Cамодельная фара на светодиодах Luxeon K2 с драйвером Luxdrive 3021

Введение

      После создания первой самодельной фары на светодиодах Luxeon K2 и фары-налобника я решил осуществить давнюю идею и создать универсальную мощную светодиодную фару.
      Требования к фаре у меня были следующие:
      - она должна иметь достаточный запас мощности и обеспечивать на выходе поток света, позволяющий использовать её в качестве единственной
      - поток света должен регулироваться в широких пределах
      - фара должна позволять изпользовать различные источники питания, как более ёмкие и тяжёлые, так и менее ёмкие.
      - конструкция фары должна быть достаточно проста, компактна, прочна и надёжна.
      

Первый вариант

      Первый вариант фары я сделал за 3 или 4 вечера. Фара была собрана на 2-х диодах, и имела расчётное потребление около 7W. Поскольку в конструкции использовался драйвер Luxdrive 3021-D-E-1000, фара имела возможность плавного регулирования мощности.
      Однако, когда фара была уже практически готова, я решил пересобирать её. Причиной этому послужила неудачная конструкция - слишком компактный и в то же время ненадёжный корпус.
      Чтобы не наступать на те же грабли, вкратце опишу конструкцию.


      За основу взят пластмассовый корпус рамером 50х50х25 мм. с толщиной стенок около 1мм. Светодиоды размещены на латуном теплоотводе в форме уголка, распиленном посередине. Распил предназначался для того, чтобы индивидуально регулировать наклон каждого из диодов и распределять световой поток так, чтобы один диод с овальной линзой 15х45° работал на ближний свет, а второй с 15° линзой использовался для дальнего света.
      Уголок закрепляется на верхней крышке-теплоотводе и разделяет корпус фары на часть со светодиодами и отсек электроники. Предполагалось для начала сделать верхнюю крышку из листа 2-мм алюминия размером 50*70, а если для нормального отвода тепла этого не хватит, заменить его на радиатор, или просто привинтить к нему радиатор сверху. Кроме того, крышка надвисает спереди над светодиодами, предохраняя их, и сзади, защищая кнопку, разъём питания и ручку потенциометра от дождя и случайного нажатия.


      Электроника (драйвер, переменный резистор, выключатель и разъём питания размещаются позади диодов.
      Увы, пластмассовый корпус с 1-мм стенками оказался очень хлипким. Собиралось всё в натяг, места мало. А тесты на местности показали необходимость установки третьего диода. Поэтому фара была разобрана а я задумался о более мощной и прочной фаре.

Ушастный светофор

      После некоторых раздумий я решил собрать фару на 3-диодах в компактном алюминиевом корпусе, который был бы не только прочен, но отводил бы тепло. Пока я тестировал двухдиодную версию, я пришёл к выводу, что фару лучше размещать не на руле, а под рулём, что давало более контрастное освещение неровностей дороги. Для улучшения теплоотвода я предполагал привинтить к прямоугольному корпусу пару небольших радиаторов, а поскольку фару я предполагал размещать вертикально, то фара получила кодовое название "Ушастый светофор".
      Как и в первой версии фары, я решил использовать линзы с разными углами для создания более равномерной засветки. Набор линз получился такой: 15° - для основной заливки центральной части, 15*45° - для создания ближнего широкого размытого пятна, подсвечивающего края дороги, и 8° для дальнего света.
      Много времени у меня ушло на корпус. К прямоугольному алюминиевому корпусу сзади была привинчена пластина с рядом отверстий, позволяющих разреплять фару выше или ниже. Уж не знаю, откуда у меня такая алюминиевая штуковина, но она выглядила как линейка с дырками, у которой с одной из длинных сторон сделано утолщение. Сама пластина имеет толщину около 2-мм, а с одного края - около 6 мм. Из этой пластины я сделал крепёж фары. Я отрезал кусок чуть коороче фары, просверлил пару глухих 3-мм отверстий в толстом торце платины, нарезал резьбу и привинтил пластину к задней стенке фары сквозными винтами. Прямо под рулём закрепить фару оказалось невозможно, мешали тросы, и у меня возникла идея довольно нестандартного крепления за проставочное кольцо. Для этого я прикрепил небольшой кусок моей пластины с расширением к 20-мм проставочному кольцу. Мне пришлось немного повозиться, чтобы сделать зинковку под скрытие винты изнутри кольца, и собственно привинтить пластинку винтами изнутри кольца. Шершавый и неинтересный корпус и крепёж я хорошенько отполировал.
      Итак, корпус был готов, осталось впихнуть электронику.

      Поначалу я хотел разместить тмблер питания и ручку регулировки мощности сверху фары, однако, после пробной установки всех компонентов в корпус выяснилось, что места, как всегда не хватает. Пришлось отказаться от тумблера питания на корпусе фары и вынести его наружу, на кабель питания. Но и это не помогло, пришлось размещать светодиоды ассиметрично и устанавливать потенциометр рядом с диодами. Это оказалось даже удобнее.
      Поскольку компоновка оказалась довольно плотной и мне надоела вся эта возня с фарами, светодиоды я решил просто спаять параллельно и приклеить на термопасту к задней стенке корпуса. Основная фиксация диодов осуществляется линзами, приклеенными на термоклей. Не самое надёжное решение, но пока всё работает уже больше года. Когда я приклеивал линзы, я их чуть чуть наклонял, подбирая желаемую форму светового пятна.
      Основная часть фары готова. После проверки работоспособности, на переднюю сторону фары я приклеил стекло "холодной сваркой". Стекло я использовал довольно необычное - закалённое 2-мм стекло от фотопластины.
      Пару слов о питании. После подробного знакомства с мануалом от драйвера Luxdrive 3021-D-E-1000, я понял, что с мечтой о всеядной фаре придётся отказаться. Для притания 3-х параллельных диодов мне требовалось как минимум 12V на входе. Однако, имеющееся у меня зарядное устройство Ansmann может заряжать блок аккумуляторов максимум из 10 штук. Поскольку в максимальном режиме мне требовалось около 2-часов работы фары, я решил остановиться на блоке из 10 аккумуляторов AA 2700 mAh. Из аккумуляторов я спаял блок, установил в него на всякий случай предохранитель.

      Расчётные показатели фары получились следующие:
Максимальная мощность светодиодов при токе 1000 mA - около 15W
КПД драйвера около 90%
Максимальная потребляемая мощность фары - около 16.7W, 1.4А при 12V
Аккумуляторный блок: 10 элементов по 2700 mAh, 12V
Время работы в максимальном режиме - чуть меньше 2 часов
Время работы в оптимальном режиме - около 4-х часов
Время работы в минимальном режиме - больше 10 часов
Вес фары - 122 г.
Вес аккумуляторов - 331 г.
Вес комплекта фары - 453 г.
      Небольшое резюме. Максимальное время работы на полной мощности получилось около 2-х часов, однако, максимальный режим я использую не часто. Обычно достаточно половинной мощности, или меньше, тем более у фары плавная регулировка мощности. На минимальной мощности свет фары достаточен чтобы ехать без проблем в небыстром туристическом темпе. При этом свет фары получился довольно равномерно размазанный по плоскости дороги. На первый взгляд фара светит не так уж и ярко, поскольку нет чётко выраженного пятна света. Однако, при езде такой размазанный свет очень комфортен, кто со мной ездил - подтвердят. Используя пониженную мощность фары вполне можно ездить в многодневные походы. При максимальной мощности света фары хватат с лихвой для быстрых техничных трасс.


Ссылки


      • Планар - сайт фирмы, торгующей сверхъяркими светодиодами Luxeon, Edison, Seoul Semiconductor, линзами и драйверами для светодиодов и прочими электронными компонентами. Торгуют в основном оптом, но можно и договориться. Тут я покупал светодиоды и линзы. Цены - весьма гуманные.
      • Статья о создании моей первой самодельной фары на светодиодах Luxeon K2