[fnksb]

Я все надеялся, что подобный FAQ напишет кто-нибудь из специалистов в электротехнике, но поскольку они молчат (только dsche сделал интересную инструкцию по драйверам, но она немного о другом) – попробую написать сам. Потому что надоело отвечать на одни и те же вопросы.
Заранее прошу прощения за ряд упрощений (особенно по форме подачи информации).


В 99% однобатареечных фонарей на 1*18650 стоит линейный или понижающий драйвер. Исключений – т.е. моделей с более сложным повышающее-понижающим драйвером – очень мало. Навскидку могу вспомнить только Зебры, Спарки и Предаторы, плюс некоторые экзотические кастомы и лего-сборки. Поэтому далее речь пойдет именно о линейных/понижающих схемах.

Upd2018: Сейчас таких "исключений" стало больше - все фонари на 1*18650 и 6/12 вольтовых диодах (XHP35, XHP50, XHP70, MTG2) работают на повышающем драйвере, к ним все сказанное ниже не относится!


Итак, что у нас происходит в стандартном фонаре на 1*18650 с понижающим/линейным драйвером?

С одной стороны у нас есть диод. Обычно это XP-L/XP-L2, XM-L/XM-L2, XP-G/XP-G2 и т.п. То есть «трехвольтовый» диод, рабочее напряжение которого составляет ~2.7-3.5V. Чем выше ток – тем выше будет необходимое диоду напряжение (Vf).


С другой стороны у нас одна батарея 18650, рабочее напряжение на которой изменяется в диапазоне от 4.2 до 3V, в зависимости от степени разряженности и от нагрузки. Чем выше ток - тем сильнее будет проседать батарея; чем лучше батарея - тем меньше она будет проседать при высоком токе.


Разрядные графики хорошей батареи на разных токах.


Сравнение разрядных графиков хорошей и посредственной батарей на токе 3А


Между батареей и диодом находится драйвер, понижающий или линейный. Т.е. он так или иначе умеет понижать напряжение, но не умеет его повышать.

Кроме того, во всей этой схеме есть еще разные пружинки-проводки-кнопки, на которых падает какое-то напряжение. Чем выше ток – тем больше падает. И что-то теряется на самом драйвере, это так называемое "превышение", нужное ему для работы (опять же, обычно чем выше ток - тем большее превышение нужно драйверу).

В итоге: вся эта схема замечательно работает до тех пор, пока "входящее" напряжение, т.е. напряжение на батарее минус потери на контактах и драйвере будет выше, чем нужное диоду на данном токе.


Как только "напряжение на батарее минус потери" сравняется с Vf диода и начнет уменьшаться дальше – напряжение на диоде тоже поползет вниз. А вместе с ним начнет снижаться и ток на диоде, и его яркость. Фактически, драйвер перестанет работать как стабилизатор тока, превратиться просто в дополнительную перемычку между батареей и диодом.
_______

Пример 1: мы хотим подать на диод ток 3А, Vf диода на таком токе допустим 3.4V, на драйвере теряется 0.2V, на контактах еще 0.2V. В итоге фонарь будет выдавать стабилизированную яркость до тех пор, пока напряжение на батарее под нагрузкой не упадет до 3.8V, потом яркость начнет плавно снижаться.

Пример 2: Другой фонарь, с худшим драйвером и худшей кнопкой. Мы хотим подать на диод те же 3А, Vf диода те же 3.4V, но на драйвере теряется уже 0.5V, на контактах еще 0.5V. В итоге фонарю для стабилизации потребуется 4.4V –а значит, даже самый лучший и полностью заряженный аккумулятор в принципе не сможет обеспечить такой ток на диод, он сразу начнет снижаться.

Пример 2А: в том же фонаре даем на диод всего 1.5А, Vf диода составит уже 3.2V, на драйвере и контактах упадет в сумме ~0.5V, следовательно у нас будет стабилизация до напряжения на батарее (под нагрузкой) в 3.7V. К тому же и просадка батареи на таком токе будет существенно меньше.


А теперь – выводы:

- На мощных фонарях на 1*18650 для высокой яркости в турбо-режиме необходимо тщательное внимание к деталям. Хороший аккумулятор с высоким разрядным графиком, хорошая кнопка и пружинки с низким сопротивлением, хороший драйвер и даже хороший диод способны изменить ситуацию на те самые десятые доли вольта, которые обеспечат стабилизированную работу. Или, напротив, какой-то один некачественный компонент способен вывести из стабилизации всю схему, сделав турбо-режим более слабым или вообще недоступным.
Поэтому кастомщики и «вылизывают» свои фонари, стараясь снизить все потери и выиграть на каждой мелочи - здесь это действительно важно. Особенно если это сверхмощный фонарь с очень высокими токами, который "танцует" на самой грани потери стабилизации.

- По той же причине в фонарях на 1*18650 зачастую некорректны результаты измерений тока мультиметром, особенно плохим - он (в первую очередь его щупы) добавляет в схему то самое "критичное" дополнительное сопротивление, которое приводит к провалу "входящего" напряжения ниже Vf диода, т.е. к общему снижению тока. Поэтому к результатам замеров тока в мощных режимах следует относиться очень осторожно, особенно если вы не уверены в качестве щупов.

- Фонари на 1*18650 позволяют сравнительно безопасно использовать незащищенные батареи, поскольку сам диод будет исполнять роль ограничителя разряда аккумулятора. При сильном разряде батареи (еще задолго до заветных 3V) «входящее» напряжение достигнет Vf диода и они вместе начнут ползти вниз, т.е. яркость диода начнет заметно снижаться.
Более того - в особо мощных фонарях использование незащищенных аккумуляторов даже предпочтительнее, поскольку на защите (особенно некачественной) тоже будут какие-то дополнительные потери, приводящие к более ранней потере стабилизации.
Правда, на слабых режимах диод еще будет нормально работать, т.е. теоретическая возможность посадить аккумулятор до 2.5V и даже ниже сохраняется - но для этого обычно нужно надолго оставить фонарь без присмотра. Во избежание переразряда батареи лучше сразу после заметного снижения максимальной яркости ставить аккумулятор на зарядку, или использовать фонари с индикацией разряда батареи.

- Аккумуляторы Panasonic NCR (3100, 3400), отличающиеся низкой разрядной кривой и запасом существенной части энергии в диапазоне напряжений 2.5-3.5V, в таких фонарях в принципе не смогут отдать полную емкость на высоких токах. Фонарь будет ярко светить только до 3.2-3.5V на батарее, а это только 50-80% емкости данного аккумулятора (а на очень высоких токах - еще меньше). Зато и риска переразрядить такой панасоник в однобатареечной схеме почти нет, даже на слабых режимах - под конец разряда яркость будет долго-долго и плавно-плавно уменьшаться.

- Стабилизация в понижающих/линейных схемах очень сильно зависит от Vf диода, и большинство мощных фонарей на 2.8-3.5А и одиночном диоде типа XM-L2/XP-L даже теоретически не смогут вытянуть стабилизированный турбо на полуразряженном аккумуляторе. Качество аккумулятора скорее будет влиять уже не на стабилизацию - а на то, насколько быстро и сильно фонарь потеряет в яркости.
А вот у триплов и квадриплов светодиодов существенно ниже Vf, что позволяет на нормальной батарее стабильно работать на высокой яркости почти до самого конца. Но и упустить аккумулятор в переразряд на триплах-квадриплах проще, даже на 2.5-2.7V они еще довольно яркие - поэтому желательно наличие продуманной отсечки после 2.5-2.7V или внятной индикации разряда.


Зависимость тока, яркости и рабочего напряжения для одиночного XP-L и трипла XP-G2. Например, при напряжении 2.9V среднестатистический XP-L сможет работать не более чем на 900mA (~400 лед-люменов), а трипл - на 2400 mA (~1000 лед-люменов).
Для светового потока в ~1000 лм XP-L нужно 3.35V, а триплу для 1500 лм достаточно 3.05V


PS_________________
Еще раз подчеркну, что речь идет об обычных фонарях с понижающим/линейным драйвером при работе от 1*18650. В других ситуациях логика работы может быть иной (например, если в тот же фонарь мы ставим 2*Li-Ion, то крайне желательно использовать защищенные аккумуляторы.)

На фонари с директ-драйвом в общем и целом эта схема тоже распространяется, но там по умолчанию нет стабилизации. Отдаваемый диодом свет регулируется именно напряжением батареи, в соответствии с Vf диода. Поэтому ярче всего в директ-драйве работают триплы-квадриплы, у которых существенно меньше Vf, чем у одиночных диодов.


PPS_________________
И еще один важный момент – вся эта схема находится в постоянном взаимодействии. Например, на высоком токе диод нагревается, Vf при этом снижается – значит, нагретый фонарь будет лучше держать стабилизацию, чем холодный. С другой стороны, нагрев будет приводить к увеличению сопротивления, т.е. потерям на контактах (ну и к снижению светового потока из-за нагрева, конечно).

__________________________

Уточнения и исправления приветствуются

[Sergey@yeisk]

Предлагаю ввести плашку "Авторизованный FAQописец"

[Virgo_Style]

 Сообщение от fnksb :

В 99% однобатареечных фонарей на 1*18650 стоит линейный или понижающий драйвер.

Гм. Я что-то пропустил и директ-драйв [с режимами] решительно и бесповоротно вышел из моды? %)

[Sergey@yeisk]

 Сообщение от Virgo_Style :

Я что-то пропустил и директ-драйв [с режимами] решительно и бесповоротно вышел из моды?

В таких изделиях стоит "понижающая кнопка" с аццким сопротивлением

[fnksb]

 Сообщение от Sergey@yeisk :

Предлагаю ввести плашку "Авторизованный FAQописец"

Спасибо, я каждый раз надеюсь, что это последний
Правда, за отпуск аж три написал, в процессе пляжеваляния и самолетосидения. Осталось к еще одному картинок наделать...

 Сообщение от Virgo_Style :

Гм. Я что-то пропустил и директ-драйв [с режимами] решительно и бесповоротно вышел из моды? %)

так и знал, что что-то забуду

[selenopolis]

Классно все написал, понятно любому гуманитарию. Спасибо большое!

[NazarSunrise]

большое спасибо, давно ждал такого фака, завтра буду ознакамливатся, что б меньше вопросов задавать

[fnksb]

selenopolis,

 Сообщение от selenopolis :

Классно все написал, понятно любому гуманитарию.

Я текст на kalem тестировал в самолете
Ей же спасибо большое за исправление особо неудачных и заковыристых моментов.

[kalem]

Да, я тоже молодец

[NazarSunrise]

и Тебе спасибо ))

[Dali]

 Сообщение от fnksb :

поскольку на защите (особенно хреновой)

Не совсем литературное слово в данном контексте.

[fnksb]

Dali,

я пытался как-то объединить понятия "плохой" и "дешевой", намекнув, что не стоит в хорошие фонари ставить аккумуляторы с ноунейм-защитой непредсказуемого качества, лучше уж сразу незащищенные использовать.
Но ОК, заменю на более корректное слово.

[blindnick]

 Сообщение от fnksb :

Итак, что у нас происходит в стандартном фонаре на 1*18650 с понижающим/линейным драйвером?

http://intl-outdoor.com/1a-...
понижающе-повышающий драйвер. ценник больше народного линейника, не так известен, как форумная понижайка, но в природе существует

[fnksb]

blindnick,

 Сообщение от blindnick :

http://intl-outdoor.com/1a-2755v-buc...ard-p-674.html
понижающе-повышающий драйвер. ценник больше народного линейника, не так известен, как форумная понижайка, но в природе существует

Драйвер я знаю, но есть ли на нем серийные фонари?
Я с китайскими понижай-повышайками только Соларфорсы встречал. И то только на сайте.

К тому же он, как и большинство брендовых, с защитой от переразряда

[John Jack]

 Сообщение от fnksb :

т.е. яркость диода начнет заметно снижаться.

Тут стоит сказать. что уменьшается не яркость (которая может уменьшаться много от чего), а потребляемая светодиодом мощность. От севшего аккумулятора с небольшим напряжением светодиод будет светить слабо и долго, пока аккумулятор окончательно не сядет.

 Сообщение от fnksb :

но есть ли на нем серийные фонари?

MG L-mini. Фонарь устарел, но запас драйверов, похоже, остался. Печаль в том, что драйвер всего на один ампер без возможности увеличить ток, а на одном ампере современным светодиодам повышение напряжения просто не нужно. Во времена XR-E же это было очень круто.

 Сообщение от fnksb :

т.е. если во главу угла ставить стабилизацию - то в ряде случаев логично ставить первый XM-L.

Или уменьшить ток чтобы сохранить яркость прежней

[fnksb]

 Сообщение от John Jack :

MG L-mini.

Так вот он откуда. А я все думал - что за странный драйвер, кому это нужно...

[blindnick]

 Сообщение от fnksb :

А я все думал - что за странный драйвер, кому это нужно...

а нужно это в фонариках, где 350...450 ледлюмен - вполне адекватный свет. и 3 часа от панасоника с полной стабилизацией тока.

сколько вытянет XM-L2 с линейником? хотя пример неудачный, есть же XP-G2, который можно питать током 1А при напряжении менее 3В... что там линейник сделает с лишними 1...1,2 В?

[Tamagotchi]

 Сообщение от fnksb :

Хотя все равно ведь там защита батареи на драйвере, т.е. до 2.5 все равно высосать не даст.

Высасывайте на здоровье https://forum.fonarevka.ru/...

[Tamagotchi]

 Сообщение от fnksb :

правда, у нас встает вопрос, что делать с обычными непанасониковыми батареями

Если надо могу прошивку с отрубоном на 2,75 сделать, но смысл? Таких драйвером и так много.

[fnksb]

Кину сюда полезную ссылку на тесты galex, касающиеся поведения линейного драйвера после рубежа в 3V
https://forum.fonarevka.ru/...

хм-л т6 + стоковый линейник 8х7135 с фаста с 2 группами режимов.
2.8В - срыв в лоу режим с индикацией разряда (мигание ок. 1 раз в сек) - 5мА
2.36В (диод еще различимо тлеет и моргает) - 2,1мА
2.25В (кристалл перестает светится) - 1,9мА (это уже жрет сам контроллер)
2.14В - 1.7мА
1.93В - 0,33мА
1.5В (вся электроника вырубается, из потребителей остается лишь резисторы делителя напряжения) - 0,1мА
таким образом ,с момента включения индикации у нас есть не так уж много времени (несколько часов) чтобы разрядить оставшиеся 0,05В до разрешенных 2.75В током 4-5мА (учитывая, что при 2,8В в аккумуляторе уже почти не осталось емкости)
если забыть такой фонарь на пару дней - гарантированно имеем переразряженный в хлам аккумулятор

С понижающим драйвером будет схожая картина. Поэтому пользоваться незащищенными аккумуляторами можно (и нужно) - но оставлять фонарь догорать без присмотра не стоит. Начала падать яркость - ставим на зарядку.
Для надежности можно использовать аккумуляторы от Панасоника, с разрядом до 2.5V. Такой аккум будет оооочень долго ползти до критического рубежа - токи мизерные, а запас емкости между 3 и 2.5V большой.