Главная › Интернет › Светодиоды: характеристики, маркировка и виды. Какие светодиоды используются в фонариках и какие лучше

Светодиоды: характеристики, маркировка и виды. Какие светодиоды используются в фонариках и какие лучше

Современный рынок осветительных устройств предлагает огромный выбор световых приборов, имеющих узкие углы рассеяния и большую дальность действия. Это прожекторы общего назначения, прожекторы для транспорта, театральных сцен, студий, строительных площадок, аэродромов и многие другие. К таким световым приборам относятся и мощные аккумуляторные фонари.

При выборе наиболее подходящего, современного и эффективного фонаря вы сразу же можете прийти в замешательство, так как при всем разнообразии их конструкций, типах используемых источников света, дальности действия и угла рассеяния луча и других параметров, трудно моментально остановиться на конкретной модели.

В данной статье мы попытаемся разобраться с наиболее важными техническими особенностями фонарей, влияющими на правильность их выбора.

Предназначение мощных фонарей

Мощные фонари предназначены для эксплуатации в сложных условиях, где необходим стабильный, яркий световой поток, поддержание которого, обеспечивается на протяжении длительного времени. Чаще всего их используют в своей работе спасательные службы, работники МВД, спелеологи и туристы. Типичными представителями этого класса осветительных приборов являются поисковые или тактические фонари. Мощными бывают также подствольные фонари, крепящиеся под ствол оружия при помощи специальных креплений, кемпинговые или , имеющие большую длительность работы, налобные или головные фонари, крепление которых позволяет крепить их на голову. Поэтому при выборе мощного фонаря всегда нужно обращать внимание, для каких целей он предназначен.

Особые условия, в которых обычно используются мощные фонари, диктуют и особые требования к их конструкции и световым характеристикам. А именно:

ударостойкость и влагозащищенность корпуса;
наличие в фонарях материалов с высокой теплопроводностью, обеспечивающих эффективный отвод тепла от источника света;
емкость аккумуляторной батареи, значение которой непосредственно влияет на длительность работы фонаря и стабильность его светового потока;
универсальность конструкции контейнера для установки аккумуляторных батарей;
возможность регулировки угла рассеяния светового потока;
надежность специальных креплений, эффективность противоскользящих вставок или насечек на рукоятке фонаря, наличие ремня для носки фонаря на плече и других нюансов.

Материал корпуса и конструкции рукоятки

Раз уж так сложилось, что поисковые фонари являются наиболее востребованными на рынке, то в качестве примера будем знакомиться именно с ними.

Для изготовления корпуса современных мощных поисковых фонарей зачастую используется анодированный дюралюминий, легкий, прочный и коррозионностойкий, на внешнюю поверхность которого наносится либо антискользящее полиуретановое напыление, стойкое к царапинам и ударам, либо продольные, поперечные и диагональные насечки. Корпус таких фонарей в основной своей массе изготовляются в виде трубки, выполняющей одновременно две функции - рукоятки и контейнера для аккумуляторных батарей. Но бывают фонари с выносной рукояткой. Примеры корпусов и рукояток можно посмотреть на изображениях представленных ниже.

На изображениях также хорошо видны ребра радиатора, увеличивающие эффективность отвода тепла исходящего от источника света. Ребра выполнены путем проточки массы металла корпуса ближе к оптической части фонаря.

Влагозащищенность

Фонари имеют разные степени защиты от попадания внутрь их корпуса посторонних предметов и влаги. Так как все фонари имеют минимальную защиту способную задерживать частицы пыли, но не способны работать при длительном попадании на них капель и брызг воды, их условно можно поделить на две группы, фонари невлагостойкие и влагостойкие. По системе классификации степеней защиты (IP - Ingress Protection Rating) не влагостойким можно присвоить значение IP50, то есть пылезащищенные и влагопроницаемые. Корпуса влагостойких фонарей, как правило, выпускаются с возможностью погружения всех фонарей под воду. Поэтому их степень защиты начинается с IP67 и заканчивается IP69. Иногда цифра, обозначающая от проникновение посторонних предметов, опускается и вместо первой цифры ставится буква «Х» (IPХ7 - IPХ9).

Расшифруем значение цифр 7 - 9. Цифра 7 обозначает возможность кратковременного погружения фонаря на глубину до 1 метра. Цифра 8 обозначает возможность длительного погружения фонаря на глубину более 1 метра. Цифра 9 обозначает возможность длительного погружения фонаря на очень большую глубину, где присутствует большое давление жидкости.

Источники света

Источник света это, пожалуй, самый важный элемент, характеризующий потребительские и эксплуатационные параметры фонарей. Обычные лампы накаливания уходят в прошлое и в современных мощных фонарях уже не применяются. В качестве источников света в современных мощных фонарях используются галогеновые лампы накаливания, газоразрядные ксеноновые лампы (HID) и светодиоды (LED).

Галогеновые лампы

Это усовершенствованная разновидность ламп накаливания и говорить об их преимуществах можно только в сравнении с традиционными вариантами. Заполнение колбы лампы накаливания галогеновыми добавками позволило поднять ее световую отдачу, при той же мощности и продлить срок ее службы в два раза (до 2000 часов) за счет уменьшения выгорания вольфрама.

Лампы имеют среднюю светоотдачу 22 Лм/Вт. Это почти в два раза выше, чем у обычной лампы накаливания, но все же это очень мало, если учитывать, что лампа должна работать в переносном фонаре и источник энергии имеет ограниченный ресурс. Лампы очень чувствительны к частым включениям, при которых они в основном и перегорают.

Как и обычные лампы накаливания, уходят в прошлое, ведь им трудно конкурировать с долговечными и энергоэффективными светодиодными и ксеноновыми источниками света.

Ксеноновые лампы

Характерной особенностью ксеноновых ламп является то, что электрический разряд лампы происходит в инертном газе ксеноне, при высоком давлении и больших плотностях тока. По этой причине лампы имеют очень высокую яркость и видимый спектр излучения близкий к солнечному свету с цветовой температурой 6100 - 6300 К.

Ксеноновые лампы имеют высокое напряжение зажигания и поэтому требуют применения специальных зажигающих устройств. После розжига, лампы разгораются приблизительно в течение 15 секунд.

Ксеноновые лампы очень чувствительны к изменению напряжения питания. При изменении питающего напряжения на ± 5 %, мощность лампы изменяется на ±20 %. По этой причине при применении ламп такого типа приходится применять стабилизирующие устройства, поддерживающие напряжение, по мере разряда батареи питания, на одном уровне.

Светоотдача ксеноновой лампы составляет от 80 до 100 Лм/Вт. Ксеноновый разряд имеет самую высокую яркость. По теоретическим оценкам его максимальная яркость может достигать 2000 МКд/м².

Яркий, мощный световой поток дневного спектра позволяет равномерно освещать большую площадь, что делает такие фонари незаменимым инструментом при поисковых работах в местах аварий, в условиях сильной запыленности и загазованности в шахтах, глубоких колодцах и пещерах. Свет ксенонового фонаря заметен даже днем на большом расстоянии, что очень актуально при спасательных работах в горах и тайге.

Этот тип источника света уверенно вытесняет лампы накаливания и газоразрядные лампы из современных моделей фонарей. Такой факт легко объясняется следующими преимуществами светодиодов:

светодиод, в отличие от ксеноновой лампы, безынерционен и при подаче на него питающего напряжения он моментально выходит на номинальный режим свечения, также как у галогеновой лампы;
температура нагрева светодиода намного меньше температуры нагрева галогеновой и ксеноновой ламп;
так как при свечении светодиода энергии на нагрев тратится меньше то светодиоды, на сегодняшний день, имеют самый высокий КПД - до 45 %. К сравнению, галогеновая лампа имеет КПД равный около 5 %, ксеноновая лампа - до 30 %;
максимальная светоотдача светодиодов, используемых в промышленном производстве, составляет 120 Лм/Вт. Средняя светоотдача светодиодов применяемых в аккумуляторных фонарях - 80 - 95 Лм/Вт, то есть соизмерима со светоотдачей ксеноновых ламп.

Светораспределение

Мощные фонари можно классифицировать как по типу источника света, так и по направленности светового потока. Говоря о направленности светового потока можно выделить две разновидности мощных фонарей, это:

фонари-прожекторы. Луч света таких фонарей имеет широкий фронт и способен освещать объекты, расположенные на достаточно большом удалении, более пятисот метров;
дальнобойные фонари. Луч света таких фонарей имеет очень узкую направленность так, что на освещаемом объекте проецируется одно яркое пятно, но зато дальность действия такого луча достигает значения полутора километров. Для сведения: дальнобойность фонаря определяется расстоянием, на котором уровень освещенности эквивалентен силе света полной луны, который принят равным 0,25 люкс и является оптимальной для безопасного перемещения.

Фонари-прожекторы наиболее эффективны на ближней и средней дистанции до пятисот метров. Их важнейшей характеристикой является не дальность действия, а яркость светового потока на максимальной площади без глубокой тени. Это обеспечивается благодаря особой конструкции отражателей. Фонари-прожекторы являются идеальным вариантом для активного отдыха, охоты и рыбалки.

Совсем другое назначение у дальнобойных фонарей. Дальнобойными фонарями пользуются спелеологи, поисковики, шахтеры.

К дальнобойным обычно относят фонари с дальностью освещения от 500 метров. Это также обеспечивается конструкцией отражателей и оптики, позволяющих фокусировать пучок света. Здесь важно не рассеивание света, а его концентрация в одной точке, формирование яркого светового пятна.

Очень часто функции фонарей-прожекторов и дальнобойных фонарей совмещают в одном фонаре. Конструктивно такие фонари имеют подвижные (в осевом направлении) рассеиватель и линзу, установленную на выходном отверстии. Регулируя их, добиваются создания светового пятна нужного диаметра. При регулировке изменяются угол перераспределения света и фокусное расстояние между лампой (светодиодом) и освещаемым объектом.

Аккумуляторные батареи

Мощные фонарики на светодиодах поискового типа для питания в основном используют два типа сменных аккумуляторных батарей, это 26650 и 18650, с выходным напряжением 3,7 В. Такие аккумуляторные батарей производятся многими фирмами, имеют разную стоимость, заявленные значения емкости, время разряда и заряда. Аккумуляторы данных типов находят широкое применение не только для питания фонарей, но и, например, для изготовления батарей питания ноутбуков. Поэтому с приобретением таких аккумуляторов сложностей возникнуть не должно.

В разные модели фонарей устанавливается разное количество аккумуляторов. В основном это 2, 3 элемента. Существует большое количество моделей фонарей имеющих универсальный контейнер, предназначенный для установки 1, 2 или 3 элементов, путем добавления в рукоятку специальной вставки, прилагаемой к фонарю.

Так как аккумуляторы 18650 и 26650 имеют одинаковую длину, 65 мм, то в некоторых моделях фонарей допускается использование аккумуляторов того и другого типа. Для того чтобы элементы 18650 не «болтались» внутри контейнера, к фонарю прилагается переходная пластиковая втулка.

В небольших фонарях возможна установка 1-го элемента. Бывает, что вместо 1-го элемента 18650 используют 2 элемента CR123A.

Более мощные светодиодные фонари на аккумуляторах могут комплектоваться элементами типа D, имеющие емкость 10000 мА×ч и напряжение 1,2 В.

В общем, при выборе фонаря нужно обязательно интересоваться какие элементы питания в них используются, и чем они могут быть заменены. Для оценки возможности такой замены смотрите таблицы типоразмеров гальванических элементов.

Если вы определитесь с моделью поискового фонаря, помните, что для его успешной, надежной и долгой работы нужны качественные аккумуляторы. Думаю, что если вы собираетесь потратить на фонарь значительную сумму денежных средств, не стоит экономить на самом важном его элементе.

В случае с фонарями, работающими с ксеноновой лампой, с точки зрения выбора питающего элемента все намного проще. Все фонари снабжаются собственными аккумуляторами, которые поставляются с фонарем. Поэтому при выборе фонаря думать не о чем не нужно. Однако если смотреть на это с точки зрения эксплуатации, то со временем могут возникнуть проблемы с их заменой.

Хотя есть и исключения. Например, фонарь, представленный на фото ниже, работает от четырех аккумуляторов типа 18650.

Режимы работы

Режимы работы фонарей с ксеноновой лампой, ввиду инерционности включения лампы и ограниченного числа циклов ее включений-отключений, как правило, имеют три режима работы, а именно это режимы при которых лампа работает при разных мощностях. В каждом фонаре предусматривается режим работы на минимальной мощности, при которой лампа светится стабильно, режим работы при номинальной мощности и форсированный режим, при котором создается максимальная яркость свечения. При работе на последнем режиме, емкость аккумулятора естественно расходуется очень быстро.

Мощный фонарь светодиодный аккумуляторный кроме перечисленных режимов работы ксеноновых фонарей имеет два дополнительных режима работы, это:

стробоскопический режим. Данный режим предназначен для самообороны от нападающего противника, путем его дезориентации в пространстве очень яркими и частыми световыми импульсами;
режим SOS или маяк, для привлечения к вам внимания посторонних людей.

Подведя итог можно сделать вывод, что мощные фонари с галогеновой лампой накаливания отошли на второй план. Лидерство делят фонари с ксеноновой лампой и фонари со светодиодами. Однако светодиодные мощные фонари обладают соизмеримыми с фонарями, оборудованными ксеноновыми лампами характеристиками, и, поэтому находят все большее применение.

Ну и напоследок, предлагаем вам посмотреть видео обзор двух переносных мощных аккумуляторных светодиодных фонарей китайского и немецкого производства.

Разобраться, от каких параметров зависит работа фонарика, одинаково важно тем, кто хочет подобрать себе готовую модель, и желающим спроектировать устройство своими руками (будь то брелок-фонарик со светодиодом, карманный, налобный или походный вариант). Ремонт фонариков преимущественно зависит от их устройства, а замена некоторых элементов требует особых навыков. Яркий – вовсе не единственное определение для качественного устройства.

Первым делом следует обозначить назначение фонарика. Вряд ли возможно выделить универсальное устройство, одинаково эффективное в любых условиях. В конце концов, маленький карманный фонарик никогда не сравнится с мощным стационарным оборудованием, а самодельные приборы далеко не всегда превосходят уже готовые (даже китайского производства), и дело не только в том, как был подобран светодиод.

Габариты

Определиться с размерами фонаря необходимо в 2-х случаях: чтобы иметь возможность носить его с собой (в кармане, сумке и т.д.), и чтобы правильно рассчитать корпус при собственноручном составлении схемы.

Габариты также нужно знать при подборе аксессуаров. Налобный фонарь носят на специальной ленте, а походный – на клипсе или в матерчатом чехле (на поясе).

Параметры светового потока

Зачастую, требуется именно самый яркий фонарь, но не всегда большое количество люменов полностью определяют этот показатель. Не менее важная роль отводится углу рассеивания освещения. С освещением небольшой области может справиться и простой брелок-фонарик со светодиодом или любой карманный вариант. Чем уже луч – тем дальше может светить прибор, например, налобный фонарик для походов.

Важно: Линза может в корне изменить характеристики устройства. Схема работы фокусируемых фонарей довольно проста: положение линзы регулирует ширину и наклон луча по мере своего приближения/отдаления от светодиода.
Подбор самого светодиода

Именно источник света определяет большинство показателей фонарика (насколько он яркий). На работу устройства влияет не только сам светодиод, но также величина его рабочего тока. Силу тока нужно учитывать, чтобы ненароком не спалить девайс, ведь ремонт фонаря не всегда к месту. Светодиод и их цепочки могут по-разному группироваться, чтобы увеличить дальность или площадь охвата (самый большой обычно располагается ближе к центру).

Работа в автономном режиме

Длительность работы – весьма относительная величина. Она обусловлена не только выбором аккумулятора, но и режимом фонарика, за который отвечает светодиод. Как для самодельных устройств, так и для готовых, можно вмонтировать таймер для экономии энергии. Автономный режим может исчисляться часами (карманный и налобный фонарики) и даже сутками (аварийные и поисковые), на этот промежуток влияют преимущественно основные характеристики.

Виды элементов питания

Аккумуляторы различаются в зависимости от принципа получения энергии, среди наиболее популярных типов можно выделить такие:

литиевые (Li-Ion);
никель-металлогидридные (NiMH);
никель-кадмиевый (NiCd);
свинцово-кислотные;
литий-полимерные (Li‑pol);
никель-цинковые (NiZn).

Маленький фонарик (карманный или налобный) может работать и на обычных пальчиковых батарейках, в других случаях тип аккумулятора лучше подбирать исходя из общих требований, чтобы ремонт или замена батареи не стала нерешаемой задачей.

Режимы работы

Чем проще прибор – тем меньше режимов у него в арсенале. Самый простой яркий брелок-фонарик со светодиодом, карманный и налобный фонари, как правило, имеют не больше одного. Чем сложнее система – тем больше вероятность отказа одной из составляющих, т.е. тем чаще им требуется ремонт.

Классификация режимов:

яркостные (минимальный-средний-максимальный);
сигнальные (стробные);
программируемые (настраиваются пользователем вручную).

Подверженность влиянию внешних факторов

Сама схема и светодиод должны быть защищены от ударов, тряски, попадания пыли и грязи. Для более серьезных устройств лучше обеспечить влагостойкость. Это бывает достаточно сложно не только при самостоятельной сборке, но и после приобретения готовых моделей. Водостойкость лучше проверять заранее, особенно на фонариках китайского производства, чтобы иметь возможность вовремя осуществить ремонт.

Расположение креплений

Фонарик должен быть удобными в эксплуатации. Для этого нужно заранее продумать, как будет составлена схема - расположение кнопок, ответственных за то, как работает светодиод, вспомогательные линзы и рассеиватели. Важно иметь возможность отрегулировать крепление (налобный или вело-фонарь), плотность зажима и др.

Стабилизация тока

Режим работы фонаря на светодиодах напрямую зависит от подаваемого тока, остальные характеристики при этом могут быть схожими. Устройства стабилизированного считаются более яркими и стабильными, но при разрядке быстро гаснут. Нестабилизированный же фонарь менее яркий, зато лампы гаснут постепенно, со временем сбавляя свою яркость до 0.

Разобравшись в параметрах устройства, становится намного проще не только подобрать интересующий вид фонарика (карманный, налобный, навесной, брелок-фонарик со светодиодом), но и определиться с требуемыми элементами, если есть собственная схема и подобран соответствующий светодиод, а также осуществить частичный ремонт устройства.

Чтобы передвигаться или работать в темноте, нужен фонарик. Они бывают разных типов начиная от маленьких карманных до больших военных или поисковых. Конструкция и мощность фонарика зависит от его предназначения, например, для того чтобы в темном подъезде подсветить замочную скважину достаточно карманного фонарика малой мощности, а для туристов нужен кемпинговый фонарь, который может светить во все стороны, подобно керосиновой лампе и водонепроницаемый ударопрочный фонарь, чтобы передвигаться в условиях плохой видимости. В этой статье мы рассмотрим, как выбрать мощный светодиодный аккумуляторный фонарь для ваших целей.

Критерии выбора

Чтобы сделать правильный выбор светодиодного фонаря нужно учесть ряд факторов, среди которых:

Тип и мощность светодиодов. От них зависит яркость и потребление энергии.
Цветовая температура. От нее зависит комфорт при использовании.
Емкость и типа аккумуляторов. Влияет на продолжительность работы.
Отражатель и оптическая система. От них зависит насколько будет сфокусирован световой поток.
Конструктивные особенности. Влияют на ударопрочность, устойчивость к воде и пыли, удобство использования, переноски и удержание в руках.

Виды светодиодов

В фонариках могут использоваться различные светодиоды и с каждым годом выходят все более мощные и яркие их модели. Однако это не мешает разделить их на основные применяемые типы:

5 мм светодиоды. Ранее использовались во всех светодиодных фонарях, сейчас это устаревший тип светодиодов, причиной этому является их малая яркость и ощутимое потребление энергии. Чтобы получить сильный световой поток от фонарика приходится устанавливать много таких светодиодов, что не всегда возможно, поскольку такой фонарь никак не поместится в карман.

На фото ниже приведен пример фонарей на 5 мм светодиодах 5 мм светодиоды в фонарях

SMD-светодиоды.

Могут использоваться различных типов – 5050, 3528, 5730 и другие. У них есть два преимущества – высокая мощность и малые габариты. Это позволяет добиться хорошего светового потока для малогабаритных фонарей. Матрицы из таких светодиодов устанавливают на кемпинговые фонари и фонари других типов с функцией режима с рассеянным светом. Он позволяет осветить большую площадь от одного фонарика рассеянным потоком, пусть и с потерями освещенности, а не сфокусированного яркого пучка.

Панель с рассеянным светом на фонарике

Мощные светодиоды 1, 3, 5 Ватт. Здесь можно выделить две группы:

Noname светодиоды.
Фирменные светодиоды, например, марки CREE и ее популярные модели XM-l и прочие.

фонарь на мощных светодиодах

Соответственно дешевые китайские светодиоды устанавливаются в продукцию бюджетного ценового сегмента, а фирменные — в более дорогие модели фонарей. Отличия заключаются в удельном световом потоке – количестве Люмен на 1 Ватт мощности, иначе говоря, коэффициентом полезного действия. От этого зависит не только то, как ярко будет светить фонарь, но и то, как долго он будет работать от одного заряда аккумуляторов. Также наблюдается и то, что дешевые мощные светодиоды быстрее выходят из строя, как и любая noname продукция.

Какие светодиоды устанавливают в мощных фонариках

Как уже было сказано, наиболее распространенными являются светодиоды фирмы CREE, мы подготовили сводную таблицу с характеристиками популярных моделей светодиодов для фонариков.

Название	Cree XM-L T6	Cree XM-L2	Cree XP-G2	Cree XR-E
Фото
U, В	2,9	2,85	2,8	3,3
I, мА	700	700	350	350
P, Вт	2	2	1	1
Рабочая температура, °C	<150	<85	<85	<85
Световой поток, Лм	280	320	145	100
Угол свечения, °	125	125	115	90
Индекс цветопередачи, Ra	80-90	70-90	80-90	70-90

И более мощные.

Название	Cree MT-G2	Сree MK-R	Luminus SST-50	Luminus SBT-90
Фото
U, В	5,7; 8,55; 34,2;	6; 12;	3,6	3,5
I, мА	1100; 735; 185;	2500; 1250	5000	9000…13500
P, Вт	6,3	8,5	18	20…40
Рабочая температура, °C	<85	<150	<85	<85
Световой поток, Лм	440	510	1250	2000…2500
Угол свечения, °	115	120	100	90
Индекс цветопередачи, Ra	<70	70-90	80-90	80-90

Но светодиоды могут обозначаться другим образом, более краткой маркировкой, например:

XM-L: T5, T6, U2.
XP-G: R4, R5, S2.
XP-E: Q5, R2, R.
XR-E: P4, Q3, Q5.

В этом видео показан процесс замены такого светодиода.

Для фонариков цветовая температура не столь важна, как цветовая температура для освещения помещений. Однако стоит обратить на нее внимание. воспринимается для зрения как более мягкий, а нейтральные и холодные оттенки заставляют вас быть более внимательным и сфокусированным.
Цветовая температура фонариков

Аккумуляторы

Сейчас лидирующее место в продажах занимают Li-ion аккумуляторы. Причиной этому является их большая емкость при малых габаритах, хорошая токоотдача, практически полное отсутствие эффекта памяти. Есть и недостатки, о которых следует помнить – на холоде литийионные аккумуляторы разряжаются быстрее, чем в тепле, а при замыкании литиевой банки без защиты произойдет реакция с большим выделением тепла, вплоть до взрыва.
Аккумулятор 18650

Мощные светодиодные фонарики оснащаются чаще всего именно литиевыми аккумуляторами, кроме них бывают и АКБ других типов:

Ni-Cd – никель-кадмиевые.
Ni-Mh – никель-металгидридные.
Pb – свинцовые.

Но в последнее время они используются в фонариках все реже и реже.

Отражатель и оптическая система

Конструкция отражателя и наличие линз влияет на форму светового пятна. Отдельные модели имеют возможность перемещения линзы, что позволяет фокусировать луч света. Линзы собирают световой поток, в результате вы получаете более освещенное пространство, но меньшее по площади, чем без фокусировки.

Фокусировка светового луча

Но для разных задач нужен и световой луч разных размеров. Например, если фонарь будет использоваться для ремонта машины, то в большинстве случаев лучше подойдут модели с возможностью фокусировки, чтобы освещать большую площадь при поиске неисправности, после чего сузить луч света в небольшую, но яркую точку при ее устранении или подробном изучении. В то же время для движения в темноте сфокусированное пятно не нужно, лучше подойдут фонари, которые широко освещают пространство перед собой.

Типы по предназначению

Кроме используемых элементов и их особенностей, при выборе фонарики различают и по предназначению. Чтобы правильно выбрать светодиодный фонарь для конкретных задач нужно четко осознавать для чего вы будете его использовать, ведь универсальных моделей как таковых нет.

Военные и специальные приборы

Основной особенностью военных фонарей и осветительных приборов специального назначения является в первую очередь высокая прочность корпуса и его устойчивость к попаданию влаги. К таким приборам относятся и поисковые фонари, которые светят ярко и далеко, что позволяет найти что-либо в сложных условиях, например, в лесу или в больших помещениях.

Модели для технического персонала

Фонари для технического персонала должны обладать компактностью и долгим временем работы. Их размер и вес не должен усложнять передвижения работника, который и без того с собой носит инструменты и детали. Отличным дополнением такому прибору будет наличие возможности фокусировать световой луч и налобное крепление.
Налобный фонарь

Для отдыха на природе и туризма

Для туристов подойдут поисковые и кемпинговые фонари, также и те, что используются в военных целях, поскольку условия, в которых они будут работать, похожи – влажность, возможность ударов и падений и прочее. Кемпинговый фонарь напоминает керосиновую лампу, представляет собой широконаправленный или направленный во все стороны осветительный прибор. Его удобно использовать, например, при подготовке к ночлегу и ужину. Также следует обратить время на фонари со встроенным генератором. Они могут либо работать без батареек, либо подзаряжаться при воздействии на рычаг генератора (вращение или ритмичное нажатие на рукоять, в зависимости от конструкции).
Кемпинговый фонарь

Как переделать обыкновенный фонарик в светодиодный

Давайте рассмотрим, как сделать светодиодный фонарик своими руками. Для этого вам понадобится следующий набор деталей и инструментов:

Корпус. Можно взять от старого фонаря или сделать своими руками, как вариант распечатать на 3D-принтере.
Светодиоды. Подбираются индивидуально.
или резисторы, чтобы ограничить их ток.
Аккумулятор.
Контроллер заряда для аккумуляторов или зарядное устройство, подходящее под тип используемых АКБ.
Кнопка для включения или тумблер.

Если вы будете использовать мощные светодиоды – вам понадобится монтажная плата на алюминиевой подложке.

Подложка для светодиодов

Для улучшения теплоотвода нужно использовать радиатор, можно взять от материнской платы. Небольшие радиаторы устанавливаются на чипсеты, северный мост, силовые ключи и другие элементы платы.
Светодиоды на радиаторе от материнской платы. Не забудьте промазать все термопастой!

Для зарядки и защиты аккумулятора 18650 можно использовать плату TP4056 с защитой, ее можно заказать на Алиэкспресс или купить в радиомагазине, стоит 20-50 рублей.
Плата зарядки литиевых аккумуляторов на базе tp4056

Интересно: Эту плату можно использовать, чтобы заменить одноразовые батарейки в фонарике или же для переделки любого прибора на аккумуляторы.

Упаковываем это в корпус фонаря, если он железный, как на фото, не забудьте предусмотреть изоляцию для всех плат.

Для питания светодиодов можно использовать специализированный драйвер или импульсный повышающий преобразователь, например, MT3608. Выходное напряжение устанавливается с помощью многооборотного потенциометра, на фото ниже его можно узнать по корпусу синего цвета.

Мнение эксперта

Алексей Бартош

Специалист по ремонту, обслуживанию электрооборудования и промышленной электроники.

Задать вопрос эксперту

Если вы будете использовать драйвер для питания, то главными его характеристиками являются выходной ток и мощность, от нее зависит, сколько вы сможете подключить светодиодов последовательно.

Нужно подобрать такое напряжение, чтобы ток был ниже номинального на 10-30%. Для 1 Вт светодиодов номинальный ток лежит в пределах 300-350 мА.
Повышающий преобразователь в фонарике

Менее сложным способом является подбор рабочего режима по нагреву светодиодов. То есть постепенно увеличивать напряжение, пробуя радиатор на ощупь, он не должен греться, или его температура должна быть менее 50 градусов Цельсия, это такая температура, когда при касании рука ее еще терпит и вам не хочется её одернуть. Это неточный способ, поэтому лучше ориентироваться и по току, и по нагреву.

Самодельный фонарик в сборе

Второй вариант проще. Чтобы заменить лампу накаливания на светодиод – нужно взять старую лампочку, разбить колбу, извлечь все внутренности так, чтобы остался только цоколь. Далее, внутрь цоколя заводят изолированный вывод светодиода с припаянным резистором, подобранным для соответствующего напряжения.
Светодиодная лампочка для фонарика из обычной своими руками

В основе работы светодиодов лежат знания о полупроводниках и соответствующая практика. Они известны человечеству почти полвека. При этом все исходные материалы для изготовления таких осветительных приборов знакомы уже больше чем 20 лет. Тем не менее правильно их соединить и получить впечатляющие характеристики светодиодов удалось совсем недавно. Это освещение представляет собой инновационный прорыв, благодаря которому диоды стали достаточно эффективными и безопасными с экологической точки зрения. Считается, что такие аксессуары намного экономичнее, чем классические лампы накаливания. Их можно использовать в различных сферах жизни человека не только из-за удобства эксплуатации, но и благодаря желаемой температуре свечения.

Характеристики

Для того чтобы понять принцип работы устройств, необходимо знать следующие характеристики светодиодов:

1. Световой поток. Этот параметр измеряется в люменах (Лм) и показывает количество света, которое выдает лампа. Чем больше будет этот показатель, тем ярче она будет светить.
2. Мощность потребления, измеряется в Ваттах (Вт). Чем меньше этот параметр, тем экономичнее расход электроэнергии.
3. Светоотдача, ее единицей измерения считается Лм/Вт. Она является главной в работе и эффективности всего осветительного прибора.
4. Диаграмма направления излучения. Параметр кривой силы света, благодаря которому распределяются потоки, излучающиеся диодами.
5. Цветовая температура (оттенки белого освещения). Измеряется в градусах Кельвина в допустимом диапазоне от 2700 до 7000 К. Оттенок теплого цвета считается самым благоприятным для глаз, который варьируется до 4000 К, а все показатели, которые выше, принято обозначать, как «холодный белый». Чаще всего светильники с теплым светом стоят намного дороже, чем с холодным, так как это напрямую связано с особенностями их производства.
6. Индекс цветопередачи. Эта величина показывает, насколько правдиво будет отображен цвет предмета, который освещается выбранными светильниками. Чем выше такой параметр, тем правдивее передается оттенок исходного предмета.
7. Производительность приборов освещения. Самым правильным решением является выбор брендовых заводов-изготовителей, так как такие компании могут предоставить более точные технические характеристики светодиодов, благодаря чему прибор прослужит заявленное время работы. Также в таких лампах предусмотрена защита от скачков напряжения и перегрева.
8. Размер прибора. Не нужно судить о недостатках и достоинствах исходя из размера кристалла. Не имеет значения, большой или маленький используется светодиод, самым важным считается его мощность.

Учитывая такие характеристики светодиодов, можно выбрать именно то устройство, которое даст максимальный эффект от его целевого использования.

Показатели качества

О показателях качества светодиодного изделия можно судить, исходя из следующих критериев:
- производитель (предпочтительнее продукция известных компаний, которые публикуют открытые данные о надежности их приборов);
- использование специально разработанного конструктива и формы для максимально быстрого отвода тепла, регулирующих температурный режим при работе чипа;
- оптические (светотехнические) спецификации LED-лампы, которые можно получить от независимой лаборатории либо изготовителя;
- высококачественные гарантийные обязательства;
- итоги результатов долгосрочных испытаний функционирования приборов.

Разновидности белого цвета

Чаще всего в быту, для декораций и освещения используются белые светодиоды, характеристики которых зависят от их тона.

Теплый белый свет: его цветовая температура составляет 2700 К, и он отличается небольшим желтоватым оттенком, похожим на пламя, которое излучает свеча. Именно такой оттенок характерен для ламп накаливания, он успокаивает и расслабляет. Важно отметить, что использование матового или прозрачного плафона будет менять оттенок на более мягкий либо насыщенный. Этот вид света не основной, но он прекрасно подойдет для дополнительного и декоративного освещения, будет идеальным для установки в спальнях. Благодаря ему можно создать в помещении гармонию и домашнее тепло.
Натуральный белый свет : его цветовая температура составляет 4200 К, он является самым популярным и чаще всего используемым. Подходит для применения в качестве основного источника освещения помещений как коммерческого характера, так и бытового. Можно использовать для всех типов поверхностей, таких как кухонная столешница либо рабочий стол в кабинете. Как и теплый свет, натуральный имеет несколько оттенков. Светильники и лампы с матовым рассеиванием будут иметь совсем другой спектр насыщенности, чем приборы с прозрачной колбой. Он способствует получению более точного и направленного света, нежели матовый, через который излучаются мягкие блики ненавязчивого оттенка.
Холодный белый свет : его цветовая температура составляет 6000 К. Имеет своеобразный голубоватый оттенок. Этот тон является очень ярким и чаще всего используется для офисов, а также как локальное освещение. Достаточно широкое распространение получил на парковках, в подъездах, на придомовой территории, а также в парках, алеях и скверах. Часто устанавливается для подсветки уличных реклам, коммерческих вывесок и прочего.

Разновидности светодиодов

Существуют самые разные светодиоды, параметры и характеристики которых полностью зависят от их видов:

1. Моргающие: используются в индикаторах для привлечения внимания. Этот вид практически не отличается от обычных, однако для его изготовления применяется встроенный кругооборот мультивибратора, который мерцает с перерывом в 1 секунду. Основные виды таких диодов распространяют однотонные световые лучи, более сложные по своим характеристикам могут вспыхивать несколькими оттенками поочередно либо одновременно, благодаря параметру RGB.

2. Многоцветные моргающие светодиоды , характеристики которых достаточно разнообразны и могут быть представлены в двух разных кристаллах, работающих один навстречу другому, поэтому, когда загорается первый, то полностью гаснет второй. При помощи тока, который движется в начальном направлении, появляется один цвет, а в противоположном - другой. Благодаря такому виду работы образуется и третий цвет, так как два основных смешиваются.

3. Трехцветные светодиоды , параметры и характеристики которых заключаются в наличии нескольких светоизлучающих диодов, не связанных друг с другом, но совмещеных в одном корпусе. Они работают по отдельности, могут светиться одновременно, но управление у них остается совершенно разным.

4. Светоизлучающие RGB-диоды с синими, красными и зелеными элементами, в которых используется связь с четырьмя проводами и единым общим катодом либо анодом.

5. Монохромные дисплеи с семью сегментами, а так же с применением starburst - формата. Такие экраны показывают все цифры, а некоторые даже определенный набор букв. Использование Starburst позволяет отображать все символы.

Достаточно распространенные в 80-х годах алфавитно-цифровые и числовые дисплеи стали менее популярны после появления ж/к мониторов.

Преимущества светодиодного освещения

Будучи относительно новой технологией, светодиоды в большинстве случаев лучше многих источников освещения по качеству света, энергооэффективности, экологичности и рентабельности. Характеристики светодиодов превосходят параметры ламп высокого накаливания практически во всех областях применения, но такое освещение еще не может решить всех поставленных задач. Диоды белого оттенка уже прекрасно зарекомендовали себя как альтернатива люминесцентным трубчатым и лампам высокого давления. Но еще должно пройти небольшое количество времени, пока такие технологии начнут использовать в системе общественного пользования.

Что означает маркировка SMD?

Расшифровка такого показателя звучит как Surface Mounted Device, что в переводе на русский язык означает «прибор, который монтируется на поверхности». В качестве такого приспособления выступает диод, а поверхность в нашем случае - это основание ленты.

Любые SMD-светодиоды, характеристики которых схожи с параметрами всех остальных подобных ламп, состоят из нескольких кристаллов, размещенных в корпусе с контактными выводами, а также линзами, формирующими световой поток. Он излучается полупроводниками и направляется в миниатюрную оптическую систему, которая и образуется сферическими рефлекторами, а также прозрачным корпусом самого диода.

Какие же еще имеют СМД-светодиоды характеристики? Маркировка, которая представлена цифрами на ленте, показывает размеры кристалла в миллиметрах. Полоса на основе SMD очень хорошо гнется в продольном направлении.

Что означает маркировка DIP LED?

Существуют в продаже и LED-светодиоды, характеристики которых очень схожи с SMD. По своим техническим параметрам они представляют собой цилиндрический корпус, который размещен на торцовой ленте. Такой тип имеет хорошую силиконовую защиту. Цифры, которые присутствуют в маркировке, так же как и у SMD, означают диаметр диода.

Для подсветки мебели можно использовать такие кристаллы, только для стеклянных полок. В отличие от предыдущей ленты, этот вид очень хорошо сгибается и в поперечном направлении.

Параметры качественного светодиодного фонаря

На сегодняшний день на рынке можно приобрести большое количество и обычных фонарей, но их активно вытесняют светодиодные. Произошло это в первую очередь из-за того, что последние дают намного более яркий свет.

Для того чтобы правильно подобрать светодиоды для фонариков, характеристики которых весьма разнообразны, необходимо при выборе учесть все основные требования покупателя. То, на что нужно обратить внимание - это тип луча, он может быть широким или узким. Какому виду отдать предпочтение, зависит от будущего применения. К примеру, чтобы можно было видеть предметы на расстоянии 30 метров, лучше подобрать фонарик с широким лучом, а модели с узким могут хорошо подсветить удаленные объекты. Чаще всего такое освещение имеют тактические приборы, которыми пользуются туристы, охотники и велосипедисты.

Еще одним важным фактором, влияющим на работу фонаря, является тип его питания. Для самых простых бытовых приборов используются обыкновенные батарейки типа АА или ААА, но для сильных и мощных устройств такого объема будет недостаточно. В этом случае необходимо воспользоваться литий-ионными аккумуляторами, которые могут работать беспрерывно в течение 5 часов.

Стоит обратить свое внимание и на светодиоды для фонариков, характеристики яркости которых отличаются между собой не более чем на 40%. Гарантией качества выбранных устройств служит наличие маркировки. В случаи ее отсутствия можно говорить о несертифицированном изделии, чаще всего китайского производства.

Светодиоды фирмы CREE

Эта фирма специализируется на изготовлении сверхкачественных и ярких диодов. Она одна из первых начала разрабатывать новые белые лампочки, тем самым установив новую веху в индустрии.

Светодиоды CREE, характеристики которых представлены, остаются конкурентоспособными в своей отрасли:

Имеют рекордные значения светового потока, достигающие 345 люменов при токе 1000 мА;
- тепловое сопротивление на низком уровне;
- относительно расширенный угол изучения;
- миниатюрный, равномерно распределенный кристалл;
- максимальный прием тока до 1500 мА;
- улучшенную линзу из силикона вместо используемого стекла;
- максимальную температуру работы кристалла 150 °С.

Как видно, такие технологии только вступают в силу и приносят исключительные выгоды от их использования. Каждый день делаются новые открытия, светодиодные лампы становится более экономичными и яркими, благодаря чему начинают по праву занимать лидирующее место на световой арене.

Особенности лент SMD 5050

Светодиоды этой серии имеют размер 5х5 мм и световой поток, зависящий от цвета, который располагается в диапазоне от 2 до 8 люменов. Также их можно поделить по степени влагозащиты - IP20 и IP65, так как они имеют два разных вида покрытий, а именно - полиуретановое и силиконовое. Первые можно размещать только внутри помещения, а вторые, соответственно, подойдут уже и для улицы, так как им не страшна излишняя влажность.

Светодиоды 5050, характеристики и свойства которых помогают создать яркий свет, состоят из трех кристаллов с разными или одинаковыми диодами в одном корпусе. Разноцветные лампы получили название RGB (красный-зеленый-синий), после подключения контроллеров в них можно получить самые разные цвета.

Основными техническими характеристиками являются:

Прозрачное и жесткое полиуретановое покрытие;
- качественная пайка;
- число светодиодов на 1 метр составляет 60 штук;
- кратность резки - 3 кристалла, которая составляет 50 мм;
- ширина, длина, высота в мм 10 х 5000 х 3;
- блок питания подключается к12V либо к 24V DC.

Особенности лент SMD5730

Применяя высокоэффективные светодиоды 5730, характеристики и свойства которых заключаются в высокой теплопроводности и низком сопротивлении, обеспечивают длительный срок службы устройства. Они устойчивы к вибрации, повышенной влажности окружающей среды и перепадам температуры. Достаточно малы, имеют широкий угол свечения и прекрасно подходят для любых поверхностей при монтаже. Их можно приобрести в катушках и лентах.

Многим нравится использовать светодиоды 5730, характеристики которых подходят для применения в различных устройствах, что является очень удобным как для обыкновенных пользователей, так и для дизайнеров. Они являются незаменимыми для освещения торговых и офисных помещений, где важной считается не только высокая энергоэффективность, но и комфортная светопередача.

Для тех, кто использует светодиоды, маркировка, характеристика и свойства имеют немаловажное значение. У них есть ряд превосходств над своими предшественниками, а именно:

Люминофорные белые светодиоды номинальной мощностью в 0,5 Вт отличаются значительным сроком эксплуатации, стабильными показателями и качественным исполнением;
- высокая устойчивость к перепадам температуры, вибрациям и повышенной влажности окружающей среды;
- деградация светового потока - не больше чем 1% за 3000 часов работы;
- корпус изготовлен из качественного термостойкого полимера, который выдерживает до +250 °С;
- светодиоды полностью пригодны для пайки оплавлением.

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