденсаторам линии электропередачи через избыточные каналы.

• Ваша конденсаторная батарея должна обеспечить 20 мА при напряжении не менее 60 В (опять же из приведенного выше раздела) в течение «нескольких» секунд.
• Конденсатор должен быть рассчитан на напряжение, превышающее максимальное, которое генератор может создать.
• Хотя «суперконденсатор» является популярным термином в наши дни, типичные суперкапсеты рассчитаны на 5,5 В или 12 В, а не сотни Вольт.
• Добавление хитрости генератора с понижающей / повышающей мощностью для выполнения этой работы приведет к сложности, выходящей далеко за рамки использования батареи и стандартного зарядного устройства.

Я надеюсь, что это помогло.

Дэн Рэтлифф

Аниндо Гош

Дэн Рэтлифф

Аниндо Гош

Аниндо Гош

Тони Э. Ракетолог

Нам нужно знать точную модель велосипеда, чтобы быть уверенным. Регулирование уровня освещенности, напряжения и качества света — все это переменные. Ваш генератор переменного или постоянного тока или либо? или генератор автомобильного типа?

Для зарядки батареи 12 В с малым временем работы от аккумулятора требуется меньше времени, но она длится меньше времени. Уровень мощности 60 Вт, преобразованный во влажный элемент 14 В, потребует 4 А для разрядки, а эффективность зарядки может быть не более 50% в зависимости от электроники. Я думаю, что для демонстрации мощности в зависимости от яркости вы отключаете батарею, но никогда не выключаете нагрузку, и для обеспечения света в течение всего дня кому-то, возможно, придется торговать всю ночь или использовать зарядное устройство, поэтому варианты управления хранилищем требуют дальнейшего обсуждения.

Для полного класса хранения батарея на морских элементах все еще является лучшим решением и ее легче обслуживать, чем гиродвигатель-генератор или другие виды накопления энергии.

Для освещения есть много опций, используемых «Спецификаторами», таких как световая эффективность в люменах / ватт, индекс цветопередачи или CRI 50

100%, яркость и угол обзора для индикаторов в канделлах, градусах и т. Д. И т. Д. И т. Д.

Экономичным решением с регулируемой яркостью является теплый светодиод Philips A19 12,5 Вт, аналогичный 60 Вт, рассчитанный на 120 В переменного тока. Не уверен насчет чрезмерной толерантности, но я подозреваю, что 10% выполнимо, но 20% могут нагреваться слишком долго Я постараюсь найти точные характеристики.

Хорошим решением здесь является то, что он диммируется с превосходным CRI в теплом свете, используя различные люминофоры, покрытые внутри колбы поверх синих светодиодов внутри. Его также называют светодиодами с дистанционным преобразованием люминофора, чем-то похожими на люминесцентные лампы, за исключением тех, которые начинаются с УФ-света, преобразованного в видимый свет, но некоторые думают, что качество цвета намного выше.

Можете ли вы использовать вместо мотоцикла генератор с постоянным напряжением и переключателями, чтобы увидеть, сколько лампочек они могут запустить? или вы хотите измерить мощность по яркости света. Вам понадобится как минимум 4 светодиодных светильника мощностью 12 Вт и, возможно, понадобятся запчасти. Вы захотите, чтобы какой-нибудь измеритель управления батареями показывал измеритель заряда, чтобы заполнить батареи зарядом для работы ваших фонарей, в противном случае класс может скоро закончиться, если кто-то не торгует.

Морская ячейка Свинцовая кислота может выдерживать глубокие разряды, в то время как обычные автомобильные аккумуляторы — нет.

Есть, конечно, еще много вариантов, таких как 12 В постоянного тока светодиодов SMT или использовать рождественские светодиодные строки, которые могут быть на основе трансформатора или прямого подключения 120 В переменного тока.

добавленной

Я уверен, что бюджет является важным фактором, учитывая ваше время, затраты на хранение, тарифы электрика, проводку, лампочки, светильники и т. Д.

Посмотрите на текущие цены для потребителей в разумных объемах или дисконтных магазинах сегодня, но ожидайте, что они снизятся в будущем. — светодиоды постоянного тока на подложках, для которых требуются теплоотводы, светильники и т. Д. $ 0,5

2 / Вт в зависимости от качества, кол-во — светодиодные лампы переменного тока> $ 1

$ 3 / Вт, выше для теплого белого, выше для затемнения, выше для качества (CRI, MTBF), самый низкий для в противном случае.

Выше показан лучший 1-й от Philips по цене 2 долл. / Вт (и самый дешевый по цене 1,2 долл. / Вт).

Если ваш генератор работает на 160 В пост. Тока, с лампой 60 Вт он сгорит, поэтому вам нужна электронная нагрузка для ограничения оборотов, когда напряжение превышает 130 В, но вы можете включить большее количество ламп или зарядить батарею с помощью ограничения тока и / или ограничения напряжения или используйте фиктивную световую нагрузку, такую ​​как галогенная лампа 300 Вт, управляемую реле и датчиком перенапряжения, или используйте переменный ток с трансформатором и подходящим реле для регулирования напряжения.

Дэн Рэтлифф

Тони Э. Ракетолог

Тони Э. Ракетолог

1,240 Ом имеет Ihold = 330 мА, Itrip = 740 мА. belfuse.com/pdfs/0ZRE.pdf В отличие от фар, они увеличатся до напряжения яркости с 12 до 14,2 В. и продемонстрировать мощность генератора и аккумулятора, не разряжая его. Светодиоды нуждаются в большой алюминиевой полосе, такой как кромка плитки, чтобы распространять тепло и поддерживать светодиоды.

Тони Э. Ракетолог

Klaws

Это легко. Просто купить светодиодную лампу, которая рассчитана на напряжение 110 В переменного тока и 240 В переменного тока. Например, поисковые слова «LED 110V 240V» приведут к нескольким релевантным (и огромным кучам несущественных) результатов на amazon.com. Это не одобрение Amazon, это всего лишь один из двух интернет-магазинов, которые я пробовал, который дал мне соответствующие результаты.

Это будет светодиодная лампа, которая, скорее всего, не тускнеет, когда напряжение становится слишком низким. Он может просто выключиться при напряжении ниже 110 В или начать мигать. Некоторые светодиодные лампы производят яркие вспышки номинальной яркости с интервалами в несколько секунд или несколько минут при работе с очень низким напряжением.

Делаем современный фонарик

Андрей Шарый, с.Кувечичи,
Черниговская область, Украина.
E-mail andrij_s (at) mail.ru

Прогресс подарил нам новый источник света — светодиоды белого цвета свечения. Они обладают рядом преимуществ по сравнению с традиционными лампами накаливания и газоразрядными трубками: большой ресурс порядка 100000 часов, высокая экономичность, высокая прочность и невосприимчивость к вибрациям и ударам. Но все эти преимущества могут быть реализованы только при правильной организации электропитания. Светодиод в отличии от лампы накаливания имеет очень нелинейную вольт-амперную характеристику. При незначительном возрастании напряжения питания свыше 3,6-3,7 В ток потребления резко возрастает и может легко достигнуть опасных пределов. Идеальным режимом эксплуатации светодиода есть питание его постоянным стабилизированным током. Но часто, особенно в дешевых фонарях, светодиоды подключают к батарее или аккумулятору непосредственно, даже без токоограничивающего резистора, что приводит к завышенному току (а значит резкой деградации светодиода) пока батарея свежая и резкому снижению светоотдачи при даже незначительном разряде. Иногда можно встретить вариант с включенным последовательно со светодиом токоограничивающим резистором, но и этот вариант не обеспечивает надлежащую стабилизацию рабочего режима, хотя и предотвращает преждевременный выход из строя светодиода. Кроме того, на резисторе рассеивается значительное количество тепла, что резко снижает КПД фонаря. В фирменных (дорогих) фонариках можно встретить схемы стабилизации тока на специализированных микросхемах, что недоступно для повторения простому смертному радиолюбителю.

Рис. 1. Принципиальная схема стабилизатора тока

Используя же давно известную в радиолюбительских кругах схему (рис. 1) импульсного стабилизатора тока с применением современных доступных радиодеталей можно собрать очень неплохой светодиодный фонарь.

Автором для доработки и переделки был приобретен беспородный фонарь с аккумулятором 6 В 4 Ач, с «прожектором» на лампе 4,8 В 0,75 А и источником рассеянного света на ЛДС 4 Вт. «Родная» накальная лампочка почти сразу почернела ввиду работы на завышенном напряжении и вышла из строя после нескольких часов работы. Полной зарядки аккумулятора при этом хватало на 4-4,5 часа работы. Включение ЛДС вообще нагружало аккумулятор током около 2,5 А, что приводило к его разряду через 1-1,5 часа.

Для усовершенствования фонаря на радиорынке были приобретены белые светодиоды неизвестной марки: один с лучом расходимостью 30 o и рабочим током 100 мА для «прожектора» а также десяток матовых с рабочим током 20 мА для замены ЛДС. По схеме (рис.1) был собран генератор стабильного тока, имеющий КПД порядка 90%. Схемотехника стабилизатора позволила использовать для переключения светодиодов штатный переключатель. Указанный на схеме светодиод LED2 представляет собой батарею из 10 параллельно соединенных одинаковых белых светодиодов, расчитаных на силу тока 20 мА каждый. Параллельное соединение светодиодов кажется не совсем целесообразным в виду нелинейности и крутизны их ВАХ, но как показал опыт, разброс параметров светодиодов настолько мал, что даже при таком включении их рабочие токи практически одинаковы. Важно только полная идентичность светодиодов, по возможности их надо купить «из одной заводской упаковки».

После доработки «прожектор» конечно стал немного послабее, но вполне достаточен, режим рассеянного света визуально не изменился. Но теперь благодаря высокому КПД стабилизатора тока при использовании направленного режима от аккумулятора потребляется ток 70 мА, а в режиме рассеянного света — 140 мА, то есть фонарь может работать без подзарядки примерно 50 или 25 часов соответственно. Яркость от степени разряженности аккумулятора не зависит благодаря стабилизации тока.

Схема стабилизатора тока работает следующим образом: При подаче питания на схему транзисторы Т1 и Т2 заперты, Т3 открыт, потому как на его затвор подано отпирающее напряжение через резистор R3 . Благодаря наличию в цепи светодиода катушки индуктивности L1 ток нарастает плавно. По мере возрастания тока в цепи светодиода возрастает падение напряжения на цепочке R5- R4, как только оно достигнет примерно 0,4 В, откроется транзистор Т2, а вслед за ним и Т1, который в свою очередь закроет токовый ключ Т3. Нарастание тока прекращается, в катушке индуктивности возникает ток самоиндукции, который через диод D1 начинает протекать через светодиод и цепочку резисторов R5- R4. Как только ток уменьшиться ниже определенного порога, транзисторы Т1 И Т2 закроются, Т3 — откроется, что приведет к новому циклу накопления энергии в катушке индуктивности. В нормальном режиме колебательный процесс происходит на частоте порядка десятков килогерц.

О деталях: особых требований к деталям не предъявляется, можно использовать любые малогабаритные резисторы и конденсаторы. Вместо транзистора IRF510 можно применить IRF530, или любой n-канальный полевой ключевой транзистор на ток более 3 А и напряжение более 30 В. Диод D1 должен быть обязательно с барьером Шоттки на ток более 1 А, если поставить обычный даже высокочастотный типа КД212, КПД снизится до 75-80%. Катушка индуктивности может быть самодельная, мотают ее проводом не тоньше 0,6 мм, лучше — жгутом из нескольких более тонких проводов. Около 20-30 витков провода на броневой сердечник Б16-Б18 обязательно с немагнитным зазором 0,1-0,2 мм или близкий из феррита 2000НМ. При возможности толщину немагнитного зазора подбирают экспериментально по максимальному КПД устройства. Неплохие результаты можно получить с ферритами от импортных катушек индуктивности, устанавливаемых в импульсных блоках питания а также в энергосберегающих лампах. Такие сердечники имеют вид катушки для ниток, не требуют каркаса и немагнитного зазора. Очень хорошо работают катушки на тороидальных сердечниках из прессованного железного порошка, которые можно найти в компьютерных блоках питания (на них намотаны катушки индуктивности выходных фильтров). Немагнитный зазор в таких сердечниках равномерно распределен в объеме благодаря технологии производства.

Эту же схему стабилизатора можно использовать и совместно с другими аккумуляторами и батареями гальванических элементов напряжением 9 или 12 вольт без какого-либо изменения схемы или номиналов элементов. Чем выше будет напряжение питания, тем меньший ток будет потреблять фонарик от источника, его КПД будет оставаться неизменным. Рабочий ток стабилизации задают резисторы R4 и R5. При необходимости ток может быть увеличен до 1 А без применения теплооотводов на деталях, только подбором сопротивления задающих резисторов.

Зарядное устройство для аккумулятора можно оставить «родное» или собрать по любой из известных схем или вообще применить внешнее для уменьшения веса фонаря.

Собирается устройство навесным монтажом в свободных полостях корпуса фонарика и заливается термоклеем для герметизации.

Неплохо также добавить в фонарь новое устройство: индикатор степени заряженности аккумулятора (рис. 2).

Рис. 2. Принципиальная схема индикатора степени зарядки аккумулятора.

Устройство представляет собой по сути вольтметр с дискретной светодиодной шкалой. Этот вольтметр имеет два режима работы: в первом он оценивает напряжение на разряжаемом аккумуляторе, а во втором — напряжение на заряжаемом аккумуляторе. Потому, чтобы правильно оценить степень заряженности для этих режимов работы выбраны разные диапазоны напряжений. В режиме разряда аккумулятор можно считать полностью заряженным, когда на нем напряжение равно 6,3 В, когда он полностью разрядится, напряжение снизится до 5,9 В. В процессе же зарядки напряжения другие, полностью заряженным считается аккумулятор, напряжение на клеммах которого 7,4 В. В связи с этим и выработан алгоритм работы индикатора: если зарядное устройство не подключено, то есть на клемме «+ Зар.» нет напряжения, «оранжевые» кристаллы двухцветных светодиодов обесточены и транзистор Т1 заперт. DA1 формирует опорное напряжение, определяемое резистором R8. Опорное напряжение подается на линейку компараторов ОР1.1 — ОР1.4, на которых и реализован собственно вольтметр. Чтобы увидеть, сколько заряда осталось в аккумуляторе, надо нажать на кнопку S1. При этом будет подано напряжение питания на всю схему и в зависимости от напряжения на аккумуляторе загорится определенное количество зеленых светодиодов. При полном заряде будет гореть весь столбик из 5 зеленых светодиодов, при полном разряде — только один, самый нижний светодиод. При необходимости напряжение корректируют, подбирая сопротивление резистора R8. Если включается зарядное устройство, через клемму «+ Зар.» и диод D1 напряжение поступает на схему, включая «оранжевые» части светодиодов. Кроме того, открывается Т1 и подключает параллельно резистору R8 резистор R9, в результате чего опорное напряжение, формируемое DA1 увеличивается, что приводит к изменению порогов срабатывания компараторов — вольтметр перестраивается на более высокое напряжение. В этом режиме все время, пока аккумулятор заряжается, индикатор отображает процесс его зарядки также столбиком светящихся светодиодов, только на этот раз столбик оранжевый.