Доработка дешевого LED фонаря под Makita: добавляем плавную регулировку яркости

Давно присматривал себе фонарик под макита-аккум. Вариантов много, но хотелось именно с регулировкой силы свечения, т.к. иногда нужно поярче, а иногда просто чуть подсветить, к тому же можно сэкономить время работы от одной батареи. Наверняка такие должны быть, но не попадалось. Максимум что видел тройной переключатель (выкл/половина светодиодов/все). Такой тоже есть, но иногда хочется прям чтобы очень долго работало от одной батареи.

В итоге попались эти фонари, дешево (260р), заказал сразу 3 (себе, бате, тестю) в надежде что как-нибудь сделаю эту регулировку. https://www.ozon.ru/product/svetilnik-perenoska-1970469239/

Изначально была идея отдельно включать несколько светодиодов. Но после разборки стало понятно что вариант не очень. Светодиоды соединены по схеме 3s5p и на плате будет сложно менять их конфигурацию, к тому же там стоит свой драйвер.

Следующим вариантом сразу проверил понижение напряжения — сработало. Сначала при понижении свечение не падает, драйвер стабилизирует мощность до 12-13V — мощность постоянная 10-11Вт. Но при падении напряжения ниже 12-13V свечение начинает плавно снижаться. К 8V всё отключается, но при этом начинается мигание. Более-менее стабильное свечение от 8.5V. Ток максимум 0.8A (при 13V, при 21V пропорционально меньше).

XL4015

Далее для регулировки нужен DC-DC понижающий преобразователь. Ток небольшой многие подойдут. Попробовал несколько, больше понравился дешевый на XL4015.

У него два подстроечных резистора для тока и напряжения. Ток мы не используем — выкручиваем на максимум, либо под ограничение 1А на всякий.

Напряжение регулируется вторым многооборотным подстроечным (на картинке справа), его нужно будет выпаять и заменить на большой потенциометр с ручкой.

По схеме средний и крайний контакты замкнуты, то есть работает не как делитель напряжения, а как простое переменное сопротивление. Далее меряем это сопротивление в граничных точках регулировки.

13V — 3.00 кОм
12V — 2.50 кОм (максимальная яркость)
11V — 2.20 кОм
10V — 1.90 кОм
9V — 1.70 кОм
8,5V — 1.60 кОм (минимальная яркость)

Замечаем, что вся шкала регулировки укладывается в 1кОм. Таким образом вместо подстроечного надо включить 1,5кОм-1,6кОм постоянное сопротивление и последовательно с ним потенциометр на 1кОм. Итого в минимальном положении сопротивление 1,5кОм, в максимальном 2,5кОм. Именно поэтому с данным DC-DC повезло, можно будет использовать полный оборот потенциометра для регулировки от минимума до максимума свечения.

Сборка

Далее осталось дело техники. Подстроечный выпаиваем, его же можно будет и использовать в качестве постоянного сопротивления, просто накрутить 1,6кОм. Но я взял обычные резисторы что были под рукой 1000 + 500 Ом. Минимальное получилось 1,5кОм при таком сопротивлении получается минимальное свечение, но светодиоды иногда могут немного мерцать (я бы даже сказал мигать), для стабильности свечения лучше брать 1,6кОм. Но мне хотелось иметь в распоряжении выставить минимальную яркость и ток. Потенциометр нужен линейный.

После сборки схемы — проверяем. Имеем результат: при полном вращении потенциометра от минимальной до максимальной позиции яркость плавно меняется во всем диапазоне! Максимальная яркость около 700мА, минимальная около 30мА (Батареи хватит надолго, и при этом светит). Собираем. 

Для сборки выбираем место для потенциометра, сверлим (корпусу это уже не повредит и так много отверстий для охлаждения), прикручиваем. Плату DC-DC я закрепил вставив ребро жесткости корпуса между конденсатором и потенциометром и поджал вспененным ПВХ от какой-то упаковки. Сверху это прижмется платой со светодиодами. Ничего не болтается и не стучит. При желании можно и термоклеем сдобрить.

Нагрев

 
При работе на полной мощности греется прилично, внутри корпуса достигает 80 градусов. Фото через 10 мин. 
 

При уменьшении яркости довольно быстро остывает.
 

Альтернатива

В качестве альтернативы данному регулируемому светильнику можно привести светильники с двойным переключателем: два уровня яркости. 
https://www.ozon.ru/product/akkumulyatornyy-svetodiodnyy-prozhektor-kersenis-18-21v-2-usb-porta-dlya-zaryadki-bez-3071119163/ (брал тут за 430р. но там уже нет,  есть похожие, в том числе с ручкой)
 

Но ручки для переноски у него нет. Носить неудобно, только поставить на рабочем месте. К тому же места занимает больше.

Как можно заметить в первом положении яркость такая же как максимальная у маленького — около 11Вт и светит так же. На втором положении мощности потребляется более чем в 2 раза (25Вт) по яркости будет ярче. 
 

В обоих положениях диоды горят все, но яркость меняется. Корпус более закрытый, отверстий под вентиляцию нет, и есть достаточно мощный радиатор сразу снаружи.
В целом как второй иметь полезно, под задачу если надо помощнее. Мне же хотелось иметь возможность уменьшать яркость, чтобы продлить батарею.

Пульсации USB

Плата для USB зарядки максимально простая, конечно никаких быстрых зарядок. Пульсации на USB высокие, без крайней необходимости не пользовался бы им:
— 1,6А — 160мВ
— 3.0A — 280-350мВ
Но частота тоже достаточно высокая 140кГц. Пульсации на USB высокие, но в целом если припрёт можно будет им воспользоваться. К тому же на удивление 3А держит (но с большой просадкой напряжения). При большем токе уходит в защиту.
 

К слову сказать у второго (большого) светильника всё на порядок хуже с пульсациями.
— 1,6А — 630мВ
— 2.7A — 1200мВ (нагрузка та же что была на 3,0А у первого). Через полминуты вырубился, появился запах, но с меньшей нагрузкой опять завелось. 
Вот таким заряжать вообще нельзя. В лучшем случае не для зарядки использовать.

Плюсы: 

— Цена
— Плавная регулировка в большом диапазоне яркости.
— Яркость не зависит от разрядки батареи (это было изначально).
— Используется вся шкала потенциометра, нет мертвой зоны. 
— Чаще буду использовать на низкой яркости, зачастую достаточно, при этом ничего не греется (светодиоды будут «вечные») и батареи 2А хватает на сутки. 
— Максимальная яркость тоже иногда пригодится, хорошо что она есть под рукой.

Минусы: 

— нет влагозащиты (но её изначально не было)
— непонятного качества USB порты.

Сравнение минимальной и максимальной яркости. Пытался и на видео записать, но камера плохо передаёт.

Переделкой очень доволен.