Светодиодные фонари на литий-ионных аккумуляторах с бареттерными стабилизаторами тока

главная\р.л. конструкции\разное\...

Светодиодные фонари на литий-ионных аккумуляторах с бареттерными стабилизаторами тока

Прошло 10 лет со времени появления белых сверх ярких светодиодов. Технологии совершенствуются, к.п.д. растёт, спектр их стал чистым белым и разной цветовой температуры по моделям. Мне попалась пара люксеоновских белых светодиодов 1 Ватт и 5 Ватт и я решил сделать фонарики с максимально возможным малым весом, большой яркостью и длительностью свечения.

На рынке сейчас можно купить недорогие литий-ионные аккумуляторы от сотовых телефонов непопулярных и устаревающих моделей на 0,5 - 1 А/Ч. Внутри корпуса у аккумуляторов есть встроенная защита от перезаряда выше 4,3В, разряда ниже 2,4В и короткого замыкания, что делает их использование безопасным в самодельных конструкциях. По масса-габаритным характеристикам они вне конкуренции с другими аккумуляторами. Саморазряд у них практически отсутствует.

В продаже есть не дорогие зарядки (прищепки) со встроенным контроллером для зарядки литий-ионных аккумуляторов 0,5-1,5 а/ч на 220В и авто 12В. Зарядка литий-ионных аккумуляторов серьезная, их надо заряжать импульсами тока 0,2-0,4 от ёмкости и прекращать зарядку по достижении на них 4,3В. Зарядка тлеющим, малым током не допустима, она резко сокращает количество циклов жизни и ёмкость аккумуляторов. Зарядка большим током может вызвать взрыв, возгорание металлического лития и выделение цианистого калия из электролита. По этому применение самодельных зарядных устройств не желательно и опасно, да и нет смысла делать сложную зарядку, если есть готовые за 50-100р.

 

Основная задача была в получении стабильного тока через светодиод во всём диапазоне напряжений во время разряда литий-ионного аккумулятора.

Дело в том, что напряжение на светодиоде при разных токах незначительно меняется 3,5В при 1,2А и 3,2В при 0,2А (для 5 ваттного) и 3,3В при 02А и 3В при 0,05А(для одноваттного). Т.е. это практически стабилизатор напряжения. Напряжение же литий ионного аккумулятора меняется от 4,2В до 3,4В на рабочем участке разряда (80% емкости). Аккумуляторы могут отдавать ток до 2А, но в импульсном режиме. При постоянной нагрузке их внутренние сопротивление и сопротивление ключей защиты начинает расти при превышении 300-500ма. Так при 200ма внутренние сопротивление у них около 0.25 Ома, а при 1А 0.6 Ома и платка защиты аккумулятора начинает сильно греться.

Для 5 Ваттного светодиода пришлось использовать 4 аккумулятора, суммируя их через стабилизаторы тока – бареттеры (лампочки)..

Попытка использования ШИМ регуляторов тока потерпела неудачу в нескольких вариантах, слишком маленький перепад напряжения между светодиодом и аккумулятором 0.7 В вначале разряда и меньше 0.1В в конце. При таком перепаде напряжений не придумать ничего лучше старого доброго бареттера. К.п.д. такого регулятора составляет 80% в начале разряда и стремится к 100% в конце разряда.

Это лучше любого ШИМ регулятора при таком диапазоне перепада напряжений. В качестве бареттера была опробована лампочка от фонаря на 1,2В - 0.3А. Её сопротивление менялось от 2,5 Ома при 0,7 В до 0,5 Ома при 0,1 В, Что позволило получить 20% стабильность яркости свечения светодиода в течении большей части разряда литий-ионного аккумулятора.

Ниже приведён график изменения сопротивления лампочки 1,2В – 0,3А от напряжения на ней

Ниже приведён график работы фонаря на 5 Ваттном светодиоде и 4х литий-ионных аккумуляторах по 0,9 А/Ч, с 4мя лампочками 1,2В-0,3А в качестве бареттеров.

На графике показано изменение свечения фонаря во времени до двух кратного уменьшения яркости. Красная линия с лампочками бареттерами, синяя с простыми резисторами 4шт. по 2,4 Ома. В примере использовались 5 Ватный светодиод, 4шт лампочки 1,2В-0.3А, 4шт. литий-ионных аккумулятора по 0.9 А/Ч. Начальный ток светодиода получился 1,1А Это 3,8Вт , что соответствует участку максимального к.п.д. 5 Вт светодиода.

 

Как видно из графика, равномерное свечение фонаря достигает 3х часов, а до 2х кратной потери яркости 4х часов. При отсутствии стабилизации тока (с резисторами) яркость падает за 1ч40мин до 2х кратной величины и затем фонарик долго «тлеет» на 30-20% яркости. В обоих случаях применялись 4шт. по 0.9А/Ч аккумулятора это составило 3,6 А/Ч при начальном токе светодиода 1,1А. Лампочки в режиме бареттера едва тлеют и о надёжности их можно не беспокоится. Лампочки нужно применять простые вакуумные, галогенные и криптоновые работают плохо..

Ниже приведена схема фонаря с двумя градациями яркости.3,5Вт и 1 Вт. Время свечения до 2х кратной потери мощности при 3,5Вт – 4 часа, при 1 Вт – 15 часов. Заглушка служит для переключения из режима зарядки в режим работы и герметизации зарядного разъёма.

Корпус выполнен из силумина и является радиатором светодиода, при длительной работе разогревается до +40С. (как бы не хотелось облегчить его, но тепло от светодиода надо куда то девать) Яркость этого фонаря приблизительно равна фаре с 10-15Вт галогенной лампой. Вес фонаря со стеклянной линзой и аккумуляторами 450гр.

Время зарядки от счетверённого устройства -8 часов

Направлять в глаза такой фонарь нельзя!

Внешний вид.

 

Конструкция.

 

А вот ещё легкий -140гр герметичный налобный фонарь с 1 А/Ч литий-ионным аккумулятором и 1Вт светодиодом «люксеон». Время горения при мощности 0.7Вт – 6 часов. Время заряда -10часов.

В качестве бареттера применена лампочка 1,5В – 0,2А. Фонарь собран в корпусе от двух элементного (АА) лампового китайского фонарика. Сбоку привинчен мощный маленький магнит, позволяющий крепить его на любой металлической конструкции.

 

Салмин М.А. Этот e-mail адрес защищен от спам-ботов, для его просмотра у Вас должен быть включен Javascript
Краснодар. 2008

Глас народа 10.12.2009 18:42 ...  -- 
10.12.2009 18:42 ...  -- 
11.08.2009 08:22 Тут главный вопрос- чем питать будите , отсюда и танцевать с устр...  --  rw6at
10.08.2009 17:35 здраствуйте))) триндец, как все сложно, я просто купил диод котор...  --  coopi-coopi...
02.05.2009 19:35 Зря вы человека ругаете. Схема проста . Схема работает,да она н...  --  ink740(Сергей)....
24.04.2009 12:10 Очень полезная статья. Устройство получается хоть и не с макс. КП...  --  rw6afn
07.04.2009 01:07 Молодец!!! Я долго вспоминал что такое баретор, но вспомнил!!! Ка...  --  epiandr
01.04.2009 01:15 Контроллер литиевого аккума отключает нагрузку при снижении напря...  --  электрик
27.03.2009 15:46 Да бросочек есть, но меньше допустимого по паспортным данным, я т...  --  rw6at
25.03.2009 03:44 Отличная идея! Сам думал о именно таком. И случайно наткнулся. А ...  --  Вадим
23.01.2009 13:49 Автор не кого не слушай отличная статья! А те кто судачат сами н...  --  Я тебе говорю!...
20.01.2009 16:55 В магазинах такой огромный выбор фонриков,что жаль тратить время....  --  Евгений Алексее...
16.01.2009 22:07 извиняюсь если не очень буду корректен, но скажу, статья отстойна...  --  ut5jah
14.01.2009 15:41 "Что вы тут спорите.... У нас на барахолке давно продают такие ки...  --  rx3apf
13.01.2009 22:20 Да спорят те, кому эти фонари не нужны или те, кто даже нго сдела...  --  Николай,DF3NP...
13.01.2009 08:01 Что вы тут спорите.... У нас на барахолке давно продают такие ки...  --  4L1FP
12.01.2009 16:49 Ладно вам на автора наезжать. По вопросу более эффективного приме...  --  dizelist
10.01.2009 21:48 tut nekotorym sliuna techet uvidev do poslednego atoma kitaiskije...  --  superpuperCree-...
08.01.2009 23:19 Не ругайтесь, люди! Задайте друг другу простой вопрос: а столь ва...  --  RX3XF
05.01.2009 08:31 "Про все хвалилки на ШИМ контроллерах и прочих чипах я пишу, пото...  --  RA4HJW, Николай...
04.01.2009 16:57 Здесь речь идёт о том чтобы публиковать статьи которые идут в ног...  --  Вячеслав
04.01.2009 14:26 "и аналогов в мире я пока не вижу" Так глаза разуйте и увидите. ...  --  rx3apf
04.01.2009 13:44 Грамотные Вы наши и начитанные! Я сделал фонарь на литий ионе и ...  --  RW6AT
04.01.2009 03:03 "Куча способов есть обойти это начиная от подбора соединения бано...  --  rx3apf
04.01.2009 02:23 rw6at и остальные ребята с ним в унисон думающие)) Вот тольк...  --  Вячеслав
03.01.2009 23:18 пардон, забыл подписаться в предыдущем посте...  --  rx3apf
03.01.2009 23:18 "Насчёт цианида, рекомендую почитать для ликбеза технологию их(ак...  -- 
03.01.2009 22:40 Насчёт цианида, рекомендую почитать для ликбеза технологию их(ак...  --  RW6AT
03.01.2009 21:59 Ой, я, оказывается, самый цимес-то пропустил ! "выделение цианист...  --  rx3apf
03.01.2009 21:19 "В мире пока не выпускается дешёвых мощных фонарей" Уж прямо так...  --  rx3apf
02.01.2009 18:23 Извиняю, Вячеслав! С времени описания на старинном сайте эйчти...  --  RW6AT
31.12.2008 16:10 Что то какая я то статья малограмотная. Уж извините за выражения....  --  Вячеслав






Рекомендуемый контент




Copyright © 2010-2017 housea.ru. Контакты: info@housea.ru При использовании материалов веб-сайта Домашнее Радио, гиперссылка на источник обязательна.