Велосипед - AGbike

»  

ВыборТехникаFAQОбзорыСсылкиПоездкиФотоРазноеФорумИнтернет-магазин ПоискКонтакты
Главная » Обзоры велосипедной техники »

Альтернативные варианты освещения: самодельная светодиодная велосипедная фара

Андрей Григорьев

В велосипедных фарах применяется три вида источников света: лампы накаливания (обычные, криптоновые или галогенные), светодиоды (LED) и газоразрядные лампы (HID, они же ксеноновые или металл-галогенные). И если в 2007 году, когда я cделал описанную ниже фару, можно было встретить все три варианта, то в 2013 уже почти исключительно светодиоды.

Лампы накаливания со световой отдачей в 10-15 лм/Вт устанавливались как в самые дешевые фары мощностью 1-2.5 Вт, так и более дорогие 5-20 Вт с внешним питанием. Кластеры маломощных светодиодов – в габариты, а 1-10 Вт диоды – в средние и дорогие фары. В 2006-2007 светоотдача диодов составляла 30-50 лм/Вт, в 2008 достигла 70-80 лм/Вт, а в 2012 порядка 150 лм/Вт. Именно тогда, когда светоотдача диодов оказалась выше, чем у ксеноновых ламп (70-80 лм/Вт), которые, к тому же, неспособны работать на режимах с частичной мощностью, дорогущие ксеноновые фары исчезли с прилавков веломагазинов.

Я долгое время ездил с галогенной фарой Sigma Sport Ellipsoid, считая ее идеалом дешевой фары с внутренним питанием. Хорошее световое пятно приемлемой яркости и разумное сочетание мощности и продолжительности работы: 2.4 Вт, 3-4 часа от пяти батарей формата AA. На снегу видимость достаточна для нормального движения со скоростью до 20-25 км/ч. На светлом грунте – чтобы успевать объезжать отдельные ямки. На мокром асфальте света от фары вообще не видно.

Фары с 10-20 Вт лампами были неплохи по световым характеристикам, но никуда не годились по весу при умеренном времени работы. Ксеноновые и мощные светодиодные в 2007 году стоили неразумных денег, которые я не был готов тратить на свет, учитывая эпизодическое им пользование. Светодиодные же с мощностью 0.5-1 Вт по световым характеристикам Эллипсоиду однозначно уступали: примерно те же 40 лм или менее. И либо пятно большое, но не яркое, либо яркое, но уж очень маленькое – годится только для езды по прямой. Из плюсов – только явно большее время работы.

Соответственно, интересовал свет стоимостью порядка 2000 руб., но явно более мощный, чем у Эллипсоида и с умеренного веса аккумулятором.

Первый опыт (январь 2007)

В силу своих физических параметров светодиоды должны питаться стабилизированным током. Для аккумуляторов и батарей напряжение существенно меняется по мере отдачи энергии, и яркость светодиодов будет сильно меняться по мере просадки напряжения. Таким образом, светодиод очень желательно питать через преобразователь (драйвер), а не ограничивающее сопротивление, как это делается на недорогих светодиодных фарах. Так как паять схему с нуля из отдельных комплектующих и подбирать отражатель или линзу и корпус слишком хлопотно, по совету Валентина Никотина было решено использовать в качестве основы обычный светодиодный фонарь с преобразователем напряжения плюс внешний аккумулятор приемлемой емкости.

Наиболее доступными оказались диоды Luxeon компании Lumileds. С 1 Вт Luxeon (ориентировочно 35-40 лм) смысла возиться просто не было, разве что набирать фару из 3-4 фонарей, что дорого и громоздко. 5 Вт диоды относительно неэффективны (световой поток всего в 3 три раза выше, чем у одноваттных и необходимо качественное охлаждение светодиода во избежании его деградации). А 3 Вт – золотая середина. Заявленный световой поток для светодиодов Luxeon III – 80-100 лм при мощности около 3.5 Вт, что в два с лишним раза больше, чем у Эллипсоида при 2.4 Вт. Таким образом, светоотдача выше раза в полтора.

В качестве донора использовался фонарь из Планара с 3 Вт диодом, простеньким встроенным драйвером и коллиматорной линзой с углом раскрытия около 10 градусов. «Голова» фонаря с линзой, диодом и драйвером была откручена от батарейного отсека и закреплена на руле – бочонок 33 мм в диаметре и 50 мм в длину.

Четыре штуки 1.2 В 2650 мАч никель-металл-гидридных аккумулятора AA были помещены в отдельный контейнер. Внешние аккумуляторы хороши и тем, что их можно иметь несколько штук разной емкости. Использование «стандартных» размеров элементов привлекает возможностью их замены простыми батарейками, которые можно купить почти везде, для походов это актуально.

Был выбран весьма распространенный «стандартный разъем питания» 5.5 x 2.1 мм – такие нередко попадаются для питания модемов, колонок и прочего. В частности, такой же используется и на фарах Sigma Sport Mirage Evo / Evo X / Vario, так что перекрестная совместимость присутствует.

Световое пятно оказалось раза в полтора уже и длиннее, чем у Эллипсоида, а его яркость существенно выше – на снегу свет был виден даже под желтыми натриевыми уличными фонарями. Цвет света голубоватый, но в сравнении с фонарем Petzl Tikka гораздо белее. Ток на аккумуляторах – 0.7 А, что позволяет фаре работать около 3 ч на полной мощности (емкость батареи - ~12 Втч) + еще некоторое время на мощности около 1 Вт, когда драйвер уже не может отбирать у аккумулятора достаточно большой ток.

Но не смотря на много больший световой поток, чем у Элипсоида, эффект не столь велик, т. к. круговое плавно спадающее распределение света менее оптимально, чем четко очерченное трапецеидальное, а голубоватый свет несколько хуже воспринимается глазом, чем желтоватый.

По расходам: 900 рублей фонарь + 560 акумуляторы + 700 зарядное + 40 мелочь типа контейнера для аккумуляторов и разъема. Итого – 2200 рублей, притом, что аккумуляторы и зарядное устройство могут использоваться для любых других целей.

Дополнения от сентября 2007

Вновь на улице стало рано темнеть, и я вернулся к раздумьям о светодиодной фаре.

Светодиод Luxeon III (LW3C-Txxx) со световым потоком 80 лм (не самый удачный экземпляр) при 1000 мА был заменен на Edison Edixeon KLC8 (KLC8-B3-Wxxxx) со световым потоком 160 лм (хороший бин) при 700 мА. Т. к. драйвер остался прежним, то питается диод ~1000 мА, что, допустимо по температурному режиму, но почти не дает положительного эффекта, так как заявленное увеличение светового потока для 1000 мА невелико. Цвет свечения оказался еще немного белее.

В силу большей площади кристалла на KLC8, при использовании с той же самой линзой, световое пятно получилось расфокусированным: увеличилось в диаметре раза в полтора, немного увеличилась боковая засветка, а яркость, благодаря большей отдаче, осталась приблизительно такой же. Для езды по парку увеличение ширины пятна сказалось положительно: повороты проходить много легче, а вертикальное увеличение пятна – отрицательно: или основное пятно слишком близко, или часть света уходит выше горизонтали и просто пропадает... В идеале нужна линза, которая при подобной ширине светового пучка давала бы вдвое меньшую высоту, т. е. что-то типа 7/14 градусов. К сожалению, все найденные мной эллиптические линзы дают более широкий пучок света.

Второй возможный вариант – установка двух фонарей с узконаправленными линзами в одной плоскости, так, чтобы угол между ними обеспечивал большую ширину светового пятна. Для этого был приобретен еще один такой же фонарь. Но, к сожалению, конструктив фонаря существенно поменялся и теперь нельзя ни отвинтить от фонаря батарейный отсек, ни перепаять диод на другой: все приклеено намертво. Утешает то, что четырех аккумуляторов AA на парный варант все равно не хватило бы. Таким образом, хорошо бы найти эллиптическую линзу с нужными углами и на этом с апгрейдом данной фары успокоиться.

PS. Вчера очередной раз прокатился по парку с фарой и нераздраконенным фонарем в дополнение. Пожалуй, света от одной фары с 160-200 лм вполне достаточно, но добавление узконаправленного фонаря с 80 лм вдаль дает положительный эффект: яркость дальней части пятна не спадает.

И вновь-опять настала осень (2013)

Осенью 2013 года по причине сгорания драйвера я вновь переделал фару. Драйвер я выкинул, и, соответственно, питание от 4.8-6 В стало невозможным. Зато, литий-ионные аккумуляторы 18650, ставшие популярными для мощных фонарей, наконец перестали быть дефицитом и продаются в Петербурге по умеренной цене. При напряжении 3.7 В, емкость составляет 2.2-3.4 Ач. То есть, запас энергии 8-12 Втч. Это примерно равно 4 AA никель-мелалл-гидридным аккумуляторам, но много компактнее и легче, а главное, с лучшими характеристиками отдачи энергии.

Напряжение одной литий-ионной банки составляет 3.0-4.2 В, что при добавлении к светодиоду Edixeon с рабочим напряжением до 3.9 В минимального ограничительного сопротивления – читай, тонких проводов – позволило использовать фонарь прямо от одного 18650 вообще без драйвера. А в виду компактности аккумулятора, из алюминиевого корпуса дешевого китайского фонаря был сделан несъемный батарейный отсек. Получился обычный фонарь (длина 120 мм вместо 50 мм, но без болтающихся проводов).

Испытания показали, что емкости 2800 мАч оказалось достаточно для работы в течение аж 6 часов – почти вдвое больше, чем от 4 AA. А в силу хорошей разрядной кривой для Li-Ion, мощность падает умеренно: около 3-4 Вт в первый час, 2.5 Вт в следующие пару часов и 1.5 Вт далее. В конце яркость начинает снижаться весьма быстро, а встроенная в аккумулятор защита предотвращает его от переразряда. Итого: 150-200 лм впервые 3 часа – примерно, как и ранее – плюс еще 100-150 лм в следующие 3.

Цена вопроса: 400 рублей за зарядное устройство для 18650 + 2*280 за пару аккумуляторов и 100 за фонарик – донор корпуса.

Но стоит признать, что в настоящий момент уже можно купить фирменные фонари с отличными характеристиками за разумные деньги.

На форуме добавлено сравнение с фонарем на современном диоде Cree XM-L с вдвое лучшей светоотдачей.

Обсуждение этой темы на форуме.

Последнее обновление 26 ноября 2013.

Copyright © Андрей Григорьев, 2000-2017