[Mingan]

Добрый день, господа форумчане!

Я специализируюсь на вторичной оптике светодиодов (расчет), недавно решил сделать свой собственный фонарик, который давал бы равномерно освещенное круглое пятно с угловым размером градусов в 60. Ниже представлены результаты моих изысканий. Топик создаю с целью получить ответы на некоторые возникшие у меня вопросы + послушать критику и мнения.

Итак, за основу был взят "российский фонарик компании Яркий луч". В кавычках - потому что есть сильное подозрение, что сделано все было на самом деле в Китае. Куплен, соответственно, давным давно в какой-то "Карусели" или еще чем-нибудь от X5 Retail за 50 рублей. От внутренностей были оставлены место для 2 АА батареек с контактами, починена кнопка. Далее, внутрь была впихнута питающая схема на DC-DC конверторе MAX1678, делающая чуть больше 100 мА от двух батареек вне зависимости от их разряженности, снаружи прикреплен светодиод Cree XPG и на него посажена на вторичная оптика. Вторичную оптику вытачивали на токарном станке без ЧПУ два человека - один диктовал координаты, второй крутил микрометрические винты в течение нескольких часов , потом все шлифовалось шкурками и пастой гои. Сама вторичная оптика посажена на силиконовый герметик по краям.

Результат работы приведен на фотках ниже. ТТХ - >16 часов непрерывного свечения от двух батареек АА. Количество люмен я лично оцениваю как >30. Да, согласен, мало - проблема в том, что MAX1678 была выбрана исключительно из-за наличия в магазинах, через неделю в наш дурацкий город приедут заказанные мной нужные компоненты и я соберу драйвер на lm2621, будет интереснее. По поводу вторичной оптики - качество освещения в скором времени тоже улучшится, т.к. найден станок с ЧПУ и алмазным резцом. Рассчитанная линза формирует прекрасное распределение освещенности (как показывают результаты моделирования в TracePro), проблема была исключительно в производстве.

Теперь вопросы.
1. Правильно ли я понимаю, что идеальная питающая схема должна включать DC-DC ковертор и какую-нибудь управляющую микросхему типа attiny85 (для разных режимов работы)?
2. Как вам идея незащищенной вторичной оптики? С одной стороны, оргстекло - штука крепкая, и дополнительная плоская стекляшка с потерей еще 8% светового потока не радует. С другой стороны, может я в чем-то не прав?
3. Не вопрос, но в целом - хотелось бы услышать ваше мнение о данной поделке. Будем считать моей конечной целью создание универсального фонарика со сменной вторичной оптикой, имеющего низкую себестоимость (<500 рублей). Само собой, корпус должен быть алюминиевым, но этим вопросом пока что заниматься не буду, пока дело не дошло до прототипирования.

[dgin]

а почему столько концентрических окружностей в хотспоте и что собственно освещаем?

[RN4HKK]

Столько энергии и возможностей, осталось направить в нужное русло. Интересно послушать мнение Lux-RC. Он тут главный специалист по хитрым оптическим системам.

[dsche]

Вопрос один:



Если вам просто нужен фонарь – для себя – с такой странной формой засветки – респект и уважуха. Поставить задачу и решить её – это всегда здорово.

Если же вы в самом деле хотите сделать фонарь за 500 рублей – я не понимаю, как это вам удастся. Это нарушит законы физики. 500 рублей будет стоить только хороший стабилизатор, или только хороший корпус, хороший стабилизатор в хорошем корпусе будет стоить 1000 рублей – без диодов и без оптики.

[Mingan]

"а почему столько концентрических окружностей в хотспоте и что собственно освещаем?"

"Если вам просто нужен фонарь – для себя – с такой странной формой засветки"

Ответ: Угловой размер пучка 60 градусов выбран мной из следующих соображений - если я ночью выхожу из палатки или лезу в погреб за банкой соленых помидор, то узкое пятно мне не нужно. Вот и взял побольше - 60 градусов. Концентрические окружности появились из-за неточности изготовления. Следующий вариант будет сделан на более точном станке с ЧПУ - уверен, что конц. окружности пропадут. В целом я думаю о варианте со сменной вторичной оптикой (накручивающейся или защелкивающейся) - тогда получим универсальное решение, которое и узкий луч дает, и широкую засветку, если нужно. Я могу рассчитать любую линзу, хоть квадратик будет делать - кандидатскую на эту тему защитил )

"Если же вы в самом деле хотите сделать фонарь за 500 рублей – я не понимаю, как это вам удастся. Это нарушит законы физики. 500 рублей будет стоить только хороший стабилизатор, или только хороший корпус, хороший стабилизатор в хорошем корпусе будет стоить 1000 рублей – без диодов и без оптики."

О цене стабилизатора: 160 руб за MAX1678+40 руб на прочие кондеры иже с ними. Если собирать на основе lm2621 и attiny85 - получим те же 200 руб. И это в розницу. А если говорить про опт - уложусь в 150 руб. Другое дело, что я пока что не вывел формулу "идеального драйвера". Не подскажете, на основе чего именно его имеет смысл строить? Откуда берутся 500 руб?

О цене корпуса - пластиковый корпус стоит несколько десятков рублей. Алюминиевый, разумеется, существенно дороже. Вполне возможно, что здесь вы правы. Не подскажете, кстати, у кого можно заказать изготовление прототипа, а также производство небольшой партии (500-1000 шт.)?

[dgin]

если я ночью выхожу из палатки или лезу в погреб за банкой соленых помидор

ну так и покажите фото с банкой помидор, освещенных этим фонарем.

[RN4HKK]

Сколько линзу не точи - концентрические круги никуда не денутся.

[dsche]

Mingan, на вас сейчас покатятся бочки (из под помидор в том числе) – пожалуйста не принимайте всерьёз, фонарёвщики люди с прибабахом, т.е. это нормальная реакция на новичка.

В том, чтобы сфокусировать в квадратик – доблести нет, это стандартная функция любого линзовика. Вот сделать маленький кружочек – это да, это реальный вызов.

В своём расчёте стоимости вы делаете вот какую принципиальную ошибку: не учитываете своё время и стоимость оборудования.

$20 за драйвер – это минимальная цена для кастома, $50 – обычная.

"Театральный" свет, который вы сделали (равномерный в идеале круг с чёткой границей) не вполне удобен в реальной обстановке.

Для меня почти-идеалом для "ходить за палатку" будет что-то такое:



Для других приложений нужно другое

Корпус для начала лучше взять готовый (иначе вы рискуете отдать все деньги на изготовление партии, которая никогда не будет распродана)

[Жуков]

Странная форма линзы для 60 градусов, почему именно линза а не TIR оптика?

 Сообщение от Mingan :

1. Правильно ли я понимаю, что идеальная питающая схема должна включать DC-DC ковертор и какую-нибудь управляющую микросхему типа attiny85 (для разных режимов работы)?

Не обязательно иметь несколько режимов, но желательно, Добиться этого можно не только с помощью контроллера. Хороший токовый стабилизатор (драйвер) лучше конечно купить.

 Сообщение от Mingan :

2. Как вам идея незащищенной вторичной оптики? С одной стороны, оргстекло - штука крепкая, и дополнительная плоская стекляшка с потерей еще 8% светового потока не радует. С другой стороны, может я в чем-то не прав?

А не только у Вас так получилось, что оптика не защищена. Лично мне защита оптики необходима.

 Сообщение от Mingan :

3. Не вопрос, но в целом - хотелось бы услышать ваше мнение о данной поделке. Будем считать моей конечной целью создание универсального фонарика со сменной вторичной оптикой, имеющего низкую себестоимость (<500 рублей). Само собой, корпус должен быть алюминиевым, но этим вопросом пока что заниматься не буду, пока дело не дошло до прототипирования.

Фонарик прикольный, вот собственно и всё. Вы очень много сил потратили на создание линзы, но реально, в таком виде, фонарь мало кому понадобится.
Простите, это лишь моё мнение.

[Mingan]

 Сообщение от RN4HKK :

Сколько линзу не точи - концентрические круги никуда не денутся.

Что-то я этот комментарий не понимаю. Светодиод - некогерентный источник излучения. Следовательно, никаких интерференционных картин никогда не появится. Следовательно, если изготовить поверхность по заданному чертежу с достаточной степенью точности (порядка 20-30 микрон будет более, чем достаточно), то картинка будет один в один как при численном моделировании. При моделировании у меня кругов нет

 Сообщение от dsche :

Вот сделать маленький кружочек – это да, это реальный вызов.

Согласен. Здесь все зависит от размеров вторичной оптики. При очень больших размерах - если оптический элемент сделать в 3 см высотой - я берусь сфокусировать пучок в конус 5 градусов при вершине. Единственное - фонарик с узким пучком - очень узко специализированная штука, на мой взгляд.

 Сообщение от dsche :

В своём расчёте стоимости вы делаете вот какую принципиальную ошибку: не учитываете своё время и стоимость оборудования.

Я делаю расчет с позиции производства. При производстве паяние smd-компонент на плату стоит очень дешево. Штамповка корпусов, литье вторичной оптики - все эти вещи будут заложены в себестоимость, разумеется. Но сначала нужно определиться с начинкой, она вносит основной вклад в цену.

 Сообщение от dsche :

Для меня почти-идеалом для "ходить за палатку" будет что-то такое:

Я так понимаю, вас устраивает что-то вроде гауссового распределения? Не подскажете более точные характеристики? Расстояние до стены, диаметр кружка по полуспаду?

 Сообщение от dsche :

Корпус для начала лучше взять готовый

Так и делаю пока что.

 Сообщение от Жуков :

Странная форма линзы для 60 градусов, почему именно линза а не TIR оптика?

Наверное, честный ответ будет такой. Недавно мы разработали метод расчета вторичной оптики с двумя асферическими поверхностями. Фишка в том, что использовании этого метода получается высокая световая эффективность (80-90%, под эффективностью оптики понимаю отношение вышедшего из оптического элемента светового потока к потоку, издученному светодиодом). При малых и средних угловых размерах освещаемой области такая световая эффективность ранее была достижима только с использованием ТИР-оптики. Вот и хотелось проверить, как оно на самом деле работает . Еще один камень в сторону ТИР - мой опыт говорит, что ТИР-оптика как правило имеет б'ольшие габаритные размеры, нежели традиционная. Правда в этом примере линза тоже здоровая. Но только потому, что вытачивали сами знаете как - чем больше линза - тем проще выточить.

 Сообщение от Жуков :

Не обязательно иметь несколько режимов, но желательно, Добиться этого можно не только с помощью контроллера. Хороший токовый стабилизатор (драйвер) лучше конечно купить.

Да я понимаю, что DC-DC конвертер необходим. Только какой лучше никак не пойму. Не подскажете оптимальное решение?

 Сообщение от Жуков :

А не только у Вас так получилось, что оптика не защищена. Лично мне защита оптики необходима.

Ну, защитить оптику при узком луче не сложно. Учту.

[dsche]

 Сообщение от Mingan :

Единственное - фонарик с узким пучком - очень узко специализированная штука, на мой взгляд.

Так и есть, использовать его в реальной жизни затруднительно (кроме охоты с оптикой вероятно). Но это именно то, о чём просят любого производителя фонариков. Постоянно. Требуют самую узкую оптику из возможных. Такой фонарь нефункционален, но у него всегда будет покупатель.

 Сообщение от Mingan :

Я так понимаю, вас устраивает что-то вроде гауссового распределения?

Математически колокол достаточно узкий (левая колонка)



Глазом всё воспринимается по другому , конечно – ну и плюс мы светим вдаль, поэтому при некотором везении мы получаем равномерную освещённость и под ногами, и на расстоянии 50 метров

Ну и про потери на стекле тут скажу – можно весьма бюджетно положить просветляющее покрытие.

 Сообщение от Mingan :

DC-DC конвертер необходим. Только какой лучше никак не пойму

По питанию же надо смотреть (и не стоит пытаться сделать на все питания сразу)

Возможно, при питании от LiIon линейник окажется наилучшим решением

[Mingan]

Оптику под вашу задачу я посчитаю, после изготовления бимшоты выложу, не вопрос. А вот по поводу питания - какой источник считается самым хорошим в фонариках? Я использовал 2 АА, т.к. уже был корпус под них, но это явно дурацкий вариант. LiIon - подразумевается батарейка типа пальчиковой, только толще, на 3,7 В и перезаряжаемая? Это оптимальный вариант?

И вопрос по поводу просветляющего покрытия - а какова стоимость таких стеклышек?

И еще вопрос. Какой источник света предпочтительнее по световой температуре - теплый или холодный?

[dsche]

Вы сейчас на очень опасную почву вступаете, эти вопросы – порождают религиозные споры неиллюзорной мощности. Попытаюсь ответить за два лагеря.

 Сообщение от Mingan :

какой источник считается самым хорошим в фонариках?

Есть племя, которое считает наилучшим питание от широкораспространённых элементов AA

Есть враждующие с ними люди, отдающие предпочтение LiIon 18650

 Сообщение от Mingan :

Какой источник света предпочтительнее по световой температуре - теплый или холодный?

Опять таки есть люди, заверяющие что тёплые источники света исторически сопровождали человека на его пути из пещер и дебрей

Другие уверяют, что это бабушкины сказки и холодный свет ярче и безжалостней разрушает тьму

 Сообщение от Mingan :

а какова стоимость таких стеклышек?

А вот это скажу. $2-5 примерно, от размера и прочих параметров

[Зулус]

При такой форме линзы её легко повредить,понимаю что это не принципиально но все же.Хуже что эта сильно выпуклая линза портит вид фонаря,который как я понял,планируется изготовлять на продажу.Если отказ от такой линзы не возможен по религиозным соображениям,надо как то найти способ утопить её поглубже))
Если это конешно не повлияет на скорость)

[Жуков]

 Сообщение от Mingan :

Наверное, честный ответ будет такой. Недавно мы разработали метод расчета вторичной оптики с двумя асферическими поверхностями. Фишка в том, что использовании этого метода получается высокая световая эффективность (80-90%, под эффективностью оптики понимаю отношение вышедшего из оптического элемента светового потока к потоку, издученному светодиодом). При малых и средних угловых размерах освещаемой области такая световая эффективность ранее была достижима только с использованием ТИР-оптики. Вот и хотелось проверить, как оно на самом деле работает

Он оно чё! Скажу Вам, так же честно, опыт почти удался (кольца немного портят), интересно, как бы получилось с диодом XM-L. Если у Вас получится собрать его в пучёк 10гр - я буду поклонником Вашего расчета.
А я думаю, что там такое на фотке, не обман ли оптический, а оказывается, асферическая поверхность не только снаружи, но и внутри, перед диодом
Надо Вам познакомится с Lux-RC.

 Сообщение от Mingan :

Да я понимаю, что DC-DC конвертер необходим. Только какой лучше никак не пойму. Не подскажете оптимальное решение?

Для опытных образцов - линейники, дёшево, без проблемно, однозначно работают, просты как паровоз, доступны.
Для производства... "драйверы" совершенствуются постоянно, дойдёт до производства - будет тема для обсуждения.

 Сообщение от dsche :

Но это именно то, о чём просят любого производителя фонариков. Постоянно. Требуют самую узкую оптику из возможных. Такой фонарь нефункционален, но у него всегда будет покупатель.

Тут ещё в том дело, что выпускаемая оптика делается не для фонариков, а для общего освещения, поэтому узкой её назвать сложно.

 Сообщение от dsche :

Вы сейчас на очень опасную почву вступаете, эти вопросы – порождают религиозные споры неиллюзорной мощности.

Согласен полностью, однако часто разверну немного.
АА - доступны, Литий - обладает большей мощностью и легче отдает её (токи разряда выше).
Холодный свет - ярче, теплый - приятнее.

[alpg88]

по моему ничего, как для первого раза, конечно эстетов светового пятна не удивиш, но уверен когда вылезете ночю из палатки по нужде, или в погреб пoлезете, фонарь все будет прекрасно освещать, и кольца мешать совем не будут, если вообще их заметиte.
самое главное опыт получили, увидеть как не надо делать тоже не плохой результат.
насчет драиверов, вы в правильное место зашли, здесь не мало толковых людей которые делают драйвера, китай рядом не стоит.

так же солидарен с товарищем Жуковым, если хм-л в 10* или меньше соbерете, будy не только поклонников ваших расчетов но и купил бы у вас пару тройку линз таких.

[gregori1980]

Есть большой глобальный опыт создания фонарей и накатанные пути практического применения. Типы фонарией, типы оптики, питания и т.п. Думаю нужно больше времени посвятить изучению, читать обзоры с разбором фонарей. Сразу мышление войдет уже в накатанную колею и побежит дело гораздо быстрее и эффективнее. Но это не значит, что нужно ограничивать свою фантазию и мышление, рамками уже изученного! Есть уже и накатанные способы защиты линз (типы углубления их в корпус и т.д.), множество "народных" обглоданных до костей драйверов с высоким уровнем эффективности и прочими достоинствами. И так же, есть множество удобных разнофаеров и иже с ними, практически готовых к моддингу и совершенствованию. Есть и отражатели и линзы и дропины и много всего интересного, что обладает высокими характеристиками и уже испытанными. а уже на этом всем можно собрать что-то новое и интересное). К сожалению, не у всех есть производственный потенциал, так что Вы один из немногих счастливчиков!)))). Очень хорошо с широким освещением справляются Зебростроители и линзы у них очень не плохие, не без своих минусов конечно, и эффективность электроники близка к идеалу, и высокие показатели герметичности и износостойкости, а какие у них габариты........ м...... песня......). Для того что бы быть интересным фонарестроителем, нужно идти не только в ногу со временем, но и опережать его хоть на один шаг! Фонарь - это комплексный продукт, эффективность оптики идет рука об руку с эффективностью электроники, с эффективностью питания, ну и кому то конечно важен еще и дизайн (я не вхожу в эту категорию :-) для меня важна функциональность).

[Mingan]

Итак, выводы, которые я сделал. По элементам питания идеально будет, если использовать универсальный вариант - когда поддерживаются и АА, и ICR18650.

По драйверу - явно необходимо вместе использовать и микроконтроллер, и DC-DC конвертер. Так как рабочее напряжение XPG ~3 Вольт, то нужно использовать SEPIC схему, которая будет работать как на повышение, так и на понижение напряжения, в зависимости от источников (2АА или ICR18650, соответственно). Тем не менее, еще раз задам вопрос - какой конкретно DC/DC конвертер выбрать? Вариантов тьма, может быть что-то уже зарекомендовало себя?

 Сообщение от Жуков :

интересно, как бы получилось с диодом XM-L. Если у Вас получится собрать его в пучёк 10гр - я буду поклонником Вашего расчета.

Насчет 10 градусов - тут скорее TIR нужно использовать - слишком узко - 2 асферики это с трудом вытянут, да еще у XML излучающее тело большое. По эффективности TIR наверняка лучше будет. Я завтра проверю оба варианта.

 Сообщение от Жуков :

Для производства... "драйверы" совершенствуются постоянно, дойдёт до производства - будет тема для обсуждения

Как уже говорил, будем считать, что до производства не так далеко. Сейчас проходит стадия построения прототипа и одновременно с этим исследуется рынок. В случае положительного решения производство вполне возможно. Поэтому остро стоит вопрос выбора оптимального DC-DC конвертера, на котором можно будет строить драйвер. Пока что остановился на lm2621, но если кто-нибудь может посоветовать что-нибудь получше - подскажите.

[Жуков]

 Сообщение от Mingan :

Пока что остановился на lm2621, но если кто-нибудь может посоветовать что-нибудь получше - подскажите.

На сегодняшний день нет ничего лучше этого по эффективности.

[dsche]

 Сообщение от Mingan :

универсальный вариант - когда поддерживаются и АА, и ICR18650

Вот вы и попались.

Сегодня нет НИ ОДНОГО драйвера, который имел бы пристойную эффективность как buck|boost, поддерживал бы ОДНИ И ТЕ ЖЕ режимы как в повышающей, так и в понижающей части и стоил бы меньше $50

Удивлены?