ПОДВОДНЫЕ СВЕТОДИОДНЫЕ ФОНАРИ ХХI ВЕКА

 

 

Правда и мифы о светодиодах

 

Во всем мире и в нашей стране в частности выпускается множество подводных фонарей на светодиодах. Как среди этого многообразия выбрать и купить вещь действительно стоящую?

Мы поможем Вам в этом, а выводы делайте сами:

 

 

1. Что такое светодиод и какова его эффективность?

Светодиод - это полупроводниковый твердотельный источник света.

Светодиоды делятся по мощности на осветительные и индикаторные. В наших фонарях применяются и те и другие.

Светоотдача или эффективность источника света определяется количеством излученного света (люмен) на 1 ватт "съеденной" мощности. Единица измерения - лм/Вт.

Некоторые производители светодиодов уже приблизились по светоотдаче к самым эффективным источникам света - натриевым лампам. Это те самые лампы желтого цвета, которые сотнями тысяч стоят вдоль дорог. Они обладают светоотдачей до 150 лм/Вт., но при этом не надежны, требуют высокого напряжения и для наших с вами целей непригодны.

Среди мировых производителей мощных светодиодов наиболее известны несколько фирм: Nichia (Япония), Lumileds (США), Seoul Semiconductor (Корея), Edisson Opto (Тайвань), ProLight Opto (Тайвань), Cree (США).

Самые эффективные светодиоды гарантированного качества на сегодняшний день серийно выпускает фирма Cree. Она же поставляет на 80% мирового рынка свои чипы-кристаллы другим производителям светодиодов. Новейшие, серийно выпускаемые светодиоды этой фирмы имеют минимальную светоотдачу 130 лм/Вт.

2. Как узнать истинный световой поток подводного фонаря?

Почти все производители подводных светодиодных фонарей, даже самые известные, сознательно завышают световой поток в погоне за прибылью. Многие завышают его в РАЗЫ! Они пользуются тем, что большинство потребителей не имеют возможности измерить световой поток, т.к. люмометр - прибор дорогой и встречается очень редко.

Как не дать себя обмануть? Приблизительную величину можно просто посчитать:

п.1 Узнаем энергоемкость аккумуляторной батареи.
Для этого смотрим в документации фонаря на ее тип. Средняя канистра (6-8см в диаметре и 20-25см в длину) вмещает до 40Вт*ч никель-металлгидридных (NiMH) аккумуляторов или до 70-100Вт*ч литий-ионных.
Для своего фонаря можно узнать это точнее, если есть доступ к элементам. Энергоемкость получите умножив напряжение элемента (1.2 В для NiCd и NiMH; 3.7В для Li-Ion) на его емкость и на количество элементов. Предположим, у Вас в фонаре 8 элементов АА типа NiMH емкостью 2500 mAh (=2.5 А*ч). Тогда энергоемкость батареи будет равна 1.2В х 2.5 Ач х 8 = 24 Вт*ч

п.2 Узнаем мощность потребления фонаря.
Для этого смотрим опять же в документации на заявленное время работы на полной мощности. Допустим, заявленное время - 10 часов. Делим емкость батареи на количество часов работы. Делим 24 Вт*ч на 10 ч, получаем, что фонарь потребляет 2.4 Вт.

п.3 Узнаем среднюю мощность светодиодов.
На преобразование энергии для питания светодиодов обычно теряется около 15%. Умножаем мощность потребления фонаря на 0.85. Если фонарь потребляет 2.4Вт, то его светодиоды - примерно 2.4 х 0.85 = 2.04 Вт.
Мощность каждого светодиода можно узнать, соответственно, разделив общую мощность на их количество. Например, если там 3 светодиода, то мощность одного равна 2.04 / 3 = 0.68 Вт.
Здесь обратите внимание, если мощность одного светодиода получилась неадекавтной (например, вы знаете, что там должны быть трехваттные светодиоды, а получилось 0.68 Вт.), то скорее всего производитель сильно преувеличил время работы на полную мощность. Если же фонарь действительно выдерживает указанное время, то значит не выдерживает заявленную мощность: она существенно падает за этот период. Таким образом, вы подсчитали среднее значение мощности.

п.4 Узнаем световой поток.
Предположим, что в фонаре стоят самые лучшие светодиоды, имеющие светоотдачу 130 лм/Вт. Если на 1 светодиод приходится не более 1.5 Вт, то осталось умножить светоотдачу на мощность. Т.е. 130 х 2.04 = 265 люменов (сравните этот световой поток с заявленным от производителя и сделайте выводы). Возможен несколько другой вариант - при полностью заряженных аккумуляторах световой поток будет близок к заявленному, но к концу времени работы он будет в десятки раз меньше и таким фонарем можно будет подсветить разве что приборы.
Если на 1 светодиод приходится около 2-3 Вт, то светоотдача не превысит 100лм/Вт. Чем больше мощность светодиода, тем меньше его светоотдача.

3. Что такое время непрерывной работы подводного фонаря?

Внутренний источник питания фонаря должен обеспечивать режим стабильного тока светодиодов в течение всего заявленного времени работы. Только тогда мы получим фонарь, который имеет всегда постоянную яркость.
Фокус в том, что глаз человека подстраивается и не замечает постепенного медленного снижения яркости. Этим эффектом пользуются многие производители, чтобы завысить время работы на максимальной мощности иногда в несколько раз (!!). В реальности же достаточно взять два одинаковых фонаря: один с полностью заряженными аккумуляторами, другой - отработавший заявленное время "на полной мощности" и сравнить их, включив одновременно. Разница нередко впечатляет.

Как правило, световой поток такого фонаря начинает падать уже на половине заряда, а в некоторых случаях и вообще падение начинается сразу. С уменьшением напряжения аккумуляторов, свет становится все слабее. За счет этого время работы значительно растягивается. Про световой поток таких фонарей можно говорить весьма условно. Приведенный выше способ как раз позволяет определить для этого случая некое среднее значение светового потока.

В наших подводных фонарях такой режим называется аварийным и включается автоматически при сильном разряде аккумуляторной батареи (более 80%). Это сразу отображает индикатор режимов работы.

4. Какая бывает оптика для светодиодов и светодиодных фонарей?

Одним из важных требований к подводным фонарям для дайвинга является плотность излучения центрального пятна и относительно узкий луч. Высокая световая плотность центрального пятна позволяет минимизировать эффект отражения света в мутной воде и освещать объекты на бОльшем расстоянии. Однако в луче обязательно должна быть и рассеянная часть (боковая засветка, ореол) для создания "объема".

Малый угол направленности обеспечить сложнее, чем широкий. Эффективность фонаря зависит от качества и точности применяемой оптики. На результат также влияет отношение диаметра линзы (отражателя) к размеру источника света, поскольку сам источник имеет вполне существенные размеры, а не является бесконечно малой точкой (как в идеальной модели оптической системы). Т.е. Чем меньше в диаметре линза, тем меньше ее эффективность.

Для светодиодов CREE выпускаются коллиматорные линзы среднего размера (20-26мм) не менее 6 градусов. Некоторые из них можно доработать на меньший угол (до 4 град.). Коллиматорные линзы на еще меньший угол (2град) производятся, но имеют диаметр не менее 50мм., что для наших целей не подходит.

 

5. Аккумуляторы для подводных фонарей

Какие аккумуляторы нам требуются? Для подводных фонарей на основе светодиодов подходят несколько типов аккумуляторов. Это Li-ion (литий-ионные) и Li-Po (литий-полимерные), Ni-MH (никель-металлгидридные) и NiCd (никель-кадмиевые). NiCd обладают невысокой емкостью и сильно выраженным "эффектом памяти", Ni-MH имеют уже более высокую емкость и менее выраженным "эффект памяти" (однако он есть у всех аккумуляторов такого типа). Самой высокой емкостью обладают Li-ion и Li-Po аккумуляторы, кроме того, у них полностью отсутствует "эффект памяти", т.е. их можно заряжать без ущерба для них, на любой стадии их разряженности, когда вам это необходимо. Однако Li-Ion аккумуляторы существенно дороже, чем Ni-MH.