Latarka LED zasilana z 1,5V


Jako druga do przeróbki na LED poszła inna, znacznie mniejsza żarówkowa latarka.
Jest to chińska kopia latarki typu Solitaire produkowanej oryginalnie przez firmę MagLite.
Jak na produkt z dalekiego wchodu wykonana jest ona bardzo przyzwoicie.
Obudowa wykonana jest bardzo ładnie z aluminium, którego zewnętrzna powłoka jest anadyzowana i barwiona.
Wszystkie łączące się elementy uszczelnione są uszczelkami typu o-ring, co dość skutecznie chroni jej wnętrze przed dostaniem się kurzu oraz wilgoci.
Zarówno waga jak i wymiary (średnica 14mm i długość 8cm) latarki są bardzo niewielkie, a możliwość mocowania do paska/łańcuszka powodują, że idealnie nadaje się ona jako praktyczny i oryginalny breloczyk do kluczy.

Różne widoki szczegółów przerobionej latarki
Latarka zasilana jest jedną 1,5V baterią AAA (R3). Zatem aby zasilić z niej diodę LED konieczna jest przetwornica z jednej strony podwyższająca napięcie do niezbędnej wartości, a z drugiej posiadająca ograniczoną wydajność prądową do ok. 20 mA.

Podobnie jak w poprzednim projekcie także i tu zdecydowałem się na prosty i nie wymagający dużej ilości elementów jednotranzystorowy konwerter typu step-up. Schemat układu i zasada działania są identyczne i nie ma potrzeby raz jeszcze ich tu opisywać.

Jednakże w przeciwieństwie do poprzedniej modyfikacji, ta wymagała nieco więcej pracy.
  1. Zwiększenie otworu w zwierciadle
    Standardowo zastosowana żarówka ma średnicę ok. 3mm i aby zmieściła się tam dioda o średnicy 5mm należało nieznacznie rozwiercić otwór w plastikowym zwierciadle.

  2. Usunięcie elementu mocowania żarówki
    W głównej części latarki znajduje się plastikowy cokół. Z jednej strony służy on do mocowania żarówki, a z drugiej zapewnia kontakt z barerią. Można go bez większego problemu usunąć wypychając go np. ołówkiem od strony baterii. Docelowo jego miejsce zastąpi przetwornica zasilająca diodę.

  3. Kontakt przetwornicy z korpusem
    Korpus latarki anodyzowany jest także w środku. Wytworzona w ten sposób twarda i odporna na korozję warstwa tlenku nie jest dobrym przewodnikiem. Aby zapewnić dobry kontakt ujemnego wyprowadzenia zasilania przetwornicy z obudową potrzebne było oszlifowanie wewnętrznej części latarki w miejscu mocowania przetwornicy (na głębokości ok. 1 cm od przedniej krawędzi). Zrobiłem to przy użyciu wiertatki, w której na zamocowane wiertło nawinąłem kawałek papieru ściernego. Dzięki temu w szybki i prosty sposób osiągnąłem równy i czysty kontakt.

  4. Wyłącznik
    Oryginalna latarka włączana była przez nieznaczne odkręcenie głowicy w której znajduje się zwierciadło. Pierwotnie planowałem zachować ten mechanizm. Niestety z uwagi na brak wystarczającej ilości miejsca po wykonaniu przetwornicy zdecydowałem się na zastosowanie innego rozwiązania.

    Pomysł zaczerpnąłem z ciekawego, a zarazem niezwykle prostego rozwiązania stosowanego między innymi w latarkach firmy Arc flashlight, jak również CMG - np. w modelu infinity. Polega ono na umieszczeniu między dodatnim kontaktem a baterią elastycznej podkładki, która włączałaby obwód pod naciskiem i samoczynnie rozłącza przy jego braku.

    Doskonałym do tego celu materiałem jest "gumowata" gąbka (pianka?) stosowana w podkładkach pod myszkę. Jest ona powszechnie dostępna, odpowiednio gruba, elastyczna, dość trwała, nie przewodzi prądu i na dodatek łatwo się ją obrabia.

    Element ten najprościej jest wykonać "dziurkując" podkłądkę biurowym dziurkaczem, a następnie wycinając nożyczkami wokół otworu pierścień o średnicy odpowiadającej wewnętrznej części korpusu latarki.

    Stąd też subtelna różnica między pierwowzorem, a moją wersją latarki, w której aby ją włączyć, trzeba dokręcić głowicę.

  5. Ujemny kontakt baterii
    Zmiana rozwiązania wyłącznika pociągnęła za sobą konieczność zmodyfikowania drugiego - ujemnego kontatku latarki z baterią. Zastosowana tam dość długa i twarda sprężyna zbyt mocno dociskała baterię, przez co latarka nie dawała się wyłączyć. Modyfikacja ta polegała na obróceniu i ściśnięciu sprężyny tak, aby całkowicie schowała się ona w zakrętce, z której wystaje jedynie niewielki wygięty framgent gwarantujący dobry kontakt z baterią.

  6. Budowa przetwornicy
    W latarce tej zastosowana układ identyczny z opisanym tutaj.
    Poniważ cała część tego modułu do wysokości diody musi się zmieścić wewnątrz "rurki" o średnicy 10 mm i głębokości także ok. 10mm, konieczne jest silne upakowanie elementów.
    Składanie najłatwiej jest rozpocząć od kontaktu dodatniego. Powinien być on wykonany z dobrze przewodzącego materiału nie podlegającemu szybkiej korozji (np. powleczonego chromem lub niklem). Ja wykorzystałem tu płaską chromowaną pinezkę, z której ułamałem "szpilkę", a jej miejsce oczyściłem i pocynowałem.
    Następnie przylutowałem tam wyprowadzenia wspólnych końców obu par uzwojeń transformatorka, który to spoczął płasko bezpośrenio na niej. Do nóżek diody przylutowałem krótko obcięte wyprowadzenia tranzystora (emiter do katody i kolektor do anody). Pozostałe wyprowadzenie tranzystora (bazę) połączyłem z rezystorem, którego drugą nóżka dołączyła do jednego z wolnych jeszcze uzwojeń trafka. Ostatnie pozostałe wyprowadzenie trafa przylutowałem do krótko obciętej nóżki - katody diody (tam, gdzie kolektor), drugą zaś nóżkę - anodę diody (tam, gdzie emiter) wygiąłem do góry.
    Wszystkie elementy zostały tak wyprofilowane, aby stojąca na szczycie dioda LED umieszczona była możliwie nisko i centralnie po środku.
    Aby zapewnić spójność i niezawodność dobrze jest zalać całość klejem, ale w taki sposób, aby uzyskany moduł mógł swobodnie wsówać się do środka korpusu latarki. Oczywiście cały czas trzeba pamiętać o pozostawieniu nie zaklejonych kontaktów i dobrze jest też wcześniej sprawdzić, czy układ jeszcze działa ;-)

    Ja zrobiłem to tak: z kawałka sztywnej folii wyciąłem pasek, który po zwinięciu utworzył rurkę. Miała ona ok. 1cm wysokości i nieco poniżej 1cm średnicy (swobodnie wchodziła do środka latarki). Zarówno jej brzeg jak i spód zakleiłem taśmą izolacyjną, a następnie do środka wstawiłem zlutowany moduł, który następnie zalałem do wysokości podstawy diody klejem.
    Po zaschnięciu kleju odkleiłem taśmę izolacyjną odsłaniając czysty "łepek" pinezki (dodatni kontakt) do którego to następnie przykleiłem wykonaną wcześniej elastyczną podkładkę. Wygiętą i wystającą z góry nóżkę diody wygiąłem spowrotem do dołu, tak aby po zmontowaniu stykała się z oczyszczoną wewnętrzną stroną korpusu latarki zapewniając kontakt modułu z ujemnym biegunem baterii.

  7. Montarz i uruchomienie
    Wkładamy moduł z diodą do środkowej części latarki tam, gdzie jego miejsce, następnie z drugiej strony wkładamy baterię i wkręcamy do końca zakrętkę.
    Po dociśnięciu diody powinna się ona zaświecić jak również zgasnąć, gdy przestaniemy ją dociskać ;-).
    Następnie uważnie wkręcamy pozostałą część z reflektorem. Jeżeli mamy dużo szczęścia to, latarka zaświeci dopiero przy całkowicie wkręconej głowicy.
    Gdy latarka nie świeci, to znaczy, że za dobrze "upakowaliśmy" konwerter. Najłatwiej można to naprawić wsuwając dodatkowe podkładki na diodę (przez co zwiększy się odstęp między konweterem, a przyciskającym go reflektorkiem). Można także nieznacznie "wydłużyć" sprężynę z drugiego końca baterii.
    Trochę gorzej, gdy latarka zapala się dużo wcześniej, gdy głowica nie jest dobrze dokręcona. Wówczas najlepiej jest nieznacznie skrócić koniec reflektora, w którego wchodzi dioda lub sprawdzić, czy sprężyna od ujemnego bieguna baterii nie wystaje za daleko.

Porównanie

Standardowo porównałem efekt mojej pracy z drugą identyczną (nie przerobioną) latarką.

Porównanie identycznych latarek: pierwsza z oryginalną żarówką, a druga zmodyfikowana z LED.
Obie zasilane są z nowych baterii 1,5V i znajdują się w jednakowej odległości ok.1m od ekranu.
PorównanieŻarówkaLED
Pobór prądu [mA]52055
Czas pracy na standardowej baterii R3 (1,1Ah) [h]
2,122
Jasność
dużawystarczająco duża
Barwa
żółta, mocno zależna od napięciaśnieżno biała - zawsze
Jakość wiązki
nierówna i niesymetrycznajednolita
Skupienie / kierunkowość
znaczne rozproszenieduże skupienie

Nie dość, że latarka przerobiona na LED świeci kilka razy dłużej (ok. 10x) zawsze białym i równie jasnym światłem, to na dodatek jest w stanie "wyciągnąć" z baterii ostatnie resztki pozostałej w niej energii.

Demonstruje to dobrze załączony poniżej film.

AVI (6,7 MB)
Praktycznie całkowicie wyczerpana bateria włożona do klasycznej latarki z żarówką ledwo co świeci przez zaledwie kilka krótkich sekund.
Ta sama bateria przełożona do identycznej latarki przerobionej na LED pracuje jeszcze przez pare godzin dając jasne białe światło.
Film ten nakręcony jest w jednej ciągłej sekwencji bez żadnych trików, ani montażu.

Zobacz także