Посвящается всем тем, кто имеет аналогичные светодиодные фонари.
Типовая проблема последних - свинцовый (AGM) аккумулятор на 4 Вольта, который «неожиданно» перестает работать.
Недавно был обзор с решением аналогичной проблемы. .
Я пошел немного по другому пути, позже будет понятно почему.

Сначала немного о фонарях:


Бюджетные фонари имеющие приличные размеры и посредственные характеристики. Но их продолжают покупать и использовать. Фонарь содержит в себе множество сверхъярких светодиодов 3-5мм.




Включены светодиоды как правило параллельно, через токоограничивающие резисторы.


Сердцем фонаря является свинцовая (AGM) аккумуляторная батарея емкостью до 4.5Ач.


Положительным моментом можно считать неприхотливость аккумулятора. Возможность подзарядки в любое время и работа при отрицательных температурах. Последний момент в моей переделке не учитывается, поскольку эксплуатация фонаря при значительной отрицательной температуре не планируется.

Забегая вперед скажу, что времени на переделку фонаря потребовалось около 2х часов.

Вскрываем фонарь и извлекаем дохлую батарею:

Для начала произвел замер потребляемого тока при напряжении на батарее 3.84 В:




Последовательно светодиодам установлены резисторы для ограничения тока. Из за изменившегося напряжения фонаря можно было бы понизить сопротивления резисторов, но делать этого я не стал. Яркость упала незначительно, с этим можно смириться, да и хлопотно это по времени.
При напряжении 4.2В ток превышал 1 А. Это стало отправной точкой при решении проблемы. Использование кит набора дешевого повербанка отпадает из за неспособности последнего выдать необходимый ток.

Решение было на поверхности:
Два варианта плат, одна с защитой от переразряда, другая без защиты:


Немного о платах. Контроллер один из самых распространенных TP4056. Я использовал аналогичную плату . Документация на контроллер . Контроллер обеспечивает ток заряда до 1 Ампера, поэтому можно примерно рассчитать время заряда аккумуляторов.
Какую плату использовать в вашем фонаре зависит от типа применяемых элементов 18650. Если есть защита от переразряда, тогда ту что справа. Иначе можно возложить функцию защиты аккумулятора на плату с коей она замечательно справляется. Платы отличаются между собой наличием дополнительных деталей, таких как контроллер разряда DW01 и силовой ключ 8205(сдвоенный полевой транзистор) для отключения в нужный момент аккумулятора от нагрузки или защиты от перезаряда.

Места внутри много, можно установить хоть десяток аккумуляторов, но я для пробы обошелся одним.


Последний был извлечен из старой батареи ноутбука и протестирован на зарядном устройстве IMAX B6:




При токе разряда 1 Ампер, остаточная емкость 1400 мАч. Этого хватит примерно на час- полтора непрерывной работы фонаря.

Пробуем подключить аккумулятор к плате:




Провода к аккумулятору паять надо аккуратно, не перегревая последний. Если не уверены, то можно использовать холдер для аккумулятора.


Так же желательно соблюдать цветовую дифференциацию штанов использовать провода разного цвета для подключения питания.

Подключаем плату через кабель micro USB к блоку питания:




Загорелся красный светодиод, заряд пошел.

Теперь надо установить плату- контроллер заряда в фонарь. Специальных креплений не предусмотрено, поэтому делаем колхоз используя любимый всеми суперклей.


Склеить хоть раз пальцы святая обязанность каждого, кто пользовался .

Изготавливаем кронштейн из подходящей металлической пластинки (подойдет элемент из детского металлического конструктора).


Для того, что бы избежать замыкания используем изоляционный материал. Я применил кусочек термоусадочной трубки.

Закрепил плату предварительно подключив провода что шли ранее к свинцовому АКБ:




Снаружи выглядит так:


Видны мелкие дефекты по бокам от разъема. Исправляются следующим образом: ямка или щель засыпается пищевой содой и потом 1-2 капли суперклея. Клей схватывается мгновенно. Через 30 секунд можно надфилем обработать поверхность.
Аккумулятор внутри закрепляем любым доступным способом. Я применил герметик, кому то удобнее клеевой пистолет.
Отверстие разъема подзарядки будет позже закрыто резиновым колпачком.

Собираем и включаем:


Работает.
Upd: Если планируется подключение нескольких аккумуляторов параллельно, то перед соединением, во избежание порчи последних необходимо привести все аккумуляторы к единому ЭДС (по простому напряжение).

Выводы: Расходы по деньгам примерно 100 рублей и 2 часа времени. Аккумулятор в расчет не беру, использовал полудохлый с большим внутренним сопротивлением. Получаю рабочий фонарь. Описываемые мной процедуры не панацея, существуют и другие варианты доработки фонарей. Индикацию процесса зарядки/готовности выводить на корпус не стал. Свечение светодиодов синий/красный видно сквозь корпус.
Плата кстати может иметь любой разъем какой вам понравится mini или micro USB. Все зависит от наличия нужных кабелей. Кроме всего прочего у нас на руках остается блок питания для зарядки свинцового аккумулятора - можно будет с пользой пристроить куда нибудь.

Плюсы:
Рабочий фонарь, меньший вес (хотя это малозначительный факт). заряжать можно в любом доступном месте при наличии USB зарядки или компьютера.
Минусы:
Аккумулятор боится мороза, меньшая яркость (примерно на 10-15%) по отношению к заводскому варианту. В конце разряда яркость падает, заметно на глаз. Для решения этой проблемы можно поставить более емкий (или несколько) аккумулятор.

Ниже будет представлен полный цикл восстановления свинцовых аккумуляторов, технологию применяют мастера ремонта автомобильных аккумуляторов.

Как мы знаем "гелиевые" или свинцовые аккумуляторы состоят из свинцовых пластинок (сеток) покрытых свинцовым суриком. Такой аккумулятор был создан в середине 19-ого века и до сих пор активно используется в транспортных средствах и в маломощных устройствах с автономным питанием.

Внутри простейшего такого аккумулятора две свинцовые пластины, от их количества и площади зависит емкость аккумуляторной батареи. Сегодня мы рассмотрим способ полного восстановления маломощных аккумуляторов из китайского светодиодного фонарика. Как известно одна банка свинцового аккумулятора дает 2 вольта, в рассматриваемом аккумуляторе таких банок две. Они разделены пластмассовым ограждением и находятся в общем корпусе. Для начала разберем корпус и достанем пластины.

Внутри мы обнаружим 4 пластины (по две в каждой банке). По виду одна из пластинок банки красноватого цвета - это плюсовая пластина, именно она выходит из строя, и аккумулятор приходит в негодность. Минусовые пластины остаются новыми. Идея такова: разобрать два таких аккумулятора, вынуть минусовые пластины и из них собрать один новый аккумулятор. Сказано, сделано!

Внутри аккумуляторов можно также обнаружить фильтровальную бумагу, они пропитаны раствором серной кислоты, в более мощных аккумуляторах бумага заменена пластинами, а в качестве электролита используется раствор серной кислоты.

Часто, причиной вышедшего из строя аккумулятора именно бумага, процессе заряд-разряд бумага сохнет и аккумулятор теряет емкость.

Для этого можно в аккумулятор добавить пару капель воды или серной кислоты, который можно достать из автомобильного аккумулятора. А если и это не спасает аккумулятор, то остается последний вариант, о котором мы сегодня говорим.

С двух аккумуляторов мы можем снять 4 минусовые пластины, плюсовые нам уже не нужны, поэтому их выбрасываем, но! это токсичное вещество! поэтому помещайте в герметичный сосуд перед выбрасыванием в мусоропровод, если есть возможность, то сдавайте в специальные учреждения по приему токсичных веществ.

Кончики минусовых банок очищаем, затем залуживаем и припаиваем на место плюсовых пластин.

После этого ставим фильтровальную бумагу из того же аккумулятора. Бумагу желательно заранее пропитать 25% раствором серной кислоты. После окончания пластины помещаются в корпус. Затем проверяется полярность питания. Далее процесс зарядки

Для этого нужен любой трансформатор на напряжение 12 вольт 1-3 ампер и выпрямительный диод на 5 ампер. Процесс зарядки занимает пару минут.

Аккумулятор заряжают кратковременно, 5-10 секунд, затем делают перерыв на пару секунд и опять заряжают. Процесс нужно повторить 10-15 раз. После этого измеряем напряжение на аккумуляторе, оно должно быть порядка 3.8-4.5 вольт.

Список радиоэлементов

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.

Карманные фонари можно модернизировать с помощью микросхемы. Для этого достаточно контроллера заряда литиевых батарей. Можно рассмотреть применение плат зарядного устройства с ТР 4056 в обычных фонариках:

Для работы понадобятся аккумуляторы от старых мобильных телефонов. Их емкости должны быть одинакового размера. Подходящие сбалансированные аккумуляторы спаивают в блок. В одном варианте применения использована сила тока 1,5 А, а в другом – 1 А. В зависимости от подключенного блока питания время зарядки колеблется в пределах 1-3 часов.

Любой старый походный фонарик можно превратить в литиевый аккумулятор 18650. Достаточно нарисовать печатку чуть меньшего размера, чем оригинал. При подключении зарядки, устройство должно работать.

После этого можно попробовать провести замену кислотного аккумулятора. К карманному фонарю подключается АКБ типа 18650 и запоминающее устройство ТР 4056. Емкость приемного блока питания – 1,3 А.

Процесс преобразования фонарика в литиевый аккумулятор детально представлен на следующем примере. Исходное устройство имеет лампочку накаливания и заражается от сети.

Встроенный в корпус гелиевый аккумулятор отслужил свой срок. Реанимировать его можно, встроив в блок 4 штуки запараллеленых литиевых батарей по 800 мА. Увеличить функционал устройства позволит пара светодиодов на 60 мА и на 150 мА.

Место выдвижной вилки занимает дополнительная алюминиевая пластинка-радиатор. Тут же можно расположить smd-светодиод. Рекомендуемый рабочий ток: 150 мА. Вместо лампочки достаточно поставить круглый светодиод мощностью 60 мА и диаметром около 8 мм.

Свободное место по размеру соответствует готовому запоминающему устройству ТР 4056. Старый светодиод включения имеет подходящее отверстие, поэтому проблем с установкой нового на платке не будет. Предварительно нужно выточить конусный индикатор заряда из оргстекла и вклеить его в корпус. В результате получится компактный карманный фонарик с большим энергетическим ресурсом до 3,2 А и возможностью подзарядки от 5В.

Дополнительную защиту для устройства обеспечит защитное оргстекло. Его добавляют в конструкцию для того, чтобы оградить светодиод от пыли. На фото разобранного корпуса хорошо видны все внутренности переделанного фонаря. В пустое пространство допустимо вмонтировать повышающий преобразователь. Это добавит полезных функций устройству. К примеру, без труда можно будет подзарядить мобильный телефон.

Путем не хитрых преобразований любой старый прибор продолжит служить своему владельцу в новом качестве. Для этого достаточно применить современную электронную базу.

Аккумулятор из литий ионных батареек своими руками: как правильно заряжать Зарядное устройство для литиевых аккумуляторов своими руками Как сделать простой Повер Банк своими руками: схема самодельного power bank

Отремонтированный (методом долива дистиллированной воды и первоначальной усиленной зарядки) свинцово-кислотный аккумулятор из светодиодного фонарика отработал после этого ещё почти полгода. Дальнейшие попытки его реанимации счёл нецелесообразными и стал присматривать какой-то другой аккумулятор с учётом вольтажа, ёмкости и возможно допустимых габаритов.

При нынешнем-то изобилии казалось затруднений в подборе нового аккумулятора быть не должно. Но всё, что-то не устраивало. Самый желаемый вариант - аккумулятор от мобильного телефона, не подходил по размерам. А подходящие по габаритам имели весьма неподходящую цену.

Совершенно случайно обратил внимание на батарейный отсек для четырёх аккумуляторов (или батареек) формата ААА. Попробовал поместить его во внутрь фонарика - получилось. Да и вообще, по всем возможным и даже предполагаемым параметром оказалось, что это как раз то, что и нужно. Хочешь, ставь аккумуляторы формата ААА по 1,2 вольта, а можно и подсевшие батарейки, которые в дальнейшем можно разок, другой и подзарядить.

Схема подключения фонаря

Фонарь имел от изготовителя вот такую электрическую схему. Первоначально её не трогал, но сейчас придется её менять в соответствии с задуманным способом эксплуатации. Причём изначально доработка предполагается быть выполненной бюджетного формата и без соблюдения предлагаемых в таких случаях наворотов схемотехники. Для этого надо, определится с имеющимися в фонаре светодиодами (их вольтаж, токопотребление?). Тут два пути:

• практический (с производством замеров)
• теоретический (поиск по таблице с сопоставлением размеров, конфигурации, других отличительных особенностей). Выбрал второе.

Вообще, для этого есть полезная статья, с которой советую ознакомиться . Светодиоды фары, рабочее напряжение 2,9 - 3,3 вольта, максимально допустимое токопотребление 20 миллиампер.

Светодиоды боковой панели, рабочее напряжение, 3,0 - 3,5 вольт, максимально допустимое токопотребление 20 миллиампер.

Подключил фару через постоянный резистор сопротивлением 2 Ома и подстроечный резистор 0,5-20 Ом, которым и выставил допустимый ток на три параллельно соединённых светодиода в 60 мА.

То же самое проделал и с боковой панелью, только постоянное сопротивление здесь 33 Ом, а подстроечником выставил общий ток светодиодов в 40 мА.

Схема доработки

Электрическая схема приняла данный вид исходя из желаемого режима работы, который заключается в том, что при любом выставленном на подстроечном резисторе сопротивлении, светоотдача фары будет иметь соотношение со светоотдачей боковой панели как 3:2. То есть свет фары всегда будет сильнее на треть.

Всё уместилось. Аккумулятор помещается в корпус без усилий, но и свободы перемещения в нём у него нет. Нашлась подходящая «ниша» и для общего, фары и боковой панели, подстроечного резистора.

Доступ к нему есть и при собранном фонаре, так, что при необходимости всегда можно выполнить соответствующую регулировку.

Видео

На момент производства видеосъёмки более просторного тёмного помещения, чем ванная комната к сожалению не оказалось, но прошу принять к сведению мои заверения, что фара фонаря прекрасно работает на расстояние в 10 метров и даже более. Автор проекта - Babay iz Barnaula .

Обсудить статью ЗАМЕНА СВИНЦОВЫХ АККУМУЛЯТОРОВ В ФОНАРЯХ