Велофара на трёхваттном светодиоде Luxeon

Для начала: про что здесь не сказано

Как вообще оценивают велосипедные фары

(Что значит "самая яркая"; почему не взять стоваттную лампу и аккумулятор от Камаза; как наиболее объективно сравнить две фары)

Преимущества/недостатки светодиодов по сравнению с другими источниками света

Точные характеристики Luxeon-ов

Lumileds.com даёт точные данные про свои диоды, соответственно их классу (bin). Читайте и обрящете.

Зачем и как подавать на светодиод постоянный ток (а не просто к батарейке подключать)

Простое решение - резистор; хорошее решение - специальный регулятор

Какие бывают аккумуляторы, как они себя в разных условиях ведут, как за ними ухаживать

Какую выбирать оптику (неудачная фокусировка света - и Вы теряете больше половины драгоценной мощности)

Что предлагает индустрия

В 2000 году фирма Lumileds выпустила белые светодиоды, рассеивающие мощность 1 ватт и излучающие около 20 люменов света. Ещё через то ли год, то ли два появились светодиоды мощностью 5 и 3 ватт. Прошло пять лет, а велоиндустрия только начинает принимать их на вооружение: есть некоторое количество фар на Luxeon 1W, и почему-то мало на Luxeon 3W. На момент написания (октябрь 2005) я знал только двух производителей, использующих Luxeon III:

• Vega от Light and motion. Наверное хорошая вещь, только не за свою цену (около 200 долларов). На такие деньги можно купить галогенную фару с Li-Ion батареей, которая будет при той же массе светить ярче (или дольше). Даже кроме цены, кое-что вызывало во мне протест:
  • Тонкая длинная ножка, на которую фара крепится к рулю. Наверное, специально чтобы было легче отломать.
  • Собственный "интегрированный" Ni-Mh аккумулятор. То есть, когда он через 500 циклов сдохнет, фару можно выбрасывать, а также нельзя взять запасной. Особенно отталкивающе это смотрелось в рекламе: "Вам не придётся заботиться о дорогих и низкокачественных стандартрых аккумуляторах!"
• Solidlighs, действительно очень solid (крепкая), Li-Ion аккумулятор (а не забывайте, что в хороших фарах стоимость аккумулятора составляет половину), хотя тут цена уже совсем зашкаливала (больше 300 евро).

Добавились позже:

• Dinotte Lighting, очень компактные фары на 3W и 5W диодах с отдельным аккумулятором.
• Blackburn System X, 3 режима яркости

Фар с Luxeon I существует уже не три штуки (гораздо больше), но этот один ватт выдаёт меньше света, чем стандартная галогенка с лампочкой 2.4 ватта (Sigma Ellipsoid, CatEye 1600, Trelock LS500). На меньшее соглашаться не хотелось.

Есть производители - например, "мэйнстримовый" CatEye, или безусловно лучший в своём классе Lupine, которые предлагают фары с двумя и больше трёхваттными диодами. Непонятно почему именно 1 х 3W оказалась редкой комбинацией.

Когда мне наконец захотелось сделать своими руками что-нибудь материальное, я собрался изучить опыт предшественников, и вот что нашёл:

• Suzy Jackson, она сама сделала такую фару, которая выглядит лучше некоторых промышленных. (Эта Suzy ещё, к примеру, сделала себе четыре велосипедных рамы.)
• Michael Garden, простая конструкция, ток через диод ограничивается резистором
• pilom.com, разные неожиданные механические решения

Добавились позже:

• Ian Howson, очень простая конструкция (без регулятора)
• ilyxaxa (по-русски): светодиод в корпусе от галогенной фары, самодельный регулятор тока

Коллиматор, который я купил через интернет, был меньшего диаметра, чем у всех перечисленных "конструкторов", так что просто скопировать чужой дизайн я не мог.

Пробуем!

Диод, выключатель и регулятор подключены

Основные компоненты - 3W rank T Luxeon LED, регулятор тока на 700 милиампер, и коллиматор 5х20°, - были заказаны в германском магазине led-shop24.de. Захватывающий момент припаивания одного к другому... и в тёмной комнате я сразу понимаю, что не пожалею о потраченном времени. Ещё, подержав диод пальцами секунд десять, понимаю, что радиатор действительно нужен. Диод греется как лампочка (на ощупь), а работать при высокой температуре не может.

Регулятор гарантирует ток 700 миллиампер, вольтметр показал на диоде 3.4V, так что рассеивается на самом деле не 3 ватта, а 2.4. С другой стороны, из аккумулятора тянется ровно 3 ватта. То есть, КПД регулятора - 80%, столько и обещали. Значит, корректно сравнение количества света с галогенкой 3W. Под рукой у меня была 2.4, когда-нибудь сравню и с 3, но уже очевидно, что разница не 25%.

Sigma Ellipsoid 2.4W Luxeon 3W

Коллиматор 5x20° - это самое то в вертикальной плоскости, но слишком много в горизонтальной. И мне кажется, что все эти двадцать градусов залиты более ярким светом, чем примерно 5 градусов у Сигмы Эллипсоида. Такого вообще-то не может быть, потому что Luxeon не может давать в 4 раза больше света (а оптика у Сигмы неплохая, вряд ли хуже чем люксеоновский коллиматор). Может, когда-нибудь я куплю для интереса круглый коллиматор диаметром 5° и сравню его - конструкция моей фары позволяет легко менять оптику.

Самый творческий момент - это, конечно, механическая часть. Я использовал запасной держатель для той же самой Sigma Ellipsoid (купил когда-то, побоявшись, что родной сломается, а он не сломался). В качестве корпуса подошёл обрезок стальной трубки из магазина "товары для дома"; алюминиевая была бы гораздо лучше - легче, проще сверлить/пилить, и лучше проводит тепло, - но не было нужного диаметра.

Диаметром диод, или, точнее, пластинка, на которой он смонтирован, была чуть меньше монеты 1 евро. Я приклеил это к монете теплопроводящей пастой (из компьютерного магазина), таким образом слегка увеличив рассеивающую площадь, а монету, в свою очередь, вклеил торцом в трубу, не жалея этой самой теплопроводящей пасты. К сожалению, невозможно точно оценить, насколько хорошо вся эта конструкция отводит тепло - остаётся только надеяться, что достаточно.

Регулятор тока влез в трубу "вдоль", как раз оставив место для выключателя наверху и гнезда для подвода тока сзади. Получилось очень компактно - 23мм в диаметре, 45мм в длину. Но сравнение размеров с Сигмой некорректно, потому что не учитывается аккумулятор.

Фара собрана

Драйвер постоянного тока - это то, что Вам нужно для "нормальной" фары на светодиодах. Я могу использовать входное напряжение от 6.2V до 30V. Конечно, если используется аккумулятор, а не одноразовые батарейки, то необходима защита от слишком глубокого разряда, иначе аккумулятор проживёт совсем недолго. Я решил использовать аккумулятор от старого лаптопа. Зарядное устройство там высшего класса (проверяется напряжение на каждом из элементов, составляющих батарею), и функционирует независимо от основного процессора (так что батарею можно заряжать, не включая сам компьютер). Внутри батареи всегда имеется микросхема, отключающая ток при чрезмерном разряде хотя бы одного элемента. Таким образом, если мою фару не выключать, то в какой-то момент она выключится сама, без предупреждения.

Неочевидно было, как же к этой лаптопной батарее подсоединиться. Я сделал на скорую руку нечто из куска пластмассы и двух кусков жести; оно не выглядит особо эстетично, но на глаза попадается редко.

Микросхема в батарее даже сообщает компьютеру "реальную ёмкость"; в моём случае программа показывала 30 ватт-часов (новая батарея - 42). Значит, я могу расчитывать на 10 часов света - очень неплохо, пока что я не планирую ездить в темноте дольше такого времени.

Подсоединение к аккумулятору Контакты приложены

Оставалось придумать, во что положить и как закрепить аккумулятор на раме. Подошёл старый чехол для большого мобильного телефона, обеспечивший минимальную защиту от воды и некоторую амортизацию, плюс ремни от туклипсов.

Фара установлена на руль Аккумулятор под рамой

Для сравнения, рядом с новой фарой поставлена Sigma Ellipsoid.

Световой пучок в 20° действительно более широк, чем необходимо. Это было бы самое то для езды по бездорожью или очень плохим дорогам, хотя в таких условиях мне бы хотелось ещё больше света. С другой стороны, при езде по городу важно, чтобы свет был хорошо виден с боков. Сейчас я даже думаю, а не слеплю ли я встречных пешеходов и велосипедистов.

Фара проработала целую зиму и показала себя замечательно. Классические галогенки на 2.4 (или даже 3) ватта для меня в прошлом!

Константин Шемяк (konstantin@shemyak.com) / Велосипедизм / Самодельная фара на Luxeon III