У даній статті я хочу розглянути особливості роботи джерел живлення формфактору АА різного типу в туристичних ліхтарях. Сьогодні все більше і більше набувають поширення високопотужні туристичні ліхтарі. Світлодіодні джерела постійно модернізуються - якість випромінюваного спектра поліпшується, збільшується ККД, яскравість зростає. Але висока потужність випромінювача ставить певні вимоги до джерел живлення, так як споживання струму таких ліхтарів істотно вище. В даний час світловий потік більшості навіть дешевих ліхтарів часто більше 50 Лм. Поширені в магазинах сольові і лужні елементи живлення не можуть похвалитися хорошою роботою при високому споживанні струму, і логічним вибором багатьох стає використання акумуляторних батарей. Давно мене мучив питання, на скільки ж краще для ліхтарів літієві батареї та акумулятори, ніж поширені лужні (alkaline) одноразові елементи живлення. Я протестував ці батареї в високопотужними ліхтарі на різних його режимах роботи. В рамках даної статті ми не будемо торкатися плюси і мінуси ліхтарів на елементах живлення відмінних від АА, але спробуємо розібратися в особливостях роботи пальчикових елементів живлення. Все нижческазане буде так само стосуватися елементів живлення формфактору ААА, з поправкою на те, що ємність одного елемента ААА майже в 3 рази менше, ніж АА.
Давно відомо що сольові батарейки практично не придатні для використання в більшості пристроїв. Їх ємність в 3-4 рази менше, ніж у лужних, а з великими струмами вони не вміють працювати зовсім. Так що розглядати їх для використання в ліхтарях не має жодного сенсу. Ємність лужних джерел живлення сильно залежить від споживаного струму - вони відмінно працюють при низькому струмі, а на високих токах швидко розряджаються. Літієві батарейки відмінно працюють з усіма споживаними струмами, мають найбільшу ємність, але ціна їх досить висока. Компромісом є акумулятори з низьким саморазрядом (LSD), які і рекомендовані до застосування в ліхтарях. Давайте розберемося докладніше в особливостях роботи тих чи інших елементів живлення в ліхтарях, які проявилися в ході синтетичних тестів нового налобника ZebraLight H53w.
Піддослідними кроликами були: Alkaline - GP Ultra; Lithium - Energizer Ultimate Lithium; LSD NiMH - Ikea Ladda.
Принципи роботи драйверів в світлодіодних ліхтарях будемо вважати не сильно відрізняються один від одного, і приймемо цей налобник за еталонний ліхтар, але основі якого можна розглянути особливості тих чи інших елементів живлення стосовно до сучасних ліхтарям.
Більш докладно прочитати про роботу батарейок на різних токах, а також відмінність в їх ємності можна в грандіозному тестуванні батарейок . Про синтетичне тестування батарейок на трьох навантажувальних токах можна прочитати тут .
Тести проводилися з виміром відносної освітленості за допомогою датчика освітленості смартфона. Програмою для збору результатів вимірювань була Physics Toolbox Sensor Suite . Графіки будувалися за коштами Excel. Так як засобів для виміру повного світлового потоку не маю, то прийнято, що виробник вказав реальні дані, що схоже на правду.
Токи, споживані ліхтарем, в тестованих режимах на свіжих елементах живлення:
330 Lm (0.9 h) - 2,32 А
198 Lm (2.3 hrs) - 1,01 А
65 Lm (8.5 hrs) - 310 мА
30 Lm (21 hrs) - 120 мА
Вийшов наступний графік (натисніть для збільшення)
Як і слід було очікувати, найпоширеніші лужні батарейки практично марні для використання в сучасних високопотужних ліхтарях. Їх ємність при великих токах досить низька, і через швидку просадки напруги при високому споживанні, яскравість ліхтаря падає миттєво. На режимі максимальної яскравості, при споживаної струмі 2,3 А, батарейка розрядилася моментально. У режимах 198 Лм (1А) і 65 Лм (310 мА), луг хоч і видає необхідні струми для роботи ліхтаря, але розряджається набагато швидше побратимів. За те на низькій яскравості (30 лм і нижче), при споживаних токах менше 150 мА і нижче, ліхтар буде світити на них майже так само довго, як і на літієвих батареях і акумуляторах. Крім того, лужні батарейки (як і літієві акумулятори) огидно працюють на морозі. Так що робити вибір на користь цього типу елементів живлення слід робити лише за умови відсутності під рукою більш підходящих рішень, або в споживачах з невеликим струмом.
Літієві батарейки, як і слід було очікувати, виявилися лідерами. Лише при максимальному струмі, батарейка «розгойдувалася» протягом перших десяти хвилин, поки не нагрівся і не почала видавати необхідний струм, а час роботи при 330 Лм було порівняти з LSD NiMH акумуляторами. В інших режимах ліхтар світив навіть довше, ніж заявлено виробником. Якщо абстрагуватися від їх вартості, то літієві елементи живлення є безумовно кращими для застосування в яскравих ліхтарях. Їх ємність в 1,4 рази більше ємності акумуляторів, і на морозі вони не просідають зовсім. Але висока їх вартість обмежує їх область застосування. Їх актуально брати в тривалі експедиції, при наявності спонсора при відсутності можливості заряджати АКБ і необхідності економії ваги, або при вирішенні якихось інших унікальних завдань відмінних від харчування ліхтарів. Хоча, якщо розглядати ліхтар з харчуванням на одній батарейки формфактору АА щодо ліхтаря на трьох ААА (запасені енергія у них буде приблизно однаковою), то літієві одноразові елементи живлення вже не здаються такими дорогими, так як вартість однієї «заправки» ліхтаря літієм порівнюється з лугом .
Компромісом ж є акумуляторні батареї. При епізодичному використанні звичайні NiMH АКБ виходять з ладу досить швидко, якщо вважати по циклам заряд-розряд, а саморазряд у них досить високий. Навіть просто при зберіганні вони втрачають 20% запасеної енергії вже через добу. Набагато краще в цьому плані поводяться елементи живлення, виконані за технологією LSD NiMH (англ. Low Self-Discharge - низький рівень саморозряду), так звані предзаряженние акумулятори. Крім того LSD АКБ краще працюють на високих токах. Якщо вірити шановному Олексію Надёжіну, на чиї тести я посилаюся в даній статті, то оптимальними по співвідношенню ціна-якість, є акумулятори Ikea Ladda , На яких і проводилося тестування.
Як тільки температура навколишнього середовища опускається нижче + 5 ° С ємність елементів живлення починає помітно знижуватися. Першими здаються літієві акумулятори, які ми не розглядаємо в рамках даної статті. При температурі близько 0 ° С ємність літієвих батарей (не плутати з акумуляторами) падає десь до 95% щодо того, що вони можуть віддати при кімнатній температурі, LSD акумуляторів - 92%, луг ж віддає лише 50%.
При температурах -15 ... -20 ° С здатність віддавати заряд щодо такої при кімнатній температурі становить порядку 82-85% для літієвих батарей, 78-82% для LSD акумуляторів і лише близько 12-15% для лужних батарей. Тобто поки температура використання елементів живлення ще позитивна, то луг можна використовувати, інакше - вибір очевидний.