Реклама на портале

Принцип работы фонарика. Как устроен фонарик с аккумулятором? Проверка работоспособности электрической схемы

Принцип работы
Нижеприведенная схема ("") позволяет питать светодиод белого или синего свечения, требующий напряжения питания 3 - 3,5 В, от одного гальванического элемента или аккумулятора NiCD ,NiMH , даже разряженных до напряжения 0,8 В под нагрузкой.

Для красных и желтых светодиодов напряжение питания при токе 20 мА составляет 1,8 - 2,4 В, а для синих, белых и зеленых - 3 - 3,5 В, поэтому запитать синий или белый светодиод от пальчиковой батарейки напрямую невозможно .
Схема представляет вариант блокинг-генератора и была описана из города Swindon в Великобритании в журнале "Everyday Practical Electronics " за ноябрь 1999 года. Ниже можно ознакомится с этой статьей:
(щелкните по рисунку мышкой для просмотра в крупном масштабе )


Питание схемы осуществляется от элемента LR6/AA/AAA напряжением 1,5 В - схема может непрерывно работать неделю от одной батарейки до ее разряда до 0,8 В!!! Примечание: AA или AAA (R6) - солевые батарейки, LR6 - щелочные (alkaline) батарейки.

Приведенная схема работает как управляемый током генератор. Всякий раз при выключении транзистора VT спадающее магнитное поле в обмотке трансформатора T вызывает возникновение положительного импульса напряжения (до 30 В) на коллекторе транзистора. Это напряжение вместе с напряжением источника питания (батарейки) прикладывается к светодиоду. Переключение происходит с очень высокой частотой и низким коэффициентом заполнения. Уменьшение сопротивления резистора R приводит к увеличению тока через светодиод и, соответственно, увеличивает яркость его свечения.
приводит вначале значение сопротивления 10 кОм (средний ток через светодиод 18 мА) и затем указывает, что уменьшение сопротивления до 2 кОм приводит к увеличению среднего тока до 30 мА. Также указывает, что коэффициент полезного действия зависит от использованного транзистора VT - к лучшим результатам приводит применение транзистора с низким напряжением насыщения между коллектором и эмиттером V CE (SAT) . Он указывает, что для транзистора ZTX450 (V CE (SAT) = 0,25 В) КПД равен 73 %, при использовании ZTX650 (V CE (SAT) < 0,12 В) возрастает до 79 %, а при применении BC550 падает до 57 %.

Упоминание подобной конструкции в статье М. Шустова "Низковольтное питание светодиодов" в журнале "Радиомир" №8 за 2003 год:

А вот конструкция японского радиолюбителя: http://elm-chan.org/works/led1/report_e.html

Моделирование
Для моделирования такого устройства можно использовать свободно распространяемый симулятор электрических цепей . Вот модель этого генератора:

При напряжении питания 1,5 В и индуктивности каждой из обмоток трансформатора 200 мкГн потребление мощности от батареи составляет 197 мВт, а на светодиоде выделяется 139 мВт. Потери мощности составили 58 мВт, из них в транзисторе 55 мВт, а в резисторе 3 мВт. Таким образом, КПД оказался равен 71%.

При напряжении питания 1,5 В и транзисторе BC547C (V CE (SAT) = 0,2 В) зависимость среднего тока светодиода от индуктивности обмотки трансформатора (с идентичными обмотками) представлена ниже:


При индуктивности обмотки меньше 17 мкГн преобразователь не запускается.

Зависимость среднего тока светодиода от напряжения питания приведена ниже:

Трансформатор
Также вместо самостоятельно намотанного трансформатора на ферритовом колечке можно использовать промышленный импульсный трансформатор, например,
М - малогабаритный, И - импульсный, Т - трансформатор, В - высота с выводами 55 мм.

МИТ-4В выпускается в корпусе коричневого или черного цвета.

Этот трансформатор имеет три обмотки (одну первичную и две вторичные) с единичным коэффициентом трансформации. Омическое сопротивление каждой обмотки составляет около 5 Ом, индуктивность около 16 мГн.
Обмотки содержат по 100 витков, намотанных проводом ПЭЛШО 0,1 на колечке К17,5х8х5 из феррита марки М2000НМ1-Б.
Обозначение ферритового колечка расшифровывается так: К - кольцо; 17,5 - внешний диаметр кольца, мм; 8 - внутренний диаметр кольца, мм; 5 - высота кольца, мм.
Марка феррита М2000НМ-1Б расшировывается так: 2000 - начальная магнитная проницаемость феррита; Н - низкочастотный феррит; М - марганец-цинковый феррит (до 100 кГц).
Первый вывод отмечен цифрой "1" на корпусе трансформатора, а нарисованная стрелка указывает направление отсчета оставшихся выводов. Я использовал обмотки с выводами 1-4 и 2-3.

Также можно использовать трансформатор согласующий низкой частоты ТОТ:

Этот трансформатор рассчитаны на работу на частоте до 10 кГц.
Обозначение "ТОТ" расшифровывается как: Т - трансформатор; О - оконечный; Т - транзисторный.
Броневой сердечник трансформатора ТОТ изготавливается из холоднокатаной ленты с высокой магнитной проницаемостью и повышенной индукцией технического насыщения марки 50H.
Расположение выводов трансформаторов ТОТ напоминает цоколевку электровакуумных ламп - имеется ключ и дополнительная маркировка первого вывода на боковой поверхности трансформатора (красная точка). При этом отсчет выводов производится по часовой стрелке со стороны монтажа, а первый вывод расположен в левом верхнем углу.

Цоколевка трансформаторов типов: а - ТОТ1 - ТОТ35; б - ТОТ36 - ТОТ189, ТОЛ1 -ТОЛ54; в - ТОТ202 - ТОТ219, ТОЛ55 - ТОЛ72

Германиевые транзисторы
Для снижения порогового напряжения батарейки, при котором светодиод еще светится, можно использовать германиевые транзисторы, например, советский n-p-n транзистор МП38А:

У этого транзистора прямое падение напряжения на p-n переходах составляет около 200 мВ .
Для проверки я собрал макетную конструкцию на транзисторе МП38А и трансформаторе МИТ-4В:

Довольно сильно разряженная литиевая батарейка CR2032 в этой схеме питает цепочку из пяти светодиодов. При этом напряжение батареи под нагрузкой составляет около 1,5 вольт.

Варианты улучшения схемы
1) Можно добавить конденсатор, включенный параллельно резистору.

Я оценил влияние конденсатора на КПД преобразователя, выполнив моделирование в :


Как видно из графика, после некоторого подъема КПД при дальнейшем увеличении емкости конденсатора КПД преобразователя начинает снижаться.
2) Также можно добавить последовательно со светодиодом диод Шоттки и включить параллельно светодиоду конденсаторы.

3) Для ограничения верхнего предела напряжения на нагрузке можно дополнительно включить стабилитрон (диод Зенера) параллельно светодиоду.

p-n-p транзисторы
Наряду с на n-p-n транзисторах, можно применять и транзисторы p-n-p структуры. Я собрал такой преобразователь на базе германиевого pnp -транзистора ГТ308В (VT ) и импульсного трансформатора МИТ-4В (катушка L1 - выводы 2-3, L2 - выводы 5-6) :

Значение сопротивления резистора R подбирается экспериментально (в зависимости от типа транзистора) - целесообразно использовать переменный резистор на 4,7 кОм и постепенно уменьшать его сопротивление, добиваясь стабильной работы преобразователя.

мой преобразователь на p-n-p транзисторе

Я исследовал работу этого преобразователя с помощью цифрового осциллографа. При этом преобразователь питался от полуразряженного никель-кадмиевого аккумулятора, а в качесте нагрузки использовались два зеленых светодиода, подключенных через германиевый диод.


напряжение на нагрузке

Пиковое напряжение на нагрузке превышает 5 вольт, чего вполне хватает для свечения двух зеленых светодиодов даже с учетом падения напряжения на германиевом диоде.
Такая же форма кривой напряжения на нагрузке получается и при моделировании преобразователя в симуляторе :


напряжение на резисторе


напряжение между выводами 6-5 МИТ

Напряжение на нагрузке складывается из напряжения на обмотке 6-5 трансформатора и напряжения аккумулятора.


напряжение между выводами 3-2 МИТ

Как можно заметить, напряжения на обмотках трансформатора практически идентичны (с учетом расположения одноименных зажимов).


определение периода

Период следования импульсов составил 1,344 мс, т.е. частота генерации составила 744 Гц.

Для питания такого преобразователя можно использовать не только батарейку, но и ионистор (суперконденсатор):

В ряде публикаций предлагается использовать в электродинамических фонариках ("жучках") вместо лампочек накаливания сверхъяркие светодиоды. Для питания таких светодиодных "лампочек" рекомендуется вотраивать в "жучок" выпрямитель с накопителем энергии (аккумулятором или ионистором) и узел, регулирующий или стабилизирующий выпрямленное напряжение.

Простые опыты показали, что при включении по схеме на рис.1,а светодиод светит без мигания и устойчиво от одной полуволны переменною напряжения, вырабатываемого генератором G1.

Для защиты светодиода от обратного напряжения можно не подключать диод VD1, если амплитуда переменного напряжения не превышает 10 В, По данным из , светодиоды (выдерживают обратное напряжение 15.. .20 В и выше, а из моего "жучка" даже при интенсивной работе рычагом не удалось "выжать" больше 9 В.

Поэтому все переделки сводятся к минимуму. Надо лишь изготовить светодиодную "лампочку", вмонтировав сверхъяркий светодиод в стандартный цоколь от лампочки накаливания. Необходимые действия подробно описаны в . Рекомендую вывод светодиода припаивать к резьбовой части цоколя не изнутри, а снаружи, возле неглубокого пропила, сделанного надфилем в отбортовке цоколя. Флюсом при облуживании служит половинка (так удобнее) таблетки аспирина. Облуженный цоколь промывается водой, протирается и высушивается. После этого выводы светодиода формуются и припаиваются к резьбовой и центральной частям цоколя. Желательно заполнить внутреннюю полость цоколя изолятором. Я использовал каплю монтажной пены. После ее полимеризации через сутки можно ввернуть "лампочку" в патрон фонарика и использовать его как обычно.

Чтобы не "пропадала" и вторая полуволна напряжения, стоит включить еще один светодиод, припаяв его встречно-параллельно первому (рис.1,б). Места в цоколе достаточно. Этот вариант предпочтительнее других благодаря высокой светоотдаче и равномерной загрузке генератора. Схема на рис.1,в тоже равномерно загружает генератор, но так как светодиоды включены попарно последовательно, то при низких оборотах генератора (при разгоне) свет загорается при более высоком напряжении. Эта схема больше подходит для работы от сети.

Если использовать ионистор в качестве накопителя электроэнергии, то он включается по схеме на рис.2.

Об особенностях работы ионисторов в "жучке" следует сказать несколько слов. При зарядке обнаружилось, что не удается поднять напряжение на ионисторе до нужного уровня, что называется, "в лоб". После того, как в ионистор "закачан" заряд определенной величины, напряжение выше не поднимается, как ни старайся. Но стоит только прекратить накачку и сделать перерыв не больше 10...15 с (при этом напряжение на ионисторе падает на несколько десятков милливольт), как следующая накачка проходит легко до очередного"препятствия", преодолеть которое опять надо кратковременной паузой, и т.д.. пока не будет достигнут нужный уровень напряжения на ионисторе. Особенно заметно это явление при двух ионисторах. Чтобы поднять напряжение до 4,41 В, потребовалось более двадцати подобных "ступенек*.

Нужно ли поднимать напряжение на ионисторе до номинальных 5,5 В? Полагаю, нет, ибо это вредно для ионистора. В приведены такие цифры: при температуре от -25°С до +75°С и рабочем напряжении 0,6Uном ионистор способен проработать 40000 часов (около 5 лет). Отсюда вывод: при Uном=5.5 В ионистор не следует заряжать до напряжения выше 3.3 В Кроме того, средняя величина прямого падения напряжения на светодиоде составляет 3,6 В. Это выше, чем "щадящее" 3,3 В для ионистора.

На простом опыте установлено, что разрядка ионистора на один светодиод (снижение напряжения от 4,41 В до 3,33 В) происходит за 1 мин, причем повышенная яркость наблюдается первые 10...20 с. После этого ионистор разряжается с приемлемой светоотдачей еще минут 20. Таким образом, смысла поднимать напряжение на ионисторе выше 3,4...3.5 В нет. В таблице приведены время разряда ионистора от 3,52 В и яркость светодиода. Критерием служила разборчивость газетного текста при освещении фонариком. Эти цифры хорошо соотносятся с разрядными напряжениями в батарейном (два гальванических элемента типоразмера АА) фонарике электромонтажника, в котором вместо лампочки накаливания установлен один светодиод.

Вмонтировать в корпус фонаря схему, приведенную на рис.2, будет легче, если удалить траверсу с патроном для цоколя лампы. В освободившемся объеме легко размещаются ионисторы С1, С2 (диаметр - 18.5 мм, толщина - 5,5 мм), диод VD1 и светодиоды HL1, HL2.

Кнопка SB1 (микропереключатель МП11) размещается на месте поводка, перемещавшего траверсу относительно фокуса фары. В качестве общего провода использована пластинка фольги рованного стеклотекстолита. К ней в нужных местах крепятся пайкой выводы всех комплектующих, кроме VD1 и SB1.Диод VD1 соединяет вывод "+" ионисторов с кнопкой. Остальной монтаж выполнен гибким изолированным проводом. Плата крепится двумя винтами с потайными головками к пластикевой щечке генератора, защищающей ротор с магнитами.

Литература

  1. Усовершенствование электромеханического фонаря. -Радио, 2007. №9, С.58.
  2. Светодиод в электромеханическом фонаре. - Радио, 2006, №8. С.57.
  3. Хитрый "жук". - Радиомир, 2007. №9, С.44.
  4. Сверхьяркие светодиоды. - Радиомир, 2004, №5...7.
  5. Суперъяркие светодиоды. - Радиомир, 2006. №11,12.
  6. Светодиод в роли стабилитрона. - Радио, 1997, №3. С.51.
  7. Ионисторы серии К58. - Радио-мир, 2003, №6, С.45.

Несущие конструкции фонарей представляют собой рамы: в покрытии по железобетонным фермам и балкам они могут быть выполнены из железобетона или стали, в покрытиях стальных – стальными, в деревянных – деревянными. Унифицированные несущие конструкции прямоугольных фонарей выполнены стальными. Они включают: фонарные фермы, фонарные панели, торцовые панели фонарей и связи жесткости.

Стальные фонарные панели состоят из стоек, горизонтальных элементов и листовой обшивки, предусмотренной в пределах высоты борта фонаря. Располагают их вдоль здания в плоскости остекления фонаря и опирают на стропильные конструкции. Верхними горизонтальными опорами для них служат фонарные фермы и фонарные торцовые панели. Панель имеет номинальную длину 12 м (рис.3).

Рис. 3. Конструкция фонарной панели

Фонарные фермы и торцовые панели опирают на верхние пояса стропильных конструкций. Их ширина составляет 6 или 12 м. В конструктивном плане они представляют систему стоек, горизонтальных элементов и раскосов (рис.4).

Несущие конструкции изготавливают из холодногнутых или горячекатаных швеллеров и уголков. Крепят их к стропильным балкам и фермам с помощью болтов и сварки.

а

б

Рис. 4. Схемы разрезов по фонарю: а – шириной 6 м;

б – шириной 12 м

Поверх фонарных панелей и ферм устраивают покрытие фонаря, конструкция которого аналогична конструкции основного покрытия пролета.

Торцы фонарей с утепленным покрытием делают трехслойными по стальному каркасу: между двумя асбестоцементными обшивками размещают утеплитель из цементного фибролита. Для наружной обшивки применяют волнистые, а внутренней – плоские асбестоцементные листы. Торцы неутепленных фонарей обшивают асбестоцементными листами по стальному каркасу.

Стекла укрепляют в переплетах швеллерного или таврового сечений с помощью клямеров из оцинкованной стали и промазывают водостойкими замазками.

В зависимости от назначения фонаря (световой или светоаэрационный) переплеты устраивают глухими или открывающимися. На рис. 5 приведены узлы светоаэрационного фонаря с теплой кровлей по стальному профилированному настилу.

а б

Рис. 5. Конструкция

светоаэрационного фонаря:

а – карнизный узел фонаря;

б – бортовой элемент

фонарной панели

Для улучшения аэрации фонари могут быть снабжены ветрозащитными панелями. Панели представляют собой легкий стальной каркас, обшитый асбестоцементными волнистыми листами, который подвешивают к конструкциям фонаря (рис. 7).

Пространственную жесткость фонарей обеспечивают горизонтальные связи по верху фонарей, воспринимающие продольные усилия от ветровой нагрузки и вертикальные связи между фонарными фермами, передающие усилия с горизонтальных связей на диск покрытия по стропильным фермам. Связи устанавливают в средних и крайних шагах температурного блока. Их подразделяют на:

    связи в плоскости верхнего пояса фонарных ферм в виде крестовой схемы;

    связи в плоскости стоек фонарных ферм в виде ферм с параллельными поясами;

    связи в плоскости верхнего пояса стропильных ферм, располагаемых с шагом 12 м, в виде раскосов, обеспечивающих развязку стропильных ферм в подфонарном пространстве.

Аэрационные фонари предназначены для проветривания неотапливаемых зданий с избыточными тепловыделениями путем вытяжки отработанного или притока наружного воздуха. Они предусмотрены для покрытий с шагом стропильных ферм 12 м перекрытых стальными щитами шириной 3 и 0,75 м (рис.6).

Рис. 6. Общий вид аэрационного фонаря

Аэрационные фонари имеют прямоугольное очертание. Их располагают посередине пролетов вдоль конька, а в двухпролетных зданиях – вдоль среднего ряда колонн.

Для зданий с пролетами 18 и 24 м ширина фонаря составляет 6 м, а высота аэрационного проема 1,5 м, а с пролетами 30 и 36 м – соответственно 12 м и 2.5, 3,0 и 3,5 м. Приточные фонари проектируют незадуваемыми (заслоненными от ветра любого направления). Для этого используют ветрозащитные панели.

Конструкция аэрационных фонарей аналогична светоаэрационным и состоит из фонарных панелей, фонарных ферм, ветрозащитных панелей и связей (рис.7).

Рис. 7. Схема разреза по аэрационному фонарю шириной 12 м

Световые зенитные фонари из оргстекла выполняют в точечном (купола) и протяженном (своды) вариантах. Светопрозрачные купола устанавливают над отверстиями в плитах покрытия, а своды – над отверстиями, образованными пропусками плит (рис.8).

Рис. 8. Расположение зенитных фонарей в покрытии

Зенитный фонарь состоит из стального стакана трапециевидного сечения, установленного над отверстием в покрытии, деревянной опорной рамы, заведенной в верхнюю часть стакана и светопроницаемого ограждения в виде двухслойных куполов или сводов. Теплоизоляция покрытия сохраняется герметизированной воздушной прослойкой, расположенной между оболочками из органического стекла.

Стальной стакан устанавливают на герметизирующие прокладки и сваривают с закладными или пристрелянными к плитам покрытия элементами. Стаканы окрашивают эмалями, изнутри – белого цвета.

Деревянная опорная рама изготавливается из антисептированной древесины. Ею прижимают рубероидный ковер к оголовку стакана. Стык накрывают фартуком из оцинкованной стали.

Светопрозрачные элементы из органического стекла опирают на деревянную опорную раму через прокладки из профилированной резины. Они привинчиваются к раме шурупами. Стыки элементов сводов морозостойкой резиной и накрывают дуговыми накладками из оргстекла (рис.9).

Рис. 9. Конструкция светопроницаемого купола из органического стекла размером 1,8х1,5 м

Свет в походе немаловажная деталь, давайте поговорим о строении фонарей.

Этот выпуск будет посвящен строению электрических фонариков и их свойствам. Оно, строение, является общим практически для всех типов фонариков. Исключение – механические фонари, да и то частично.

Любой фонарик состоит из следующих частей: корпус, элемент питания, источник света, оптическую систему, систему управления.

Корпус. В основном они делаются из трех видов материалов:

Сталь – сейчас практически не используется, так как имеет множество недостатков.
Пластик – самый распространенный материал корпуса у дешевых фонариков и некоторых дорогих. Основные недостатки – повышенная хрупкость при минусовых температурах, плохая стойкость к нагреву, горючесть.
Алюминий – сюда же относятся сплавы на основе алюминия. Более распространен в дорогих моделях, преимущественно в ручных. Материал стойкий к нагреву, стойкий к минусовым температурам, высокая ударопрочность.

Источник света. Это может быть лампа накаливания, по принципу разогрева какого либо вещества – например, вольфрама – до температуры излучения, либо светодиод со своим «бестемпературным оптическим излучением».

Для работы лампы на высоком КПД нужны существенные мощности. Светодиоду же практически все равно: на 1 люмине вы его включили, или на .

Источники света мы разберем подробней в отдельной статье.

Элемент питания. Фонарь является мобильной вещью, поэтому в 99% случаях на нем установлен либо аккумулятор, или разъем для батарей. В случае со встроенным аккумулятором, производитель может спокойно схалтурить и заложить что-либо не того качества, не той емкости, или просто сэкономить, и установить аккумулятор из прошлого века.

Бывают сложные системы, как например фонарь работающий как от аккумулятора, так и от электросети танка: например некоторые фонари фирмы Polarion.

Оптическая система. Свет можно сфокусировать 2 основными способами: установив отражатель (рефлектор) или преломив световой поток (линза). В случае с рефлекторами мы можем только фокусировать свет в одну сторону и регулировать центральный и вторичный ореолы, в случае с линзами мы можем, как сфокусировать свет в точку, так и рассеять до полного видимого отсутствия ореолов. Как вариант, линзой можно придать пучку света разлиную форму, например эллипса.


Пример практически всех возможных ореолов работы фонариков

Рефлекторы делятся на 2 основных типа: гладкие и текстурированные. Гладкий рефлектор имеет четко выраженный центральный пучок, текстурированный в свою очередь имеет плавный переход между 1 и 2 ореолом.

Линзы изготавливаются из пластика, если модель совсем дешевая, или из стекла. Стекло не царапается, пластик сложнее разбить, но мутнеют он гораздо быстрее, особенно дешевые. Линзы бывают следующих типов.

Защитные. Они ровные, плоские, с одной единственной функцией – защищать источник света в фонарике.

Рассеивающие. Эти линзы помимо защиты выполняют функцию рассеивания. Помните, что рассеивающие линзы сильно уменьшают дальность и интенсивность светового луча.

Коллиматорные. Эти линзы помимо защиты выполняют функцию фокусирования светового луча. Коллиматорные линзы не могут быть рассеивающими.

Учтите, что при прохождении через оптическую систему, световой поток будет сокращаться на 5% минимум, верхний предел вообще ничем не ограничен.

Система управления. Сейчас, чаще всего, нужно подать управляющий сигнал на клеммы управляющего процессора, этот сигнал можно замыкать по-разному: например геркон, или механический рычаг, а так же магнитные или механические кольца. И, конечно же, кнопка: тактильная или тактическая. С развитием радиотехники, практически повсеместно перестали производить фонарики с обычным тумблером, размыкающим цепь питания. Большинство современных моделей фонариков имеет электронный контроллер в виде платы с микрочипом.

Иногда в налобных фонарях встречается вынос блока питания на затылок, отдельно. Это делается для разгрузки головной части фонаря.

Проводка в фонаре состоит из проводов и контактов. Контакты бывают стальные и позолоченные. Стальные имеют один минус, от воды они окисляются, ржавеют и теряют проводимость.

Позолоченные не окисляются, по крайней мере, пока позолота на месте. Проводка чаще всего стальная, реже медная.

Вот базовая информация о фонариках, которая позволит вам понять структуру фонарей. Скоро на нашем сайте выйдут статьи по источникам питания и света, а так же прочих элементах строения фонаря.

Благодарю за внимание,
Алексей Евдокимов

Фонарики используются для разных целей: в быту, строительстве, путешествиях. Их основными характеристиками являются ударопрочность, влагоустойчивость, дальность свечения и направленность светового луча.

Светодиодные фонарики легко включаются, переносятся в руках. Светят достаточно ярко, имеют высокую мощность. Для корпуса используется пластик или металл.

Пластиковые фонарики легкие, металлические – не боятся влаги, пыли и ударов. Модели оснащаются наручным ремешком, могут фокусировать лучи, удлиняя или приближая их.

Принцип работы светодиодного фонаря:

  • Светодиод состоит из полупроводников, которые преобразуют поступающий ток в световое излучение. Ток направляется только от анода к катоду, создается р-n переход.

Электроны встречаются с дырками и теряют свою энергию, из которой образуются фотоны. Необходимо, чтобы несколько полупроводников с разными типами проводимости взаимодействовали друг с другом.

  • Дырка – место в кристаллической решетке, после воздействия на которое происходит перемещение электронов из верхних атомных оболочек, и образуется положительный заряд.

Электроны двигаются к положительному заряду, а дырки – к отрицательному. Свободное место между ними заполняется электронами.

  • Электроны и дырки посредством диффузии проникают через слой, образуемый в полупроводнике между участками разной проводимости. Это необходимо для концентрации одинакового количества электронов и дырок по обеим сторонам слоя.

При этом напряжение на промежуточный слой усиливается. После рекомбинации дырок и электронов происходит снижение барьера в p-n переходе, и выделяется световая энергия.

Виды фонарей

  • Ручные полноразмерные фонари используются в тех случаях, когда важна высокая мощность прибора на длительное время, а его габариты не имеют значения. Модели рассчитаны на постоянное удерживание в руках, удобны в транспортировке.
  • Ручные компактные фонари используются, чтобы освещать дорогу или искать мелкие предметы в темноте. Эти устройства выручат в неожиданных ситуациях, поэтому они должны быть портативны и удобны для повседневного ношения.
  • Фонари на лоб позволяют работать руками в местах с плохим освещением. Дальность освещения – до 30 метров. Часто такие устройства оснащены функцией выбора лучшего режима в определенном месте в определенное время.

Налобные фонари используются охотниками, туристами, автомобилистами, велосипедистами, строителями, медиками.

  • Туристические фонари – стойкие к механическому воздействию, влагостойкие, практичные и компактные устройства. В качестве источника питания большинства моделей используются и батарейки, и аккумуляторы.
  • Динамо-фонари – портативные устройства, которые работают без батареек; чтобы привести механизм в действие, следует на протяжении некоторого времени вращать зарядную ручку.

Такое устройство не загрязняет окружающую среду, его можно использовать для подзарядки телефона.

  • Фонари для дайвинга обладают высокой водонепроницаемостью, функцией изменения цветопередачи светового потока. Имеют высокую яркость света, позволяют освещать предметы, которые находится на дальних расстояниях.

Большинство моделей оснащено функцией переключения режимов.

  • Лазерные фонари – устройства, конструктивно близкие к поисковым, оснащенные прочным корпусом. Как правило, такие модели работают при низких температурных режимах, обладают герметичным и надежным корпусом из металлического сплава.

Среди преимуществ таких устройств: небольшие габариты, ударопрочность, несколько элементов питания в комплекте, наличие выносного пульта управления.

  • Брелки – компактные устройства, которые носятся в связке ключей.Используются для выполнения несложных задач, их функциональность и яркость ниже, чем у ручных приборов.
  • Фонарики-шокеры – не только персональный светильник, но и эффективное средство самозащиты. Они больно бьют током даже через толстые пуховики.

Характеризуются прочностью, устойчивым металлическим корпусом, который не подвергается механическим повреждениям. На такие приборы устанавливаются высокие цены.

  • – приборы, используемые вместе с креплением на оружие. Основная функция – подсветка цели при низкой освещенности. Дальность освещения – в пределах 50 метров.

Среди технических характеристик – узкий угол свечения, небольшие габариты и мощность прибора. Металлический корпус приборов обеспечивает тщательную защиту от воды. Дополнительные свойства: дистанционное управление, переключение режимов.

  • – устройства, используемые для ношения в руках, с высокой яркостью и дальностью свечения. Приборы имеют большой отсек для батарей. Дальность освещения – до 250 метров.

Оснащены функцией изменяемости угла освещения, переключения режимов, со средней мощностью. Металлический корпус прочный, защищает от воды.

По типу питания выделяются:

  • Фонари, которые работают от аккумулятора. Подзаряжаются от сети, источником питания служит никель-кадмиевый, никель-металл-гидридный, свинцово-кислотный или литий-ионный аккумулятор.
  • Фонари, работающие на батарейках. Такие приборы более легкие, не требуют подзарядки прибора.

Характеристики фонарей

Среди характеристик фонариков выделяются:

  • размеры;
  • яркость светового потока;
  • мощность источника света (модели светодиода);
  • время работы;
  • количество режимов работы;
  • устойчивость к внешним воздействиям (влаго-, морозоустойчивость);
  • цифровая стабилизация тока;
  • наличие дополнительных аксессуаров.

Световой поток (яркость светодиодного фонаря) – величина, которая измеряется в люменах.

Равномерное рассеянное освещение с небольшой яркостью можно получить в светодиодном фонаре с одинаковым количеством люмен, дальнобойные фонари обеспечивают узкие и яркие лучи.

Дальность освещения фонариков – от 60 до 150 метров. Портативные модели могут освещать пространство на расстоянии 15 метров.

Модели светодиода:

  • обычные DIP-светодиоды,
  • SMD-светодиоды,
  • COB-технологии,
  • прожекторные светодиоды,
  • РГБ-светодиоды,
  • светодиодные ленты.

DIP-светодиоды состоят из двух металлических ножек, прозрачного пластикового корпуса с небольшой линзой внутри; конструкции просты в установке и использовании, обеспечивают хорошую защиту от окружающих воздействий, практически не излучают тепла.

SMD-светодиоды – плоские, без ножек, у них ток подается на клеммы, которые находятся с обратной стороны светодиода; имеют хорошие показателями яркости и светоотдачи.

СОВ-светодиоды обеспечивают быстрое рассеивание света, прожекторные светодиоды – приборы с высокой мощностью.

РГБ-светодиоды оснащены функцией управления цветом свечения. Светодиодная лента имеет высокую яркость и энергоэффективность.

Максимальное время работы фонаря указывается как средняя величина и зависит от режима его работы и емкости аккумулятора. Это время может исчисляться минутами, часами и сутками.

Материал корпуса фонариков:

  • алюминий,
  • пластмасса,
  • полимер.

Корпуса алюминиевых светильников достаточно прочные, имеют цилиндрическую форму. Порошковое покрытие защищает металл от коррозии. Анодированные светильники не подвергаются механическим повреждениям.

Есть множество полимерных и пластмассовых разновидностей корпусов. Полимерные материалы упругие, не боятся ударов.

Длина фонариков , как правило, не превышает 84 см. Этот показатель зависит от функциональности прибора. Компактные ручные модели длиной до 15,5 см используются для бытовых потребностей.

Вес фонарей составляет от 100 грамм до 1 килограмма.

В комплект могут входить:

  • фонарь;
  • запасные уплотнительные колечки;
  • темляк;
  • фирменная карточка на модель;
  • чехол;
  • фабричная упаковка;
  • зарядное устройство;
  • гарантийный талон;
  • руководство пользователя.

Среди используемых аксессуаров:

  • чехлы для аккумуляторов;
  • крепления для фонарей;
  • силиконовая смазка для резиновых поверхностей;
  • рассеивающие колпачки, красные фильтры для подсветки;
  • дополнительные корпуса;
  • металлические зажимы для крепления;
  • ремешки для руки;
  • накладка на кнопку в хвосте фонаря.

Особенности ручных фонарей:

  • высокая мощность приборов;
  • легко перевозятся;
  • используются в строительстве и в быту;
  • портативны и удобны для повседневного ношения.
  • хорошая дальность освещения;
  • позволяют работать в местах с низкой освещенностью;
  • широкая сфера использования.

Особенности туристических светильников:

  • влагоустойчивость;
  • стойкость к механическим воздействиям;
  • практичные и мобильные устройства.

Особенности динамо-фонарей:

  • портативность и компактность;
  • работают от батареек;
  • не загрязняют окружающую среду.

  • хороший уровень водонепроницаемости;
  • высокий уровень яркости света;

Особенности лазерных фонарей:

  • имеют прочный корпус;
  • работают в условиях низкой температуры;
  • имеют небольшие габариты;
  • обладают высокой ударопрочностью.

  • компактные устройства;
  • используются для выполнения несложных задач;
  • невысокие технические характеристики.

Особенности фонариков-шокеров:

  • эффективное средство самозащиты;
  • обладают прочным металлическим корпусом;
  • не подвергаются механическим повреждениям;
  • на такие приборы установлена высокая цена.

  • подсвечивают цель при плохом освещении;
  • используются вместе с креплением на оружие;
  • имеют высокую дальность освещения;
  • небольшие габариты.

Особенности поисковых светильников:

  • обладают высокой яркостью свечения;
  • имеют хорошую дальность освещения;
  • с функцией дистанционного управления;
  • оснащены функцией переключения режимов.

Плюсы видов фонарей

Плюсы ручных фонариков:

  • удобны и компактны;
  • подходят для индивидуального использования;
  • легко поддаются транспортировке;
  • обладают высокой мощностью.

Преимущества налобных светильников:

  • удобны и практичны;
  • позволяют освободить руки;
  • можно выбрать подходящий режим работы;
  • широкий спектр использования.

  • оснащены функцией переключения режимов;
  • стойки к механическим воздействиям;
  • влагоустойчивые;
  • практичные и компактные устройства;
  • имеют высокую интенсивность излучения.

Преимущества динамо-фонарей:

  • работают без батареек;
  • не загрязняют окружающую среду;
  • используются в местах с отсутствием естественного света.

Плюсы фонарей для дайвинга:

  • высокая непроницаемость;
  • функция изменения цветопередачи светового потока;
  • хорошая освещаемость на дальних расстояниях.

Плюсы лазерных светильников:

  • оснащены прочным конструктивом;
  • морозоустойчивые модели;
  • небольшие габариты;
  • высокая ударопрочность.

  • компактные и удобные в пользовании устройства;
  • легкие.
  • используются для самозащиты;
  • имеют прочный корпус;
  • не подвержены механическим повреждениям.

Преимущества тактических фонариков:

  • подсветка цели при низкой освещенности;
  • высокая дальность свечения;
  • хорошая мощность приборов;
  • функция дистанционного управления.

Плюсы поисковых фонарей:

  • высокая яркость;
  • хорошая дальность свечения;
  • наличие функции изменяемости угла освещения;
  • переключение режимов.

Минусы видов фонарей

Минусы ручных полноразмерных светильников:

  • тяжелые и увесистые;
  • рассчитаны на постоянное удерживание в руках.

Недостатки ручных карманных фонариков:

  • не подходят для стационарного использования;
  • рассчитаны на постоянное удерживание в руках;
  • технические характеристики невысокие.

  • однонаправленность потока света;
  • соскальзывание фонарика при непрочном креплении.

Недостатки фонарей-шокеров:

  • высокая цена;
  • увесистая конструкция.

  • невысокие технические характеристики;
  • плохая цветопередача и низкая интенсивность света.

Недостатки лазерных фонарей:

  • тяжелые конструкции;
  • высокая стоимость.

  • низкие технические характеристики;
  • освещают небольшую площадь;
  • их легко потерять.

Недостатки тактических фонариков:

  • высокая цена;
  • свет направляется в одну цель.

  • большие габариты;
  • тяжелые конструкции.

Как выбрать фонарь

  • Для начала следует определиться с назначением фонаря. Если вам нужен для дома или дачи, достаточно будет фонарика с накапливания на щелочных батарейках D-формата. Для туристических походов выбирайте светодиодные светильники.
  • В зависимости от того, для чего вам нужен фонарь, определяем необходимый размер светильника. Ручные карманные приборы, которые будут использоваться в быту, должны быть легкими и компактными, чтобы их было легко и удобно носить с собой.

Для строительства следует выбирать фонари, работающие стационарно.

  • При подборе устройств учитывайте условия, в которых вам придется работать, охотиться, путешествовать.

Для подводного спорта понадобятся модели с влагоустойчивым корпусом, в условиях низких температур используются приборы со специальным морозоустойчивым покрытием.

  • Обратите внимание на мощность светового потока. Не рекомендуется покупать модели со слишком ярким светом для дачи и бытовых целей, ведь с каждым люменом возрастает и количество энергии, необходимой для работы прибора.

Для таких потребностей достаточно фонарика в 10-30 лм. Велосипедистами, охотниками используются светильники в 100 лм.

  • Важный критерий при выборе – время свечения. Выбирайте модели с яркостью в 40 лм от одной АА-батарейки на протяжении четырех часов.

Компактные фонарики, которые работают от микропальчиковой батарейки, обеспечивают свечение в 12 лм на протяжении 20 часов.

  • Температура света должна быть максимально естественной.
  • Выбирайте модели, оснащенные несколькими режимами. Яркость фонаря должна подстраиваться под разные условия окружающей среды. Это позволит снижать и повышать яркость на разных отрезках маршрута, корректировать яркость светового потока.
  • Если вы собираетесь использовать фонарик часто, остановитесь на приборах, которые работают от батареек типа АА или ААА. Модели на аккумуляторах подойдут для бытовых потребностей.

  • Если на резьбе светильника есть уплотнительные резиновые колечки, значит, корпус устройства влагостойкий. Чтобы фонарик не выскальзывал из перчаток или мокрых рук, выбирайте механизмы с насечкой на корпусе.
  • Лучшее покрытие для корпуса – анодированное (Type II или Type III). Учитывайте комплектацию светильника. Специальные диффузоры используются для рассеивания света в разных направлениях, превращения точечного света в заливной.
  • При выборе аккумуляторного фонарика уточните способ его зарядки.

Самое распространенное зарядное устройство, которое рассчитано на бытовую сеть с напряжением в 220 В, некоторые типы фонариков заряжаются от автомобильного прикуривателя с напряжением в 12 В, есть модели, которые можно заряжать от USB-порта.

  • Покупайте светильники из профессиональной серии, которые отличаются надежностью, долговечностью и экономичностью. Такие устройства оснащены прочным конструктивом, хорошо укомплектованы.

Лучшие фонарики:

  • имеют прочный конструктив;
  • работают при низких и высоких температурных режимах;
  • влаго- и морозоустойчивы;
  • легко переносимы;
  • портативны и компактны;
  • имеют красивый внешний вид.

  • Храните фонарик в сухом и прохладном месте так, чтобы его можно было достать при отключении электричества.
  • Батарейки необходимо заменять регулярно, даже если их не использовали на протяжении длительного времени.
  • Желательно иметь фонарик в доме и машине на случай чрезвычайных ситуаций. Вместе с прибором рекомендуется хранить и дополнительные батарейки для замены.

  • Не рекомендуется хранить фонарики при высоких температурных режимах, вследствие этого батарейки могут протекать.
  • Чтобы избежать перегрева фонарика, не используйте его долго на максимальном режиме работы.
  • Если вы держите фонарик и ладонь начинает потеть, значит, следует перейти на щадящий режим работы. Рекомендуется заменять термопасту в голове фонарика каждые 2 года.
  • Перед эксплуатацией проверьте, все ли детали фонарика плотно закручены. Изношенные силиконовые прокладки должны быть без дефектов.

  • Каким бы ударопрочным не был фонарик, старайтесь не ронять его на пол, это приводит к тому, что портится линза и внутренняя электроника.
  • Если детали корпуса светильника стали туго закручиваться, смажьте резиновые кольца силиконовым маслом. При смазке не рекомендуется трогать резьбу из-за быстрого накапливания грязи.
  • Если на линзе появились пятна светового луча, следует протереть отражатель фонарика. Если он не включается, понадобится заменить батарейку, протереть ватными палочками резьбовые элементы и обязательно проверьте контакты.

  • Дети могут пользоваться фонариком только под строгим присмотром взрослых.
  • Направлять световой луч прямо в глаза нельзя, это приводит к ухудшению зрения.
  • Следите за тем, чтобы вода и другие жидкости не попадали на батареи или внутренние части фонаря.
  • Нельзя использовать поврежденные аккумуляторы.
  • Не оставляйте прибор без присмотра в максимальном режиме работы.

  • Не ремонтируйте фонарик самостоятельно, лучше обратиться к специалистам.
  • Строго запрещено вносить изменения в конструкцию светильника.
  • Невзирая на функциональность прибора, используйте устройства только по назначению.
  • Будьте внимательны с литий-ионными батареями, они могут загореться или взорваться при коротком замыкании под воздействием высоких температур.

Гарантийное обслуживание на фонарики предоставляется на срок от 1 до 5 лет в зависимости от марки и типа товара. Для этого понадобится гарантийный талон или чек на покупку.

Гарантия не будет предоставлена при таких условиях:

  • товар был использован не по назначению;
  • правила эксплуатация механизмов нарушены;
  • использовались некачественные элементы питания;
  • произошла утечка батареи;
  • на корпусе прибора есть следы механических повреждений.

Ремонт светодиодного фонарика:

  • Не включается или мерцает при работе. Один из способов решения – закрутить элементы с резьбой. Проверьте аккумулятор, возможно, он вышел из строя. Для этого следует открутить заднюю крышку фонарика и замкнуть корпус.
  • Если проблема в модульной кнопке, следует вставить круглогубцы с тонкими жалами или тонкими ножницами в отверстия и провернуть по часовой стрелке.
  • Проверьте, насколько плотно прилегает модуль светодиода внутри корпуса; неплотное крепление встречается довольно часто. Чтобы исправить это, круглогубцами или щипцами прокрутите модуль по часовой стрелке до упора.

Следует быть предельно аккуратным, в противном случае можно повредить светодиод.

  • Если фонарь подает тусклый свет, скорее всего проблема в поломке драйвера – системы, которая управляет режимами светильника и отвечает за подачу напряжения. Для исправления этой проблемы выпаяйте перегоревший драйвер, замените его новым.
  • Чтобы проверить работу светодиода, следует поднести к контактным площадкам светодиода напряжение 4.2 V. Если он горит плохо, следует поменять его на новый элемент.

Производители фонарей

Продукция изготовлена из материалов высокого класса, преимущество отдается японским и американским. Модельный ряд широкий, поэтому каждый подберет для себя фонарик под любые нужды: рыбалку, туризм, охоту, повседневное использование.

Большинство светодиодных фонарей фирмы имеют такие технические характеристики:

  • индикацию температуры и уровня заряда;
  • автоматический переход в режим меньшей яркости;
  • автоматическую защиту от обратной полярности и хаотичного включения;
  • сигнальные режимы (стробоскоп, SOS, маячок).

В ассортименте представлены товары для туризма, охоты и рыбалки, дайвинга, экстремальных видов спорта.

Bosch

Группа немецких компаний является крупным производителем промышленной и бытовой техники. В ассортименте широкий выбор продукции:

Среди товаров – фонари, зарядные устройства, миниатюрные элементы питания и батарейки для .

Компания сотрудничает со швейцарскими, индонезийскими, американскими, китайскими фирмами. Поставка продукции осуществляется в более чем 60 стран мира, обладает передовыми техническими свойствами, с каждым годом усовершенствуется.

Ценовая политика соответствует качеству товаров.

ERA

Основана в 1983 году под руководством компании TRW для реализации продукции на вторичном рынке. На сегодня бренд лидирует в отрасли производства электрических и электронных автомобильных запчастей.

Фирма занимается выпуском запчастей, идентичных оригинальным деталям, по приемлемой стоимости.

На сегодня бренд занимается разработкой датчиков, генераторов, катушек зажигания, стартерных тяговых реле и приводов, детекторов. Компанией разработано более 10 продуктовых линеек, основных на рынке автозапчастей.

Fenix

Китайская фирма занимается выпуском фонарей премиум-класса для охоты, туристических походов, рыбалки, поисковых работ. Продукция отличается мощностью, надежным креплением и удобством в использовании.

Широкий модельный ряд представлен мощными поисковыми моделями, кемпинговыми фонарями, светильниками на каждый день и разнообразными аксессуарами.

Продукция Fenix гарантирует:

  • прочный эргономический корпус приборов;
  • функцию дальнего и ближнего освещения;
  • оптимальный показатель мощности и времени работы;
  • оригинальный дизайн и надежное крепление.

Компания использует инновационные технологии, приемлемое соотношение качества и ценовой политики.

Основанная в 1993 году компания, которая специализируется на разработке и дистрибьюции бытовых электротоваров. В ассортименте представлены лампы, батарейки, фонари, сезонные электротовары.

Дилерская сеть насчитывает 400 дилеров из 110 городов России, поставки товаров осуществляются в Казахстан, Украину, Молдавию, Армению, Киргизию.

Популярная немецкая компания. С помощью передовых технологий и качественных материалов специалистам удалось добиться максимальной концентрации пучка света. Продукция представлена подствольными, поисковыми, налобными фонарями.

Товары компании имеют такие характеристики:

  • герметичность;
  • эргономичность;
  • продвинутую систему фокусировки.

Фирма занимается выпуском ручных и карманных фонарей. Товары компании не боятся ударов, воды, грязи. Фонариками от Maglite пользуются полицейские, охранники, спасатели, врачи и пожарные.

Продукция строго сертифицирована, распространяется в Западной Европе, Азии и Африке. Цена соответствует качеству.

Немецкий производитель электроинструментов, строительного оборудования, инструментов для металлообработки и приспособления для работы в саду. Компания имеет свои филиалы более чем в 100 странах мира.

В компании представлен огромный выбор товаров для техники и строительных работ. Гарантия фирмы на продукцию – 3 года. Используются аккумуляторные батареи последнего поколения.

Компания, которая выпускает светодиодные фонари, принадлежит корпорации SYSMAX с 2007 года. Товары фирмы подходят для кемперов, туристов, альпинистов, велосипедистов, охотников.

Продукция представлена широким модельным рядом и качественными аксессуарами. Гарантия на фонари – 60 месяцев. Приемлемое соотношение ценовой политики и качества товаров.

Petzl

Французская компания разрабатывает специальное снаряжение для альпинистов, скалолазов и спалеологов. В последнее время фирма выпускает:

  • снаряжение, используемое для проведения высотных работ;
  • налобные фонари общего и специального типа;
  • снаряжение, применяемое для проведения спасательных работ.

Продукция соответствует европейским и международным стандартам, правилам техники безопасности.

Trofi

Российская фирма занимается выпуском продукции для туризма и активного отдыха. В ассортименте представлены щелочные и солевые батарейки, литиевые элементы, часовые батарейки, аккумуляторы, разные типы фонарей (налобные, кемпинговые, прожекторы).

Uniel

Русская компания, занимающаяся производством светотехнической и электротехнической продукции. Дилерская сеть фирмы охватывает Россию, Германию, Францию, Венгрию, Словакию, Белоруссию, Украину.

В ассортименте – электротехника, светотехника для промышленных и индивидуальных потребностей.

Продукция представлена источниками света, светильниками, декоративной подсветкой, стабилизаторами, климатическим оборудованием. Товары соответствуют современным технологическим и правовым нормам, строго сертифицированы.

Цена соответствует качеству продукции.

Российская торговая марка ориентируется на выпуск портативных источников питания по приемлемой стоимости. Фирма производит качественные фонари, применяемые в разных условиях.

Покупатели активно участвуют в процессе тестирования и усовершенствования товаров. Цены соответствует качеству товаров.