Pot spune ca de prin generala eram fascinat de lanterne. Atunci erau lanterne cu baterii R20, cu bec cu filament si cu filet. Uitai bateriile in lanterna, curgea o zeama magica coroziva si in multe cazuri aruncai lanterna, cumparai alta. Asa a supravietuit industria lanterneleor din anii aia.
A fost un mare pas inainte aparitia becurilor halogene pentru lanterne, niste becuri tuguiate, fara filet, cu fusta, consumau bateria rapid, dar faceau lumina pina departe.
Eram pe atunci preocupat de speologie, asa ca lumina era vitala in explorarea pesterilor. Pe linga lumina data de acetilena (lampa cu carbid care genera daunatorul slam), mai era necesara o sursa de urgenta de lumina. Atunci nu erau bani de ecleraj speo de la Petzl, asa ca am facut tot felul de experimente si prototipuri.
Tot atunci incepusem sa fac si primele montaje electronice si am aflat de LEDuri, asa ca la un moment dat, am luat mai multe LEDuri albastre spre alb :), o cutie de tic-tac, un intrerupator si asa am facut cunostinta cu lanterna cu LEDuri. Lumina foarte puternica nu dadea, dar lumina era pentru ore bune, deci LEDurile in mod cert aveau potential in domeniul iluminarii.
Au trecut anii si in 2005 mi-am luat din Stuttgart un Black Diamond cu LEDuri, avea 4 LEDuri rotunde de 5mm diametru, dadea lumina din 3 baterii AAA. Minunata lanterna pentru vremea respectiva. De atunci au inceput peripetiile cu lanterne cu LEDuri - un fel de cautarea lanternei ideale, ca perfecte nu exista.
In paralel cu aceasta zbatere, au mai fost si telefoane mobile, aparate foto cu numitorul comun acumulatorul NiMH (nichel metal hibrid). Lucrurile au evoluat si acolo, acum acumulatoarele folosite in dispozitivele mici sunt in general cu litiu (LiIon, LiPo samd). Dezvoltare de care ne bucuram in lumea lanternelor cu LED.
A, da, ce-i ala un LED?! Este o componenta electronica activa, o dioda mai precis, dioda care emite lumina (light emitting diode = LED). Cele folosite la iluminat dau lumina mai multa si sunt proiectate pentru acest domeniu. LEDurile pot avea diverse forme si marimi, culori. Daca va uitati prin casa veti vedea cel putin un LED undeva.
LED de 5mm diametru. Desi este clar, da lumina rosie
A, da, lumina mai multa, mai putina, stralucitoare, mai alba mai albastra etc?! Totul este subiectiv, avem nevoie de unitati de masura:
-candela - lumina data de o... candela :) indica cat de puternica este acea sursa de lumina
-lumen - cantitatea totala de lumina data de o sursa de lumina (sursa de lumina da lumina de jur imprejur)
-lux - cantitatea de lumina cazuta pe o suprafata data (de exemplu conditiile pentru mediul de lucru specifica o anumita iluminare a biroului de exemplu, iluminare care se masoara cu un aparat de masura numit luxmetru, daca nu e iluminat locul de munca corespunzator, apar probleme cu vederea)
Unitati de masura legate de lumina: candela, lux, lumen
Asta ca sa fie clar cand vedeti un anunt de lanterna: vind lanterna cu LED care da enshpemii trei sute de lumeni sau mai stiu eu ce alte aberatii si minciuni. Daca este specificat tipul LEDului (de exemplu Cree XML T6), cautati in datele tehnice ale acelui LED si veti ramine surprinsi sa vedeti ca LEDul nu lumineaza asa tare precum se lauda cel ce vinde lanterna. Noi in Romania ii spunem tzeapa.
LEdurile de putere din lanterne serioase sunt montate pe o talpa de aluminiu
pentru un transfer termic bun. De asemenea se pot pune la un loc mai multe LEDuri mici obisnuite si vor lumina mai puternic, dar e o solutie nepotrivita.
Acum LEDul ala trebuie sa pape energie de undeva ca sa poate lumina. O baterie, o priza, un acumulator. Pe noi ne intereseaza lanternele cu LED portabile, deci priza iese din discutie.
Bateriile sunt niste amestecuri chimice care pot stoca energie, insa odata consumata energia, bateria trebuie inlocuita. Acumulatorul este o baterie care odata saracita de energie, se poate reincarcata (de un numar limitat de ori). Cum spuneam, acumulatorii pentru lanterne au fost NiMH, acum sunt cu litiu (LiIon, LiPo si alte variatiuni).
Cu cat un acumulator este mai mare - fizic vorbind (adica e cat o baterie de ceas, cat un acumulator plat de celular, acumulatori AA, AAA, R20, 18650 etc), cu atat el stocheaza mai multa energie.
Un tip comun de acumulator este cel cu litiu de forma 18650 (18 mm diametru si 6,5 cm lungime - un cilindru) - este comun, fiind folosit in acumulatorul pentru laptop (vezi anunturile "acumulator laptop cu 6 (9) elementi" - adica in acumulatorul propriu zis sunt 6 (9) acumlatori identici tip 18650) in serie, daca nu ma insel 18650 se foloseste si la masinile electrice Tesla etc.
Aici trebuie sa apara semne de intrebare: pe ebay sunt anunturi de acumulatori tip 18650 cu capacitati de la 1000mAh pina la 6000mAh, pretul variind cu cativa dolari intre cele 2 valori. Pai si atunci esti prost sa nu dai cativa dolari in plus si sa nu ai ceva ce stocheaza mai multa energie?! Raspunsul este afirmativ, adica da, esti prost daca dai banul, caci singura diferenta este de eticheta, la un producttor chinez neconsacrat. Pe de alta parte la nivelul de amator nu e necesar sa platesti un brand (Sanyo, LG etc), sunt bune si cele gen UltraFire, SingFire samd, cu conditia sa fi constient ca 5000 = 1000 :))) (teste relevante aici)
Acumulatori cu litiu tip 18650 cu capacitati diferite, la acelasi pret. Ma leshi?! :)
Am pomenit mai sus de capacitatea unui acumulator 18650: este un parametru care se masoara in mili amperi ora (mAh - mili amper, adica 1 amper are 1000 de mili amperi, a mia parte), adica acel acumulator poate da un curent de 1800mA timp de o ora, dupa care va fi saracit si trebuie incarcat. Capacitatea este influentata de multe: temperatura, nivelul de incarcare, rata de descarcare, brand :D etc.
Tensiunea electrica a unui acumulator cu litiu e undeva pe la 3,7 Volt, daca nu ma crezi, verifica in telefonul mobil :) Astfel ca acumulatorii cu litiu pot avea elemente identice in serie (ca la laptop - 6 sau 9 bucati) unde tensiunea electrica este multiplu de 3,7 V (3,7V x 6 elemente)
Capacitatea unui acumulator - in mili Amper ora: 1000 mAh = 1Ah, 1800 mAh = 1,8 Ah
Tensiunea pe un acumulator cu litiu (un element): 3,7 Volt
Bun, acum e clar: avem un LED si un acumulator, putem aprinde LEDul. Si buuuuummmm, fumul magic iese din LED si LEDul nu mai da lumina. Care e buba? Nu e nici o buba, asa functioneaza un LED (in linii mari, fara detalii tehnice care sa va plictiseasca): el functioneaza pina la un anumit curent maxim peste care se arde, se supra incalzeste. Adica noi trebuie sa avem grija sa nu depasim curentul ala maxim, asa ca intre LED si acumulator punem o parte de monitorizare electronica.
Partea aia electronica este cea care ne ofera diverse niveluri de putere (mic, mediu, puternic) si / sau semnale (SOS, strobe).
Fain, acum LEDul lumineaza fericit pina cand acumulatorul este saracit, pina se goleste acumulatorul.
Controller pentru LEDuri de putere. Acest controller foloseste
un microcontroller de la Atmel,
asa ca pot fi introduse programe diverse,
de exemplu sa clipeasca in feluri diferite
sau sa dea curent maxim pentru 30 de secunde
dupa care sa diminueze la 50% (burst mode) samd
Odata golit, punem acumulatorul la incarcat, dar ups, hiuston vi hev a broblem: acumulatorul nu mai functioneaza, incarcatorul e tot pe rosu. E normal, daca acumulatorul e cu litiu, nu e bine sa fie descarcat sub o anumita tensiune (2,7 V daca nu ma insel), altfel este bun de reciclat, nu se mai incarca, poate sa se umfle samd. La fel si cu incarcatul: supra incarcarea duce la efecte spectaculoase de foc si fum, sunt destule filme pe youtube care dovedesc asta. Deci ne trebuie inca o parte de electronica care sa aibe grija de acumulator.
Astfel ca sunt acumulatori 18650 neprotejati - care se pot incarca / descarca necontrolat daca sunt folositi ca celule separate (daca ii scoti din acumulatorul de laptop si ii folosesti separat) si 18650 protejati - care au un mic circuit electronic de protectie la supra incarcare, sub descarcare, supra curent etc. Recomand sa fie utilizati acumulatori protejati cu litiu tip 18650 (imagini despre protectiile elecronice aici) si sa nu va bazati pe controlerul LEDului ca protejeaza acumulatorul.
Legat de incarcare: exista incarcatoare in care se incarca acumulatorii descarcati, exista lanterne cu LED care au circuit de incarcare, vin la pachet cu un adaptor de la priza de 220Vac. Unele insa nu respecta norme elementare de siguranta, asa ca incarcarea unui acumulator cu litiu trebuie facuta sub supraveghere, mai ales la lanterne cu LED chinezesti :)
Lanterna cu LED la care incarcarea se face prin intermediul lanternei
Incarcator pentru 2 acumulatori cu litiu tip 18650
Bun, acum totul ar trebui sa mearga brici: LEDul nu se arde, acumulatorul nu se mai distruge. Totusi intervin alte fenomene:
-in timp ce LEDul functioneaza, el se incalzeste (cam ca un bec cu incandescenta).
-cand se incalzeste, LEDul tinde sa lumineze mai putin
-caldura nu il mai lasa sa lumineze asa de puternic (fenomene fizice intrinseci) si ii scurteaza viata.
Asadar trebuie sa racim LEDul. De asta LEDurile de putere vin montate pe un radiator (o stea, ca in imaginea de mai sus), tot de asta corpul lanternelor este facut din aluminu, tot de asta se foloseste pasta de transfer termic intre LED si un alt radiator sau corpul lanternei, tot de asta lanternele au pe corpul lor aripioare de radiator extrudate si alte profile interesante. Chiar daca lanterna poate asigura o racire buna, nu cred ca e bine sa folosim lanterna la capacitatea maxima tot timpul, nu are sens (poate doar daca suntem cine stie ce mari campioni in ceva sport de viteza si avem nevoie de muuuulta lumina).
Ca o observatie: sunt lanterne ce au un brand cunoscut si de incredere pe ele, folosesc LED original si de calitate care sa spunem ca poate furniza 500 de lumeni (date din foaia de catalog). Ca sa racesti acel LED, trebuie o constructie mai grea din aluminiu, dar hei, o lanterna cu brand pe ea e si usoara. Atunci se face un compromis: pui un LED bun, dar nu il folosesti niciodata la capacitate maxima, asa ca dai banii pe brand. Constructia lanternei va fi din plastic, va avea un mic radiator, nu va fi grea, dar te vei trezi ca Gicu are o lanterna chinezeasca, cu acelasi LED, insa a lui da mai multa lumina.
Acum sper ca sunt cateva aspecte clare:
-un acumulator cu litiu (o celula) tip 18650 are 3,7 volt (V) si poate genera timp de o ora un curent de wxyz mili amperi ora (mAh)
-o pereche de acumulatori 18650 la 10 dolari americani din China nu ofera la un loc 4000mAh :) (adica nu credeti in etichete)
-utilizati doar acumulatori protejati electronic!
-nu va asteptati sa dati 3-4-5 dolari americani pe o lanterna de pe ebay si sa fie laser, frate! - un LED original de calitate costa cel putin atat, daramite restul lanternei
-LEDurile pot fi supra alimentate (curentul de functionare peste ceea ce scrie in specificatii) ca sa dea lumina multa si ca sa cumparati lanterna, insa supra alimentarea inseamna ca va consuma repede acumulatorul, ca se va incalzi puternic, ca se pot arde circuitele. Da, va lumina puternic, dar nu va fi eficient si nu va avea o viata lunga.
Urmeaza episodul cu diverse feluri de lanterne cu LED- nu il ratati - aici este link catre episodul al doilea
Fain, am ctit mai intai partea a doua.
RăspundețiȘtergere