Ruční svítilna s Luxeon LED modulem.

  Kvalitní vybavení je pro pobyt v přírodě rozhodně vhodné, můžete se na něj spolehnout.

V katalogu GM se před nedávnem objevily moduly LED s vysokou svítivostí, které jsou přímo vhodné pro osvětlovací účely. Jde o moduly LUXEON (TM), v provedení s optickou soustavou, označené Luxeon Star/O [1]. Pokusil jsem se o vestavbu tohoto modulu do svítilny dostupné v prodejnách s vojenským a outdoorovým vybavením. Jde o svítilnu původně určenou pro dva články s reflektorem otočeným o 90° od osy článků, její cena je kolem 250,- Kč. Je relativné dobře provedená, odolná a spolehlivá.

Prvotní rozbor plánované přestavby musel nejprve vyřešit základní problém, jak bude LED modul napájen. Buď bylo možno ponechat původní napájení svítilny 3V, a LED napájet pomocí DC-DC UP konvertoru, nebo dát do svítilny tři články NiCd nebo NiMH, popřípadě jeden článek LiOn a zkusit něco jednoduššího. Nezbylo než sednout k měřícím přístrojům a zapojení s třemi články podrobit měření.
První měření bylo zjištěním závislosti proudu LED modulu na napětí, dalším měřením bylo zjištění průběhu proudu v závislosti na napětí tranzistorového stabilizátoru proudu dle schématu. Složitost a pracnost DC-DC měniče rozhodla pro řešení s napájením pomocí tří článků NiCd nebo jednoho LiOn. Hlavním problémem DC-DC konvertoru byla poněkud vyšší hodnota proudu, než je u LED diod běžné.

obr.1. Modře - I/U charakteristika přímo napájeného modulu LED, červeně - stabilizace proudu tranzistorem.

Zapojení elektroniky svítilny je převzato z [2] a byly upraveny jen hodnoty součástek řídící proud, protékaný LED diodou. Jde vlastně o jeden odpor, neboť na svítilně již není dostupný přepínač pro řízení jasu. Uvažovaný rozsah napájecího napětí je v případě 3 článků NiCd (NiMH), popřípadě jednoho LiOn v rozmezí 3,0-4,2V, typické střední napětí je 3,6V. Pro tuto hodnotu byl také zvolen pracovní proud 300mA. Maximální proud při čerstvě nabitých akumulátorech, při 4,2V nesmí přesáhnout maximální dovolený proud LED modulu - 350mA. Pokud uživatel použije k napájení jeden článek LiOn, je pokles jasu při poklesu napětí k hranici 3V natolik zřetelný, že dostatečně indikuje potřebu svítilnu vypnout. Pokud by tak neučinil a vybíjel článek dále, bude to jeho konec (vybití pod 2,5 nebývá již bez následků na životnosti článku)
Ověření průběhu proudu, spolu s proudovou závislostí U-I samotného modulu je na obr.1

obr.2. Schéma zapojení svítilny

Stabilizace proudu již není zcela dokonalá, ale pro daný účel a se záměrem o co nejjednodušší zapojení vyhovuje.
Samotná realizace je velmi jednoduchá a zvládne ji člověk bez dlouholeté elektrotechnické praxe se základním vybavením (něco malého k pájení dvou součástek a dvou drátů). Nejprve si uděláme pořádek ve svítilně. Odšroubujeme objímku reflektoru a zjistíme, že původní reflektor s žárovkou jde snadno vyjmout a odložit. Uvnitř svítilny jsou dva kontakty, střední, delší, z plus pólu baterie, umístěný uprostřed, necháme bez úprav, kontakt záporného pólu (spínaný vypínačem), je potřeba uhnout dovnitř těla svítilny tak, aby nám později nezkratoval napájení o zadní, hliníkovou desku LED modulu. Tím je úprava svítilny hotova.

  obr.3 poloha kontaktů ve svítilně 

LED modul je upraven pouze ve svém mechanickém rozměru tak, aby se přesně vešel do otvoru ve svítilně, a aby přesně dosedl na osazení v něm. Úpravu rozměrů modulu pilovaním rohů základní desky je třeba dělat opatrně, abychom pilinami neznečistily optickou soustavu modulu, a pokud možno brousit jen jedním směrem proto, aby se náhodou nespojily obě kontaktní plošky na laminátovém povrchu hliníkové základní desky modulu. Všechny čtyři rohy, tedy zhruba o 1,5 milimetru srazíme a neustále kontrolujeme, zda se modul vejde do otvoru svítilny. Pokud je tomu tak, je mechanická úprava hotova a zůstává nám doplnit na modul dvě potřebné součástky a přívodní vodiče.

Tranzistor je svým kolektorem připevněn přímo na katodu modulu (mínus pól), k druhé kontaktní plošce modulu vedeme z báze tranzistoru odpor. Nakonec kladný pól modulu doplníme vodičem, nejlépe v barvě červené, a z emitoru tranzistoru vodičem modrým (v mém případě zeleným, prosím normalizátory o prominutí, s černobílým provedením PE to bylo jednodušší) To je u modulu LED vše. 

   obr.4 Rozmístění součástek na modulu LED

Pokud máme k dispozici laboratorní zdroj, můžeme jej nastavit na 3V, připojit modul s tranzistorovým stabilizátorem a změřit odebíraný proud. Pomalým zvyšováním kontrolujeme, zda se nedostane přes maximální hodnotu 350mA. Pokud by se tak dělo již při hodnotách napětí do 4,2V, je třeba zvětšit odpor v bázi tranzistoru o v řadě vyšší. Pokud je vše v pořádku můžeme zapájet přívodní vodiče na kontakty svítilny. Výška modulu umožňuje zašroubovat objímku s krycím sklem v původní pozici. Plastové krycí sklo se jen velmi mírně vypoulí a drží modul v osazení. Pohled do svítilny připravené k sestavení.

  obr.6 Osazený modul s krycím sklíčkem. 

Posledním úkolem je zajištění potřebného napájení. V mém případě padl typ na články Sanyo RC-4/5SC s kapacitou 1600mAh. Není to zrovna běžný článek, musíte se ptát v prodejnách s modelářskými potřebami, v Praze například v papírnictví na Jug. partyzánů 19. Cena článků je sice dosti vysoká, ale jsou ty nejlepší, které v oblasti NiCd akumulátorů této velikosti koupíte, a vejdou se do svítilny tři kusy bez úprav jakýchkoli rozměrů. Znovu upozorňuji na pečlivost při úpravě svítilny, jejího záporného kontaktu. Pokud by se vám podařilo články zkratovat, bez problémů se vám pokusí dát do obvodu i 30A (tak je běžně používají modeláři ve svých letounech). Obrázek použitých článků a krabičky od svítilny je na 

  obr.7 Potřebné věci ke přestavbě svítilny. 

Výsledkem našeho snažení je podstatné zvýšení užitné, a v nepřehlédnutelné výši i cenové, hodnoty svítilny. Pokud ji ale budete jako polotovar kupovat v prodejně s vybavením pro turistiku a táboření, zkuste se zeptat i na LED svítilnu, její provedení a cena, oznámená prodávajícím personálem, vám bude tou nejlepší motivací ke svépomocné stavbě.

Použité součástky:

D1    LED modul Luxeon Star/O

R1    680R 

T1    BC639

3 kusy NiCd RC-4/5SC 1600mAh Sanyo

Poznámka z 24.9.2003 v prodejnách se nedaří sehnat původní typ svítilny, a ty které jsou dostupné jsou značně problematické kvality. Nechte si je předvést, většinou silně blbne vypínač. Druhou vadou bývá velmi malá únosnost plastového můstku na plus pólu (kontaktu) takže při nárazu svítilny, do horní části, baterie tento můstek s kontaktem vyrazí. Pokud dojde ke zkratu, je to už dost nebezpečná situace. Zkratový proud těchto článků jde do desítek ampér! Takže dým, požár nebo jiné průvodní projevy jsou pravděpodobné.

info@sysala.cz

[1]  http://www.theledlight.com/LuxeonLEDs.html
      http://www.bit-tech.net/review/82/2
[2]  http://www.belza.cz/ledlight/leds.htm