Как оживить аккумуляторный налобный фонарик

Ремонт налобного фонаря X-Balog BL-2199-T6

Налобный фонарь X-Balog BL-2199-T6 ломался несколько раз. Сперва он не включался, а если и включался, то затем не отключался. Фонарь довольно сложный в разборке.

Налобный фонарь X-Balog BL-2199-T6

Линза выдвижная, с трещеткой (Dimmer).

Подвижная часть

Внутри фонаря X-Balog BL-2199-T6 стоит плата TX4549.

Плата фонаря

На плате стоят микросхемы 819L и полевой транзистор SI2301 (маркировка A1SHB). Рядом с транзистором находится место под элемент 9436 в большем корпусе.

Крупное фото платы

На кнопку фонаря (вывод KEY) подается напряжение 4 В. При нажатии кнопки напряжение падает до нуля, но кнопка плохо нажимается. При искусственному замыканию KEY на GND переключение режимов четкое.

Напряжение на кнопке

Разбираем часть фонаря с светодиодом. Открутив четыре винта, можем снять заднюю крышку части с светодиодом.

Разборка фонаря

Кнопка расположена на отдельной мини-платке. Для того, чтобы ее вытащить, необходимо снять металлическое кольцо, а затем резиновую накладку. Кольцо снимается отверткой. Кнопку заменил.

Плата с кнопкой

Светодиод T6 мигал, тускло светил и его необходимо заменить. Я нашел в видео разборки подобного фонаря, но он сильно отличался от моего X-Balog BL-2199-T6 и данный метод не подошел. Я пытался «отковырять» металлическую часть. Выдвижение линзы не помогло. Сильно разворотил корпус, но я решил это доверить владельцу фонаря, т.к. побоялся, что корпус треснет.

Повреждения на фонаре

Владелец сумел разобрать фонарь, но корпус сильно поврежден и трещетка сильно разболтанная.

Повреждения на фонаре

Соединение одноразовое. Аккуратно разобрать данную модель вряд ли получится.

Разобранный фонарь

Светодиод T6 сильно грелся и оплавил пластмассовые элементы. Я заменил светодиод. На радиаторе указана полярность.

Оплавленный светодиод

Фонарь сильно поврежденный.

Сборка фонаря

Через пол года фонарь снова вышел из строя. Сгорел транзистор SI2301.

Сгоревший транзистор

Я заменил его на подобный транзистор AO3401 (с маркировкой A19T)

Замена сгоревшего светодиода

После проделанной работы фонарь X-Balog BL-2199-T6 исправно заработал.

Отремонтированный фонарь

Ремонт налобного фонаря

Поработав около года, мой налобный фонарь LED Headlight XM-L T6 стал включаться через раз, а то и вообще отключаться без команды. Вскоре перестал включаться совсем.

Первым делом я подумал, что отходит аккумулятор в батарейном отсеке.

Сам бокс рассчитан на литий-ионные аккумуляторы типоразмера 18650 с платой защиты. А я использовал аккумуляторы без защиты и заряжал их универсальной зарядкой Turnigy Accucell 6 (аналог IMAX B6).

Поэтому пришлось нарастить контакты каплей припоя. Как известно, припой сплав мягкий и со временем напайка на контакте могла поистереться, а соединение с аккумулятором нарушиться.

Но, после проверки выяснилось, что причина неисправности кроется вовсе не в плохом контакте, а электронной начинке фонаря.

Любой ремонт начинается с диагностики и разборки. Разбирается фонарь легко. Вынимаем литиевый аккумулятор из батарейного отсека. Далее выкручиваем четыре шурупа.

Под поддоном для аккумуляторов смонтирована небольшая печатная плата.

На плате имеется маркировка: JY-TD15.

На печатке всего десять элементов. Функцию управления выполняет миниатюрная микросхема в корпусе SOT-23-6 с маркировкой 819L 24 (U1). Как оказалось, это микросхема FM2819 – специализированный контроллер (не драйвер!) для светодиодов. Называть эту микросхему драйвером как-то язык не поворачивается.

Данная микросхема поддерживает четыре режима управления светодиодом, в том числе строб, от которого все хотят избавиться. Режимы переключаются циклически по команде с тактовой кнопки без фиксации.

Если бы мой фонарь не сломался, то о четвёртом режиме «SOS», который активируется долгим нажатием кнопки (около 3 секунд), я бы и не узнал. Когда покупал, на странице продажи упоминалось только три режима.

Когда же стал изучать даташит на FM2819, то оказалось, что эта микросхема поддерживает четыре режима.

О микросхеме FM2819 я расскажу чуть позднее, а пока разберёмся, за что отвечают остальные элементы схемы.

Жёлтый керамический конденсатор запаян вместо родного, который отвалился, когда я разбирал корпус батарейного отсека. Судя по фото аналогичных фонарей ёмкость конденсатора, который установлен между выводом KEY и минусом “-” питания, может быть в довольно больших пределах. В моём был установлен чип-конденсатор на 10pF (100), а в других фонарях могут быть запаяны и на 10nF (103), и на 100nF (104), а то и вовсе отсутствовать.

Данный керамический конденсатор необходим для подавления «дребезга» контактов тактовой кнопки, которой переключаются режимы фонаря.

Функцию силового ключа, который подаёт напряжение питания от литиевого аккумулятора на мощный светодиод, выполняет P-канальный MOSFET-транзистор FDS9435A в корпусе SO-8. На фото видно, что на его корпусе указана сокращённая маркировка 9435A.

Плюс питания со стока транзистора FDS9435A подаётся на мощный светодиод не напрямую, а через три токоограничивающих резистора (R200 – 0,2 Ом; R500 – 0,5 Ом; 2R0 – 2 Ом). Они соединены параллельно. Их общее сопротивление меньше наименьшего сопротивления в цепи (т.е. меньше 0,2 Ом). Если посчитать, то оно равно 0,13 Ом.

О том, как соединять резисторы и рассчитывать их общее сопротивление я рассказывал тут.

Для подсветки тылового индикатора LED HEADLIGHT используется обычный SMD-светодиод красного цвета свечения. На плате обозначен, как LED. Он подсвечивает пластину из белого пластика.

Так как батарейный отсек находится с тыльной части головы, то в ночное время суток такой индикатор хорошо заметен.

Явно не помешает при велопрогулках и ходьбе вдоль дорожных трасс.

Через резистор в 100 Ом плюсовой вывод красного SMD-светодиода подключается к стоку MOSFET-транзистора FDS9435A. Таким образом, при включении фонаря напряжение поступает и на основной светодиод Cree XM-L T6 XLamp, и на маломощный SMD-светодиод красного цвета свечения.

С основными детальками разобрались. Теперь расскажу, что же сломалось.

При нажатии на кнопку включения фонаря было видно, что красный SMD светодиод начинает светить, но очень тускло. Работа светодиода соответствовала штатным режимам работы фонаря (максимальная яркость, низкая яркость и стробоскоп). Стало ясно, что управляющая микросхема U1 (FM2819) скорее всего исправна.

Раз она штатно реагирует на нажатие кнопки, то, возможно, проблема кроется в самой нагрузке – мощном белом светодиоде. Отпаяв провода, идущие на светодиод Cree XM-L T6, и подключив его к самодельному блоку питания, я убедился в его исправности.

Далее решил замерить напряжение на самой плате, чтобы узнать, где потерялись драгоценные вольты от аккумулятора.

При замерах оказалось, что в режиме максимальной яркости, на стоке транзистора FDS9435A всего 1,2V. Естественно, этого напряжения не хватало для питания мощного светодиода Cree XM-L T6, а вот красному SMD-светодиоду его было достаточно, чтобы его кристалл начал тускло светиться.

Стало ясно, что неисправен транзистор FDS9435A, который задействован в схеме как электронный ключ.

На замену транзистору ничего подбирать не стал, а купил оригинальный P-канальный PowerTrench MOSFET FDS9435A фирмы Fairchild. Вот его внешний вид.

Как видим, на этом транзисторе присутствует полная маркировка и отличительный знак фирмы Fairchild (F), выпустившей данный транзистор.

Сравнив оригинальный транзистор с тем, что установлен на плате, мне в голову закралась мысль о том, что в фонаре установлена подделка или менее мощный транзистор. Возможно, даже брак. Всё-таки фонарь не успел отслужить и года, а силовой элемент уже “отбросил копыта”.

Цоколёвка транзистора FDS9435A выглядит следующим образом.

Как видим, внутри корпуса SO-8 находится всего лишь один транзистор. Выводы 5, 6, 7, 8 объединены и являются выводом стока (Drain). Выводы 1, 2, 3 также соединены вместе и являются истоком (Source). 4-ый вывод – это затвор (Gate). Именно на него приходит сигнал с управляющей микросхемы FM2819 (U1).

В качестве замены транзистору FDS9435A можно использовать APM9435, AO9435, SI9435. Всё это аналоги.

Выпаять транзистор можно как привычными методами, так и более экзотическими, например, сплавом Розе. Также можно применить метод грубой силы – подрезать ножом выводы, демонтировать корпус, а затем отпаять оставшиеся на плате выводы.

После замены транзистора FDS9435A налобный фонарь стал работать исправно.

На этом рассказ о ремонте закончен. Но, не будь я любопытным радиомехаником, то так и оставил бы всё, как есть. Работает и ладно. Но мне не давали покоя некоторые моменты.

Так как изначально я не знал, что микросхема с маркировкой 819L (24) это FM2819, то вооружившись осциллографом, я решил посмотреть, какой сигнал подаёт микросхема на затвор транзистора при разных режимах работы. Интересно же.

При включении первого режима на затвор транзистора FDS9435A с микросхемы FM2819 подаётся -3,4. 3,8V, которое практически соответствует напряжению на аккумуляторе (3,75. 3,8V). Естественно, на затвор транзистора подаётся отрицательное напряжение, так как он P-канальный.

При этом транзистор полностью открывается и напряжение на светодиоде Cree XM-L T6 достигает 3,4. 3,5V.

В режиме минимального свечения (1/4 яркости) на транзистор FDS9435A с микросхемы U1 приходит около 0,97V. Это если проводить замеры рядовым мультиметром без наворотов.

На самом же деле в этом режиме на транзистор приходит сигнал ШИМ (широтно-импульсная модуляция). Подключив щупы осциллографа между “+” питания и выводом затвора транзистора FDS9435A, я увидел вот такую картину.

Картинка ШИМ-сигнала на экране осциллографа (время/деление – 0,5; V/деление – 0,5). Время развёртки – mS (миллисекунды).

Так как на затвор поступает отрицательное напряжение, то “картинка” на экране осциллографа переворачивается. То есть сейчас на фото в центре экрана показан не импульс, а пауза между ними!

Сама пауза длится около 2,25 миллисекунд (mS) (4,5 деления по 0,5mS). В этот момент транзистор закрыт.

Затем транзистор открывается на 0,75 mS. При этом на светодиод XM-L T6 поступает напряжение. Амплитуда каждого импульса составляет 3V. А, как мы помним, мультиметром я намерил всего лишь 0,97V. В этом нет ничего удивительного, так как им я мерил постоянное напряжение.

Вот этот момент на экране осциллографа. Переключатель время/деление установил на 0,1, чтобы лучше определить длительность импульса. Транзистор открыт. Не забываем про то, что на затвор приходит минус “-“. Импульс перевёрнут.

Теперь можно посчитать скважность импульсов (S).

S = (2,25mS + 0,75mS) / 0,75mS = 3mS / 0,75mS = 4. Где,

S – скважность (безразмерная величина);

Τ – период следования (миллисекунды, mS). В нашем случае период равен сумме включения (0,75 mS) и паузы (2,25 mS);

τ – длительность импульса (миллисекунды, mS). У нас это 0,75mS.

Также можно определить коэффициент заполнения (D), который в англоязычной среде называют Duty Cycle (часто встречается во всяких даташитах на электронные компоненты). Обычно он указывается в процентах %.

D = τ/Τ = 0,75/3 = 0,25 (25%). Таким образом, в режиме пониженной яркости светодиод включен лишь на четверть периода.

Когда делал подсчёты первый раз, то коэффициент заполнения у меня вышел 75%. Но потом, увидев в даташите на FM2819 строчку про режим 1/4 яркости, понял, что где-то облажался. Я просто перепутал паузу и длительность импульса местами, поскольку по привычке принял минус “-” на затворе за плюс “+”. Поэтому и вышло всё наоборот.

В режиме “STROBE” мне не удалось посмотреть ШИМ сигнал, так как осциллограф аналоговый и довольно старый. Синхронизировать сигнал на экране и получить чёткое изображение импульсов мне не удалось, хотя было видно его наличие.

Типовая схема включения и цоколёвка микросхемы FM2819. Может, кому пригодится.

Не давали мне покоя и некоторые моменты, связанные с работой светодиода. Со светодиодными фонарями я раньше, как-то не имел дела, а тут захотелось разобраться.

Когда я полистал даташит на светодиод Cree XM-L T6, который установлен в фонаре, то понял, что номинал токоограничительного резистора маловат (0,13 Ом). Да, и на плате одно посадочное место под резистор было свободно.

Когда шерстил по интернетам в поисках информации о микросхеме FM2819, то видел фото нескольких печатных плат аналогичных фонарей. На одних были запаяны четыре резистора по 1 Ому, а на некоторых вообще SMD-резистор с маркировкой “0” (перемычка), что, на мой взгляд, вообще является преступлением.

Светодиод – это нелинейный элемент, и поэтому последовательно с ним необходимо включать токоограничивающий резистор.

Если заглянуть в даташит на светодиоды серии Cree XLamp XM-L, то можно обнаружить, что их максимальное напряжение питания составляет 3,5V, а номинальное 2,9V. При этом ток через светодиод может достигать величины в 3А. Вот график из даташита.

Номинальным током для таких светодиодов считается ток в 700 mA при напряжении в 2,9V.

Конкретно в моём фонаре ток через светодиод составил 1,2 A при напряжении на нём в 3,4. 3,5V, что явно многовато.

Чтобы уменьшить прямой ток через светодиод я запаял вместо прежних резисторов четыре новых номиналом в 2,4 Ом (типоразмер 1206). Соединил резисторы параллельно. Получил общее сопротивление 0,6 Ом.

После замены резисторов прямой ток через светодиод составил 800 mA при напряжении в 3,15V. Так светодиод будет работать при более мягком тепловом режиме, и, надеюсь, прослужит долго.

Типовая мощность SMD резистора типоразмера 1206 составляет минимум 0,25 Вт (1/4W), максимум 0,5 Вт (1/2W).

Теперь прикинем, какая мощность будет рассеиваться на составном SMD-резисторе, который был собран из 4 резисторов 1206.

Замеренный мною ток составил 0,8А (800 mA). По формуле P = I 2 ×R, где P – мощность, рассеиваемая на резисторе; I – ток, протекающий через резистор; R – сопротивление составного резистора (0,6 Ом), получим 0,8 2 A × 0,6 Ом = 0,384 Вт (384 мВт).

Так как SMD-резисторы соединены параллельно, то протекающий через них ток разделится между ними, а, следовательно, и мощность. При этом на них будет рассеиваться

Общая мощность рассеивания составного SMD-резистора получится равной 0,25W × 4 = 1W, поэтому ограничительный резистор выдержит тепловой режим.

Несмотря на то, что даже в режиме максимальной яркости токоограничивающие SMD-резисторы справятся с выделяющимся на них теплом, желательно обеспечить его отвод на печатную плату.

Сделать это можно следующим образом. Зачищаем от зелёного лака медный полигон рядом с токоограничивающими SMD-резисторами и напаиваем на него каплю припоя. Такой приём частенько используется в бытовой электронной аппаратуре.

Если же применить SMD-резисторы типоразмера 0805 (0,125W минимум), то теплоотводящий полигон сделать очень даже желательно, так как при токе в 1А рассеиваемая мощность составит 0,6 Вт., а это больше максимальной мощности 4-ёх резисторов 0805 (0,125W × 4 = 0,5W). Они будут перегреваться.

После доработки электронной начинки фонаря покрыл печатную плату лаком PLASTIK-71 (электроизоляционный акриловый лак) для защиты от конденсата и влаги.

При расчётах токоограничительного резистора я столкнулся с некоторыми тонкостями. За напряжение питания светодиода стоит принимать напряжение на стоке MOSFET-транзистора. Дело в том, что на открытом канале MOSFET-транзистора теряется часть напряжения из-за сопротивления канала (R_(ds)on).

Чем выше ток, тем большее напряжение “оседает” по пути Исток-Сток транзистора. У меня при токе в 1,2А оно составило 0,33V, а при 0,8А – 0,08V. Также часть напряжения падает на соединительных проводах, которые идут с клемм аккумулятора на плату (0,04V). Казалось бы, такая мелочь, а в сумме набегает 0,12V. Так как под нагрузкой напряжение на Li-ion аккумуляторе проседает до 3,67. 3,75V, то на стоке MOSFET’а уже 3,55. 3,63V.

Ещё 0,5. 0,52V гасит цепь из четырёх параллельных резисторов. В итоге на светодиод приходит напряжение в районе 3-ёх с небольшим вольт.

На момент написания этой статьи в продаже появилась обновлённая версия рассмотренного налобного фонаря. В нём уже встроена плата контроля заряда/разряда Li-ion аккумулятора, а также добавлен оптический датчик, который позволяет включать фонарь жестом ладони.

Налобный китайский фонарь — вторая жизнь

Валялся неоднократно утопленный на байдарках, отсыревший и битый налобник. Типичная фигня 12LED и кассета 3хААА внутри. Вскрытие показало, что проблема в отвалившемся кристалле внутри компаунда. Т.е. неизлечимо болен.

Можно было выкинуть, но решил с интересом потратить выходной и в процессе и впрямь получил удовольствие от возможности поработать топорно, неаккуратно что-ли.

Замысел был такой: выяснить оптимальный токовый режим для светодиодов, всунуть простяцкий драйвер для постоянного уровня яркости, перевести питание на 18650 (валяются от дохлых ноутбучных батарей), использовать только дешевые подручные детали.

Подключил через 25-оборотный переменник на 6,8 кОм светодиод, поигрался с токами от 10 до 40 мА и пришел к выводу, что поток ощутимо возрастает до 25-30 мА, но светики не греются до 15-20 мА при напряжении 3,2-3,3 В. На этом и решил остановиться. Драйвер решил собрать на МС34063А — стоит копейки и обвеска простая.

Обрисовал контур родной платы, в SL6 нарисовал печатку.

Не всех деталей у меня было в нужных исполнениях, особенно 200 Ом SMD резистора :-), но корпус простил мне и это

Разборка и ремонт светодиодного фонарика

Китайские фонарики заполонили рынок, став важной частью быта множества людей. Они дешевы, функциональны и не требуют обслуживания. Однако есть риск неожиданного выхода аппарата из строя. На помощь придет знание, как разобрать и осуществить ремонт светодиодного фонарика.

Какие бывают неисправности фонарика

К распространенным причинам поломки относят следующие факторы:

• окисление и засорение контактов элементов питания;
• нарушение целостности проводов;
• неисправность выключателя;
• отсутствие питания в цепи;
• проблемы с зарядкой аккумуляторов;
• поломка светодиодов.

Видео по теме: 3 основные поломки налобных фонарей

Часто нарушение работы связано с окислением. Особенно это характерно для старых устройств, использующихся в сложных погодных условиях с высокой влажностью или перепадами температур. Продукты окисления остаются на металлических контактах и не позволяют току проходить от одного элемента к другому. При этом аппарат может мигать или не включаться.

Как разобрать фонарик своими руками

Первый этап ремонта — разборка. Большая часть моделей имеет сходную конструкцию и разбирается по одним принципам. Отдельно стоит рассмотреть ручные и налобные устройства.

Ручной

Ручной фонарь в разобранном виде.

1. Рукоятка откручивается от основной части. Иногда корпус состоит из трех частей и тогда придется отсоединить сначала верхнюю часть с линзой, а затем рукоятку.
2. Из оставшейся части выталкивается микросхема с диодом.
3. Для получения доступа к светодиоду и драйверу может потребоваться открутить шайбу пинцетом.
4. Вынимается сама плата со светодиодным элементом.

Собирается конструкция в обратном порядке.

Налобный

Аккумуляторный отсек налобного фонарика.

Инструкция по разборке:

1. Открывается отсек с элементами питания.
2. Извлекаются батарейки или аккумуляторы.
3. В открывшейся области потребуется открутить шурупы отверткой.
4. Непосредственно под поддоном для батарей находится печатная плата со светодиодом и всеми сопутствующими элементами.

Обычно после откручивания винтов плату можно извлечь из корпуса лампы для последующего рассмотрения или ремонта. Иногда может потребоваться отсоединить защелки или крепления.

Сборка осуществляется в обратном порядке по тем же правилам.

Как починить фонарик

Если фонарик перестает работать, нередко проблема решается своими силами без особых знаний и инструментов. Первым делом необходимо проверить источники питания. Лучше попробовать вставить заведомо заряженные батареи.

Очистка контактов внутри осветительного прибора.

Далее нужно внимательно осмотреть контакты. Желательно очистить все доступные места спиртом, чтобы устранить продукты окисления.

Если после очистки и проверки элементов питания аппарат все еще не работает, имеет смысл рассмотреть кнопку включения. Возможно, именно она не позволяет замкнуть контакт и направить энергию на светодиоды. Проверить работоспособность этого компонента можно, замкнув вручную контакты пинцетом или другим проводником. В том случае, если прибор загорится, необходимо поменять переключатель или же восстановить его работоспособность.

Будет полезно ознакомиться: Заметки о ремонте фонариков

В переключателе не должно быть никаких посторонних предметов или загрязнений. Докрутите резьбу, обеспечив таким образом более плотный контакт. Если это не помогло, можно попробовать припаять переключатель от другого фонарика с аналогичной конструкцией.

В ряде случаев причиной неисправности является перегорание элементов микросхемы. Иногда проблему можно решить прозвоном и последующей перепайкой вышедших из строя деталей. Но такая работа достаточно сложна и требует от пользователя определенных навыков. С учетом невысокой стоимости китайских моделей процедура и вовсе бессмысленна.

Рекомендуем к просмотру: Доработка фонарика

Как не допустить поломку

Чтобы фонарь мог прослужить максимально долго без неполадок, рекомендуется придерживаться некоторых правил:

• Покупать изделия только от надежных изготовителей с хорошей репутацией. Выбор в пользу дешевых китайских моделей с высокой долей вероятности приведет к быстрому выходу из строя.
• Условия эксплуатации прибора должны соответствовать конструкции. Если не предусмотрено качественной защиты от влаги или пыли, подвергать аппарат воздействию этих сред не рекомендуется. Это же касается температурного режима.
• Аккумуляторы или батареи питания должны быть также высокого качества. Любые перепады напряжения или тока негативно влияют на ресурс изделия.
• Желательно не оставлять устройство на долгое время включенным, если это не требуется. Каждая минута работы ускоряет деградацию кристалла, а также снижает емкость элемента питания.
• Желательно избегать физического воздействия на устройство и минимизировать риски разрушения корпуса.

Соблюдение описанных рекомендаций позволит обеспечить стабильную работу фонарика с сохранением всех его эксплуатационных характеристик. При этом деградация осветительного прибора неизбежна, однако она займет гораздо больше времени.

Отремонтировать вышедший из строя фонарик в ряде случаев можно своими силами без обращения к специалистам. Это связано с простотой конструкции и широкими возможностями по замене компонентов.