В статье описывается 2 варианта переделки ручных фонариков путем замены излучателя на светодиодный, и использования (в одном варианте) DC/АС преобразователя.
Фонарик аккумуляторный
Два аккумуляторных фонарика (АКФ) марки «Люкс», с подзарядкой аккумуляторной батареи (АКБ) от сети 230 В, производства середины 1970-х годов, которые меня попросили отремонтировать знакомые садоводы, конструктивно рассчитаны на питание от 3 дисковых Ni-Cd аккумулятора (АК) марки Д-0.1, а в излучателе установлены лампочки накаливания 3.5 В 0.15 А.
Корпуса фонариков не имели существенных повреждений, что говорило об их достаточно аккуратной эксплуатации, чего нельзя было сказать о состоянии внутренних элементов конструкции.
По понятным причинам АК Д-0.1 в АКФ были полностью и окончательно «убиты». То же можно было сказать и о балластных конденсаторах зарядного устройства типа МБМ 0.5мкФx250В, в районе выводов которых имелись трещины в диэлектрике и вязкие выделения.
Измерения штатных диодных сборок с 1ремя выводами, проведённые мультиметром, показали их неисправность. Поиск АК Д-0.1 в магазинах и интернете не дал положительных результатов. Стало очевидно, что фонарик придётся реанимировать, применив АК, которые имелись на данный момент в продаже.
С учётом конструкции элементов крепления лампочки, а также наличия рёбер жёсткости внутри корпуса фонарика, оказалось, что не всё так просто, поскольку самые распространённые цилиндрические АК типоразмеров АА и АА, не «вписывались» внутрь корпуса.
Сносно под внутренние конструктивы корпуса АКФ подходили только АК от имеющейся в продаже АКБ для переносных трубок (радио удлинителей) стационарных телефонов, в состав которой входят 3 Ni-Cd АК с ёмкостью 300 мА*ч и габаритами входящих в них АК (диаметр 14 мм, высота 28 мм).
Поскольку купленная батарея состояла из трёх АК, было решено проверить в практической эксплуатации два варианта реанимации.
В первом, и самом простом варианте реанимации в АКФ были:
- изменена схема (рис.1);
- установлены элементы схемы выпрямителя
R1, R2.C1, VD1. VD2; - индикатор тока заряда VD3, R3 АК на светодиоде VD3;
- два АК из упоминавшейся ранее АКБ;
- в излучателе заменена лампочка накаливания 3.5 В 0.15 А на лампочку накаливания 2.5 В 0.068А.
В фонарик установлены элементы схемы выпрямителя R1. R2, С1, VD1, VD2, и индикации тока заряда VD3, R3 АК на светодиоде VD3, и один АК (третий АК от упомянутой ранее купленной АКБ) вместо двух. Изготовлен излучатель на сверхьярком белом светодиоде. Изготовлен транзисторный преобразователь напряжения для его питания [1].
Позитив этого варианта реанимации – использование всего одного АК, существенное увеличение времени работы АКФ, а так же улучшение эксплуатационных свойств в целом за счёт применения эффективного излучателя со спектром излучения, улучшающим визуальную разборчивость освещаемых предметов.
Как видно из рис.1 и рис.2, в режиме заряда АК напряжение сети 230 В через балластный конденсатор С1 поступает на однополупериодный выпрямитель на диодах VD 1 и VD2. выпрямляется, и через схему индикации тока заряда на резисторе R3 и диоде VD3 на АК. Схемы выпрямителя и индикатора тока заряда для рис. 1 и рис.2 – аналогичны.
При включении фонаря рис.2 напряжение от АК через выключатель SA1 поступает на DC / АС преобразователь, собранный по схеме блокинг-генератора. Баланс фаз в генераторе обеспечен конструктивно намоткой и соединением обмоток I и II между собой трансформатора Т1. Баланс амплитуд обеспечен числом витков базовой обмотки трансформатора Т1, и смещением транзистора по постоянному току через резистор R4.
Увеличение выходного напряжения в преобразователе происходит за счёт суммирования на коллекторе транзистора VT1 напряжения питания и напряжения противо ЭДС, возникающей после закрывания транзистора VT1, которое ограничено на уровне 3.2 – 3.4 В светодиодом VD6, работающим в режиме стабистора. Форма напряжения на светодиоде VD6 – униполярные импульсы с частотой около 110 кГц.
Конденсаторы С2 и С3 установлены в схему для уменьшения внутреннего сопротивления источника питания (АК), что в целом способствует улучшению работы преобразователя.Цепочка из последовательно включённых диода VD4 и стабилитрона VD5 служит для ограничения значения напряжения на светодиоде VD6 на уровне 5 В от перенапряжений, возникающих при переходных процессах, происходящих во время установки и отключении АКФ от сети при включенном выключателе SA1.
Резистор R1 выполняет две функции – ограничения амплитуды импульсов, возникающих при переходных процессах, и «сгорающего» предохранителя в случае пробоя балластного конденсатора С1. Резистор R2 служит для ускорения разряда балластного конденсатора С1 при извлечении АКФ из питающей сети 230В/50 Гц.
Конструкция фонарика аккумуляторного Люкс
В первом и втором вариантах реанимации в корпусе АКФ, с противоположной выключателю SA1 стороны корпуса, симметрично линии разъёма были просверлены отверстия диаметром 4.8 мм под светодиод VD3. Схемы выпрямителя и индикаторов тока заряда смонтированы навесным монтажом.
От купленной АКБ с тремя АК для первого варианта отделены два АК, которые установлены «по месту» в батарейный отсек половинки корпуса АКФ. АКБ и схема АКФ соединены между собой гибкими монтажными проводами. Для второго варианта использован один оставшийся АК.
Преобразователь и АК
В связи с простотой схемы преобразователя напряжения, монтаж его элементов для удобства присоединений соединительных проводников выполнен на плате из электрокартона толщиной 1 мм с размерами 14×28 мм. Транзистор VT1, трансформатор Т1, и резистор R1, для достаточной изначальной фиксации, приклеены клеем к плате.
Выполнение монтажа деталей преобразователя показано на примере резистора R1 (рис.3). Как видно из рис.3, он выполнен при помощи монтажных скобок поз. 2 и 4
изготовленных и сформированных из отрезков провода 0.4 мм, которые продеты через отверстия, которые проколоты шилом в плате (рис.3, поз.6), и к которым в дальнейшем припаиваются соединяющие проводники (рис.3. поз.1 и 5).
Поскольку «вписывание» новых элементов в имеющийся внутренний объём корпуса АКФ затрудняло классическое выполнение фиксации платы и АК внутри него, а так же предполагало
возможность замены АК, элементы платы преобразователя и АК были прижаты друг к другу и зафиксированы в таком положение ПХВ изолентой, образовав временный подузел. Подузел был установлен в штатный батарейный отсек.
Для изолирования подузла от штатных контактных пластин АКФ и надёжной фиксации как его, так и самих контактных элементов, между торцами подузла и контактными элементами установлены прокладки из электрокартона.
Монтаж остальных деталей схемы второго варианта реанимации АКФ выполнен навесным способом. Соединение подузла и остальных элементов схемы выполнены гибкими монтажными проводниками. Достаточный для практической эксплуатации прижим элементов обеспечивается установкой между половинками корпуса АКФ прокладки из прочного поролона при его сборке.
Излучатель
Конструкцией излучателя АКФ предусмотрено использование лампочки накаливания с резьбовым цоколем рис.4, поз.1. с расположением её нити накала в его фокусе. Юстировка светового потока осуществлялась механическим перемещением отражателя относительно корпуса.
Светодиод VD6 был смонтирован так же в цоколе от негодной лампочки, и присоединен к нему согласно рис.4, поз.2. при помощи пайки. При монтаже светодиодного излучателя, расстояние от торца цоколя до кристалла светодиода (рис.4, размер А) так же было выдержано.
Для достижения этого, в первом приближении, к укороченным выводам светодиода были припаяны отрезки монтажного провода с диаметром около 0 4 мм. с последующим их припаиванием к цоколю. По надобности они подгибались до достижения нужного взаимного расположения кристалла светодиода и цоколя до достижения максимальной интенсивности светового потока.
Изначально в излучатель был установлен имеющийся б/у импортный светодиод (рис.4 поз.2) диаметром 4.8 мм и высотой 8.9 мм. Изготовленный излучатель при установке в фонарик работал вполне сносно, но было отмечено слабое влияние фокусировки на световой поток при перемещении по резьбе корпуса АКФ штатного отражателя. При более внимательном изучении литературы по светодиодам было обращено внимание на декларируемые производителем различия в значении угла излучения кристалла.
Поскольку определение марки светодиода в связи с отсутствием нанесённой производителем маркировки дело неблагодарное, пришлось экспериментировать. Был собран второй излучатель. В него был установлен светодиод (рис.4 поз.З) с диаметром 4.8 мм и высотой 4.5 мм (тоже б/у).
В результате такой замены (больший угол излучения светодиода VD6) фокусировка излучения АКФ значительно улучшилась.
Был получен хорошо сфокусированный луч света, «бьющий» на несколько метров. Так же имелось некоторое излучение в форме круга, интенсивности которого при расположении фонарика на уровне опущенной руки вполне достаточно для определения в темноте, что находится под ногами.
Детали
Транзистор VT1 – КТ315с любой буквой, или другой кремниевый, с малым напряжением насыщения, например. КТ503. КТ630. КТ817Б. КТ342 с любой буквой. В авторском варианте экземпляр транзистора VT1 специально не подбирался.
Трансформатор Т1 намотан на ферритовом кольце с размерами К 10x6x5 от неисправной компактной люминесцентной лампы, обмотки I и II имеют по 10 витков в каждой обмотке. Диаметр провода обмоток 0.35 мм.
Намотка обмоток на кольцо проведена при помощи челнока, одновременно двумя проводниками, которые уложены по внутреннему диаметру магнитопровода равномерно, виток к витку до заполнения. Взаимное соединение обмоток (фазировка) трансформатора Т1 – в соответствии со схемой, показанной на рис.3. Начало каждой обмотки на схеме помечено точкой.
Диоды VD1-VD2 – в соответствии со схемой, или типа КД521, КД522, 4148, 1N4004 -1N4007.Вместо упомянутых светодиодов VD6 можно использовать СМД светодиоды с рабочим напряжением 3.2 – 3.4В, например, от светодиодной ленты, смонтировав их в цоколе аналогично, на проводниках диаметром 0.4 мм. Конденсатор С1 – в соответствии со схемой, или другого типа, с напряжением не менее 400 В.
Выводы
Практическая эксплуатация реанимированного по первому варианту АКФ в течение двух лет показала, что АКФ «забарахлил» уже через год по причине неодинаковости изменения параметров входящих АК, который называют ещё эффектом «памяти» в АКБ, что привело к уменьшению времени работы.
Как следствие – для восстановления работоспособности АКФ потребовалось замена одного из АК. Дальнейшая эксплуатация показала целесообразность переделки и этого АКФ по второму варианту реанимации. Второй вариант реанимированного АКФ с периодическими подзарядками АК успешно эксплуатируется уже третий год, или как принято говорить- до полного «дожигания» АК!
Реанимированные АКФ как по освещённости, так и по экономичности вполне устроили садоводов, которым приходится часто пользоваться фонариком в тёмное время суток АКФ без верхней крышки, реанимированный по второму варианту, показан на Фото в начале статьи.
