Описываемый фонарик обладает большой яркостью свечения, которую обеспечивают 16 светодиодов, собранных в матрицу. Направленная характеристика излучения светодиодов создает мощный световой поток на расстоянии не менее 3 м без использования отражателей и освещает значительное пространство.
Включается фонарик с помощью микровыключателя. Режимы работы, устанавливаемые дополнительным выключателем, позволяют применять этот фонарик для различных нужд. Например, использовать его непосредственно как фонарик, лампу или мощный маяк.
В режиме маяка фонарик дает ультраяркие вспышки света, видимые на значительном расстоянии. Фонарик можно перевести в дежурный режим работы, когда он будет автоматически включаться с наступлением сумерек или в темноте.
Схема фонарика приведена на рис.1.
С помощью секции выключателя SB 1.1 устанавливают чувствительность фонарика к окружающему уровню освещенности. Так, в положении, когда контакты SB1.1 замкнуты, чувствительность к уровню освещенности максимальна, и фонарик включится только в полной темноте. Этот режим работы можно совмещать как с непрерывным свечением, так и с импульсным, устанавливаемым положением контактов в секции SB1.2 В положении, когда контакты SB1.1 разомкнуты, а уровень освещенности минимален, фонарик может включиться даже в тени или в пасмурную погоду.
Оба варианта установок позволяют использовать фонарик как лампу с автоматическим включением, например, в палатке.
Вторая секция выключателя SB1.2 задает режим световых импульсов, излучаемых фонарем (положение "маяк" либо "фонарик"). В режиме "маяк" светодиоды излучают короткие яркие световые вспышки.
Этот режим работы может быть использован для поиска, обозначения места или привлечения внимания. В положении "фонарь" светодиоды излучают яркий ровный белый свет, как и в обычном фонарике.
Фонарик питается от одного элемента типоразмера AAA напряжением 1,5 В, что очень удобно во время туристических походов, когда каждый грамм веса на счету.
Схема (рис.1) состоит из генератора коротких импульсов на элементах микросхемы DD1.1, DD1.2, буферных элементов DD1.3...DD1.6, электронного переключателя на транзисторах VT2...VT4 и разрядника на конденсаторе С2. Светодиоды HL1...HL16, расположенные на печатной плате в виде матрицы, периодически вспыхивают с высокой частотой. Включение фонарика осуществляется выключателем SB2.
Сразу после включения питания начинает работать генератор на элементах DD1.1 и DD1.2. Введением цепочки R2-VD1 в структуру генератора достигнуто получение на его выходе коротких положительных импульсов с более длинной паузой. Это необходимо для нормальной зарядки и разрядки конденсатора С2.
Допустим, после включения питания на выходе генератора появился широкий отрицательный импульс. Пройдя через элементы DD1.3, DD1.4 и дважды инвертировавшись, этот импульс открывает транзистор VT2 и подключает положительную обкладку конденсатора С2 к "+" питания.
Этот же импульс после однократного инвертирования элементом DD1.4 открывает транзистор VT4, подключая минусовую обкладку конденсатора С2 к общему проводу. Конденсатор С2 быстро заряжается.
После смены отрицательного импульса на выходе генератора коротким положительным транзисторы VT2, VT4 закрываются и удерживаются в закрытом состоянии на время действия положительного импульса. Этот положительный импульс длительностью около 10 мс с выхода 4 DD1.2 поступает через элементы DD1.5, DD1.6 на базу транзистора VT3 и открывает его. В результате заряженный конденсатор С2 подключается последовательно с источником питания к нагрузке из светодиодов HL1...HL16.
На короткое время к выводам светодиодов подключено удвоенное напряжение питания, т.е. около 3 В. Через светодиоды и токоограничительные резисторы R7...R22 течет ток, и светодиоды вспыхивают, освещая пространство перед собой. На выходе генератора снова появляется отрицательный импульс, который закрывает транзистор VT3, и процесс зарядки конденсатора С2 повторяется.
Таким образом обеспечивается периодическое зажигание светодиодов. Энергию вспышки светодиодов определяет емкость конденсатора С2 В данной схеме конденсатор накапливает заряд, достаточный для очень яркого свечения светодиодов.
Фотоэлемент BL1 и транзистор VT1 управляют включением-выключением генератора на микросхеме DD1, а следовательно, и включением светодиодов HL1...HL16. Секция выключателя SB 1.1 позволяет устанавливать чувствительность к уровню освещения. Когда SB1.1 находится в замкнутом положении (чувствительность максимальна), эмиттер транзистора VT1 подключен к общему проводу, и транзистор становится усилителем. Если в этот момент темно, фотодиод закрыт, и также закрыт транзистор VT1. Генератор автоматически включается, т.е. зажигается свет.
Когда BL1 освещен, на аноде фотодиода появляется положительный потенциал, который открывает транзистор VT1. Через VT1 на вывод 1 элемента DD1.1 поступает низкий логический уровень и блокирует работу генератора. В заблокированном состоянии генератор находится до тех пор, пока на фотодиод поступает хотя бы малый поток света, и генератор на DD1.1, DD1.2 включается только в полной темноте.
Если SB1.1 - в отключенном положении, фотодиод BL1 подключен через переход база-коллектор транзистора VT1 к входу генератора на DD1.1, DD1.2. Дополнительное усиление сигнала транзистором отсутствует. Это приводит к блокировке генератора слабым током фотодиода BL1 только при высоком уровне освещенности. Иными словами, даже незначительное затемнение фотодиода приводит к включению генератора на микросхеме DD1 и зажиганию светодиодов фонарика.
Вторая секция выключателя - SB1.2 - устанавливает режим работы генератора. Замыкание этой секции приводит к подключению резистора R3 параллельно R1, что вызывает уменьшение частоты генератора и вспышек светодиодов.
Устройство собрано на печатной плате из одностороннего стеклотекстолита размерами 55x85 мм. Чертеж платы представлен на рис.2, а расположение радиокомпонентов - на рис.3. Контакты для подключения батарейки взяты от старого пульта дистанционного управления телевизором.
Демонтировать их несложно, достаточно аккуратно разобрать пульт и вынуть контакты, которые находятся в пазах батарейного отсека. Контакты устанавливаются на печатной плате так, чтобы они надежно касались торцов батарейки, и запаиваются нейтральным безотмывочным флюсом. После установки батарейки она закрепляется с помощью тонкого одножильного медного провода, который припаивается к показанным на рис.3 контактным площадкам (рядом с батарейкой).
Перечень примененных в устройстве радиокомпонентов приведен в таблице. Микросхему 74НС14 можно заменить на 74LV14, которая работоспособна при очень низких напряжениях питания.
В этом случае длительность работы фонарика от одной батарейки увеличится. В фонарике используются светодиоды ARL-3014UWZ (белого цвета, повышенной яркости). Но возможна установка других светодиодов.
Главное, чтобы они были с повышенной яркостью свечения. В случае замены рекомендуется подобрать токовый режим светодиодов увеличением или уменьшением сопротивлений R7...R22.
Если использование фонарика в режиме фотореле не планируется, транзистор VT1 и фотодиод BL1 запаивать не нужно. Хочу заметить, что использование режима фотореле повышает общее потребление тока от батарейки, что также необходимо учитывать.
Для питания фонарика я использовал "свежий" элемент "GRUNDIG" (скорее всего, китайский) типоразмера AAA с напряжением (без нагрузки) 1,66 В (на этикетке - 1,5 В). При подключении элемента ток потребления в режиме "Фонарь" был 15 мА, в режиме "Маяк" - 9...10 мА. Чтобы расширить диапазон питающего напряжения "вниз", необходимо уменьшить сопротивления токоограничивающих резисторов до 15.20 Ом и одновременно уменьшить емкость разрядного конденсатора (иначе сгорят светодиоды) до 1500...2200 мкФ.
Автор: А.Лечкин, г.Рязань