Linternas LED… dudas

Linternas LED y sus diferentes maneras de construcción. Prueba de funcionamiento de un foco LED de 15W MR16, preparado para funcionar con 12 VAC.

Hay muchas maneras de fabricar una linterna LED: utilizando una agrupación de diodos  de pequeñas dimensiones, con un sólo diodo LED de potencia, incluyendo o no una batería recargable, haciendo regulable su intensidad de luz  para aumentar su autonomía, etc. En este blog se pueden encontrar una gran variedad de montajes, pero también existen otras posibilidades. Por ejemplo aprovechar la batería de la linterna para darle un doble uso como Power Bank, como se muestra en el siguiente esquema.

Linterna & Power Bank

En este montaje se muestra el circuito con un sólo interruptor, conectando la linterna y la salida de carga USB de forma simultánea. Para utilizar ambas opciones de forma independiente, sería necesario montar dos interruptores en lugar de  uno.

Foco LED 12V – MR16

También es posible construir una linterna LED utilizando un foco de uso doméstico MR16, preparado para sustituir a los antiguos halógenos de 12VAC. Dependiendo del fabricante del foco, existen algunos modelos que incluyen en su interior un módulo electrónico para controlar su encendido. En este tipo de foco LED, cuando su electrónica no está preparada para utilizarlos con un regulador de luz externo (Dimmer), disponen de un amplio margen de encendido. Como podemos ver en la imagen siguiente, ese foco LED de 12VAC/15W se enciende con una tensión inferior a 3 VDC.

Tensión de encendido del foco LED

Aprovechando esta característica, es posible fabricar una linterna LED con una batería recargable de Li-ion 3,7V y conectarlo como si se tratara de una bombilla de incandescencia… sin necesidad de incluir electrónica adicional para su funcionamiento.

 

Linterna FLASH

Linterna Flash: construcción de una linterna, a partir de un foco LED para 12 V de alterna (MR16). Se comprueba el umbral de encendido del foco LED, y su consumo alimentándolo con 4 VDC. El foco LED utilizado es de 15W luz cálida, aunque para el uso de una linterna de destellos sería más efectivo utilizar luz fría. Para la construcción de esta linterna no se necesitan conocimientos especiales en electrónica.

Umbral de encendido del foco LED

El umbral de encendido de este foco LED (MR16) es de aproximadamente 3V. Su luminosidad a 4V es bastante buena y su consumo moderado (0,65A). Con estas características es muy adecuado para ser alimentado con una batería de Li-ion (3,7 V) y utilizarlo como una lámpara de señales, o incluso una linterna.

Umbral de encendido LED

Lista de materiales

Para montar una linterna de señales a partir de este foco LED, necesitamos muy pocos componentes:

  • Foco LED
  • Batería 3,7V
  • 18 cms de tubo PVC de 40 mm
  • Módulo de carga TP4056
  • Pulsador o interruptor

Componentes de la linterna

No es imprescindible utilizar un módulo TP4056 con protección de batería, ya que el umbral de encendido del foco LED está por encima del nivel de tensión mínima de la batería.

Montaje

Para montar el foco LED es necesario calentar el tubo PVC. Esto se puede hacer con la ayuda de una pistola de decapado o un soldador de aire a 400ºC aproximadamente. Para no deformar o quemar el tubo, este proceso hay que hacerlo poco a poco… calentar y ensanchar el tubo con la ayuda del mismo foco varias veces, hasta que el foco entre del todo en el tubo. Después hay que esperar unos minutos para que se enfríe el tubo y se endurezca, y ya se podrá sacar el foco para comenzar con el montaje.

Encaje del LED

El conexionado es muy sencillo, la batería va conectada a los terminales de salida del módulo de carga TP4056, respetando su polaridad. El foco irá conectado a dichos terminales (no importa la polaridad en este foco), pero intercalando en serie el interruptor/pulsador de encendido.

Montaje de la linterna

En el video que se muestra a continuación, puedes seguir con más detalles todo el proceso de montaje.

Baliza LED #2 – MEJORAS

Mejoras en la Baliza LED, para poder utilizarla como linterna. Con el fin de darle un uso más habitual a la baliza, porque ahora sólo sería útil en casos excepcionales, le vamos a añadir la función de ponerla en modo linterna. Para realizar este cambio de funcionamiento, sólo necesitaremos añadir un ‘jumper’ adicional y disponer de un segundo tapón con el frontal transparente.

Video anterior: Baliza LED para el Automóvil-Moto 

Modo linterna

Modo linterna

Como podemos ver en el esquema, si en el transistor de la derecha del multivibrador ponemos su base a ‘masa’, el circuito dejará de oscilar y quedará encendido el diodo LED de forma permanente. Si comprobamos las tensiones, vemos que los condensadores electrolíticos están polarizados correctamente y no existe ningún inconveniente para realizar esta maniobra.

Baliza LED #2 - Esquema
Baliza LED #2 – Esquema

Como podemos ver en el nuevo esquema, sólo tenemos que añadir un par de hilos más al circuito anterior y sustituir el selector de conexiones de 3 terminales por otro de 5 (jumper).

Baliza LED: Posición de los puentes
Baliza LED: Posición de los puentes

La conexión central de los puentes la podemos utilizar como ‘comodín’ para poder sujetar los dos puentes en el interior, y así evitar que se pierdan. Si posicionamos los puentes en modo ‘linterna’, teniendo en cuenta que la linterna tiene imanes en su interior, podremos sujetarla fácilmente en caso de tener que manipular dentro del vano motor cuando sea de noche… sólo tenemos que apoyar la base de la linterna en cualquier objeto metálico (magnético).

Linterna LED #2 – MEJORAS

Mejoras en la linterna de tipo LED, recargable y con ajuste de luz. Con el fin de proteger la batería frente a una descarga excesiva, se sustituye el módulo de carga por otro en el que se incluye dicha protección: TP4056 con protección. Con el fin de conocer el estado de carga de la batería, evitando que se apague la linterna sin previo aviso, se añade un sencillo indicador luminoso. Este video es la segunda parte del video en el que se modifica una linterna clásica, con pilas y bombilla de filamento: Linterna LED recargable y con ajuste de luz

Módulo TP4056, con protección
Módulo TP4056, con protección

El módulo TP4056 con protección, permite cargar baterías de  Li-ion (3,7V) y protegerlas frente a cortocircuitos, sobrecargas y sobre descargas. Este módulo incorpora el chip DW01A, encargado de controlar el estado de la batería, junto con el chip FS8205A (doble MOSFET) encargado de cortar la conexión entre la batería y la fuente de consumo.

FS8205A
FS8205A

El chip DW01A desconecta la salida cuando la tensión de la batería (bajo carga) se reduce hasta 2,4V. La reposición es automática, y sucede cuando la batería supera el valor de 3V. En la siguiente imagen podemos ver su esquema por bloques, así como la tabla con los umbrales de conexión y desconexión.

DW01A - Esquema por bloques
DW01A – Esquema por bloques

Como podemos observar en el esquema siguiente, la desconexión se efectúa por el terminal negativo. El polo positivo es el mismo terminal entrada-salida, aunque el módulo TP4056 diferencia los dos puntos de conexión.

Esquema: TP4056 con protección
Esquema: TP4056 con protección

Al utilizar el módulo MT3608 (Step Up Converter) como elevador de tensión, la luminosidad de la  linterna no dependerá del estado de carga de la batería, mientras tengamos una tensión superior a 2V . Esta ventaja se podría convertir en un problema, si no cargamos la batería antes de su tensión baje de 2,5V (la batería podría estropearse). Al montar en la linterna el módulo de carga: TP4056 con protección, protegemos la batería frente a posibles descuidos, por dejar la linterna encendida o no cargar la batería cuando se agota su capacidad útil.

Linterna #2 - Montaje
Linterna #2 – Montaje

El problema que podríamos encontrar ahora, es que nunca sabríamos el estado de carga de la batería… y es posible que se apagara de golpe la linterna cuando más la necesitamos. Para solucionar este inconveniente, podemos añadir un simple control visual para comprobar el estado de carga de la batería. Como podemos ver en el gráfico de montaje, el circuito está compuesto por un diodo LED de color blanco, dos diodos 1N4148 y una resistencia limitadora de 100 ohmios. Este diodo LED se conecta con el polo positivo de la batería y el negativo, pero este último lo tomamos después del interruptor de encendido de la linterna (observar el esquema anterior). Dependiendo de la tensión umbral de encendido del diodo LED, tendremos que añadir un número de diodos en serie, hasta conseguir el punto de encendido que necesitemos. En este montaje, el encendido del LED se produce cuando la tensión supera los 3V, y adquiere su brillo nominal cuando supera los 3,7V aproximadamente. Con estos valores, observando el nivel luminoso del LED, podremos conocer el estado de carga de la batería.

Linterna LED recargable y con ajuste de luz

Conversión de una linterna clásica, con pilas y bombilla de filamento, a una linterna de tipo LED recargable y con ajuste de luz. La linterna utiliza una pequeña batería de 3,7 V / 1200 mAh, un diodo LED de 3W, el módulo elevador de tensión MT3608 (Step Up Converter) y el módulo de carga por USB para baterías TP456. Esta linterna incluye un regulador de luz (dimmer), para adaptar la cantidad de luz según nuestras necesidades y mejorar la autonomía de la batería.

Con el fin de prolongar la duración de la batería y evitar el calentamiento del diodo LED (3W), es conveniente limitar su corriente máxima. En este caso, vamos a fijar el máximo de luz al 50% de la capacidad del diodo LED. Como la corriente máxima del diodo es de 300 mA, calculamos el valor de la resistencia en serie que pondremos con el LED, para obtener una caída de tensión de 0,6 V cuando circule una corriente de 150 mA (50% de 300 mA). Utilizamos el valor de 0,6 V, porque esta es la tensión de referencia del MT3608.

Cálculos - Linterna LED
Cálculos – Linterna LED

Luego calculamos el nivel de tensión mínima que debe suministrar el módulo MT3608 para que comience a iluminar el LED. En función del valor óhmico del potenciómetro que utilicemos para controlar el brillo de la linterna, calcularemos el valor de la resistencia que debemos poner entre la salida de positivo y el potenciómetro (ver los cálculos en la imagen anterior).

Montaje - Linterna LED
Montaje – Linterna LED

IMPORTANTE

Al utilizar el módulo MT3608 (Step Up Converter) tenemos la ventaja de que la luminosidad de la linterna no dependerá del estado de carga de la batería, porque el circuito mantiene la tensión de salida constante, mientras tengamos a la entrada una tensión superior a 2V . La desventaja es que debemos tener cuidado de recargar la batería, antes de que su tensión de salida baje de 2,5V. Si no hacemos un uso muy prolongado o frecuente de la linterna, eso no debería ser un problema. Pero podríamos evitarlo si instalamos como módulo de carga el TP4056 con protección, en lugar del TP456. El TP4056 (con protección) incluye entre otras cocas, un MOSFET a la salida para desconectar la batería cuando su tensión es menor de 2,9V. Para ello dispone de 4 terminales: 2 para conectar los dos polos de la batería y los otros dos para conectar la carga. Puedes ver mas detalles en el siguiente video: Linterna LED #2 – MEJORAS

Módulo TP4056, con protección
Módulo TP4056, con protección

Prestaciones y medidas de la linterna LED

  1. Eficiencia del circuito con el brillo al máximo: 75%
  2. Consumo máximo de la batería: 520 mA
  3. Autonomía estimada de la batería (1200 mAh) con el brillo al máximo: 2H 24′