Превращаем фонарь Small Sun ZY-T08 в фотонное оружие

Нет предела совершенству, наверное, поэтому герой моего обзора пережил несколько тотальных перевоплощений, прежде чем стать законченным устройством. С момента покупки фонаря до публикации обзора прошло полтора года, и все это время я находился в процессе поиска идеала. За это время я успел обзавестись нормальной зеркалкой и вспышкой, поэтому не удивляйтесь разнице в фотках – их делал один человек, просто обзор постепенно пилился больше года. Теперь, когда я достиг цели, я хочу поделиться рецептом создания супер-дальнобойного фонаря на базе ZY-T08, которым можно подсветить облака и случайно вызвать бэтмена, напугать пассажиров низколетящего самолета и просто «подсветить под ноги» кому-нибудь на расстоянии 2км от тебя.

С чего все начиналось

Фонарики я обожаю с детства, сколько их прошло через мои руки – не счесть, но на определенном этапе до меня таки дошло, что универсального фонаря на любой случай жизни не существует, поэтому неплохо было бы собрать коллекцию фонарей на все случаи жизни. Линзовые фонарики я не рассматривал, т.к. у них никакая влагозащита, линза быстро царапается, огромная часть света теряется, короче фу. Моя коллекция сейчас состоит из четырех фонариков: Sofirn K03 с Nichia 219C @ 700mA как наключник и EDC, Convoy S2+ с Nichia 219C @ 2800mA в качестве бытового фонарика, модифицированный Trustfire TR-3T6 для мощного заливного света на расстояниях до 300м, и, наконец, Small Sun ZY-T08 с дедомленным XP-G2 S4 3D @ 4.5A просто чтоб был) Нет, серьезно. Какого-либо адекватного применения этому световому мечу, которым можно подсвечивать воздушные цели для ПВО или устраивать дискотеку жителям какой-нибудь высотки в паре кварталов от тебя, я не нахожу. Такой дальнобойный фонарь может пригодиться поисковикам или охотникам, а для меня это чисто хотелка детства: наверняка не я один мечтал о фонарике, который доставал бы до облаков, да?

Мини-обзор

Из коробки фонарь представляет собой довольно жалкое зрелище. Древний синюшный светодиод (XM-L T6) на алюминиевой подложке, драйвер всего на 2.1А, слабая кнопка, пластиковый рефлектор




Тем не менее, этот фонарь привлек меня солидным корпусом, который обещает хорошее охлаждение диода, работой от двух банок 18650 (соединенных параллельно), большим рефлектором диаметром 58мм и ценой всего в $25


Кнопка в хвосте стоит типоразмера 1288, никакие другие туда без напилинга не влезают. Качество штатной кнопки отвратное, фонарь даже на неразогнанном штатном драйвере мерцает из-за плохого контакта



В голове прячется огромная алюминиевая пилюля диаметром 29мм. Внутри очень много свободного места, можно засунуть практически любой драйвер

В глаза бросается нестандартная «звезда» светодиода, имеющая диаметр 25мм. Такую даже алюминиевую найти проблематично, не говоря уже про медную DTP (Direct Thermal Path – класс подложек с улучшенным теплоотводом). Под светодиодом ожидаемо практически отсутствует термопаста

Больший рефлектор по логике вещей должен обеспечивать меньший хотспот, но я был весьма удивлен, увидев, что у того же C8 хотспот идентичен таковому ZY-T08, даже немного меньше. Слева – ZY-T08, справа – C8:

Судя по всему, это объясняется тем, что светодиод и рефлектор не созданы друг для друга. За все время своих изысканий я перепробовал в данном фонаре целую кучу различных комбинаций. Так, через фонарь прошли практически все современные светодиоды: XM-L2, XP-L HI, XHP35, XP-G2, XP-G3, и это не считая драйверов для них. Я не буду томить и рассказывать о каждой переделке, скажу рецепт успеха сразу: дедомленный XP-G2 в овердрайве на 4.5А. В перводе на русский: нужен диод XP-G2 со снятой силиконовой линзой, и питать этот светодиод нужно повышенным током (4.5А вместо паспортных 1.5А).

Модернизация

Шаг 1: дедомим диод

Зачем снимать линзу понятно – ширина луча зависит от соотношения размеров излучающей поверхности светодиода и размеров рефлектора: чем меньше площадь поверхности и больше размер рефлектора – тем уже выходной пучок света. Содрать линзу со светодиода достаточно легко, для этого просто кидаем его в какой-нибудь бытовой растворитель или бензин для зажигалок на день:

Для ускорения процесса емкость можно подогревать на водяной бане. Примерно через 5-6 часов достаем светодиод и аккуратно сковыриваем линзу зубочисткой. Она будет крошиться по частям, здесь важно не повредить микроскопические проводки по краям кристалла, поэтому усердствовать и пытаться вылизать всю поверхность не нужно. Достаточно убрать только основную часть силикона над самим излучающим кристаллом:

Кстати, вот наглядное сравнение размеров кристаллов светодиодов (сверху XHP35, слева XP-G2, справа XP-L HI):

Влияние дедома на форму луча вы можете увидеть на следующей картинке:

Теперь, когда с диода содрана линза, с ним нужно обходиться очень аккуратно, чтобы не повредить люминофор или проводки на кристалле. При установке рефлектора на этапе сборки следует соблюдать особую осторожность.

Шаг 2: улучшаем теплоотвод и меняем рефлектор

С овердрайвом все куда сложнее. Овердрайв – дело тонкое, без очень хорошего теплоотвода светодиод, рассчитанный на максимальный ток 1.5А, при питании током 4.5А прекратит свое существование уже через пару секунд. Многие считают, что максимальный паспортный ток вообще превышать нельзя, но это неправда. Светодиод губит не большой ток, его губит перегрев, вызванный большим током. Конкретно XP-G2 выдерживает до 6А (больше не позволяют проводки на кристалле, которые тупо плавятся). Но смысла гнать выше 4А особо нет – после них приращение тока не дает столь же заметного приращения яркости. Проблему теплоотвода я решил двумя путями:
1. Сам светодиод поместил на медную DTP подложку Noctigon. Медь, как вы знаете, очень хороший проводник тепла, это нам на руку
2. Заказал в токарке пилюлю из меди:


Обошлось это удовольствие в 600 рублей. Если вы внимательно посмотрите на фотку выше, то заметите 4 особенности:
а) Диаметр площадки под звезду уменьшен до 20мм, чтобы было удобно позиционировать стандартные подложки
б) Длина резьбы увеличена, для большей площади соприкосновения с корпусом фонаря и лучшего отвода тепла на радиатор
в) Толщина стенок увеличена за счет сужения пространства для драйвера
г) Высота пилюли уменьшена на 5мм, я сделал это чтобы засунуть в фонарь другой рефлектор, который полностью алюминиевый и более глубокий:

Шаг 3: переделываем схему питания на 2S

Есть еще одно препятствие на пути к овердрайву: особенность самого XP-G2. Дело в том, что в фонаре аккумуляторы расположены параллельно, их общее напряжение 4.2В, а новые версии XP-G2 имеют слишком большое значение обратного напряжения. В переводе на русский это означает, что даже если вы подключите XP-G2 напрямую к свежезаряженному аккумулятору с напряжением 4.2В без всяких драйверов, то ток в цепи не превысит 3А, и быстро упадет до 1А по мере разряда аккумулятора до 3.9-3.8В. Получается весьма идиотская ситуация: аккумулятор разряжен всего на 20-30%, а фонарь уже еле светит. Путей решения проблемы 2: искать повышающий (Boost) драйвер или повышать входное напряжение. Boost драйверов, позволяющих получить на выходе 4А при питании от 4.2В в продаже не так уж и много, и у них невероятно низкий КПД. Поэтому я решил переделать схему питания фонаря с параллельной на последовательную. Слева — изначальная схема, справа — как должно быть:

Для этого нужно переделать площадку кнопки и контактную площадку драйвера. При желании можно модифицировать стандартные площадки, но я люблю делать красиво, поэтому вырезал из стеклотекстолита и вытравил новые платки:



Контактная площадка просто кидается сверху на аккумуляторы, главное не перепутать полярность:

Ответная часть контактной площадки, вставляемая в пилюлю:

Для создания всего этого безобразия использовались медные кольца, латунные таблетки и заклепки. Я дам ссылки на все использованные детали в конце обзора:

Серые кубики на фотке – силиконовый теплопроводник, я набил ими оставшееся пустое место в пилюле для отвода тепла от драйвера. В качестве драйвера я выбрал FX-6 с кайдомайна:


Это неплохой драйвер с защитой от перегрева, неправильной полярности, короткого замыкания и убийства аккумулятора. Имеет 2 группы режимов, переключение осуществляется по знакомой всем схеме: включаем слабый режим, ждем когда моргнет, жмем еще раз – группа режимов переключена.
В первой группе 4 режима: мунлайт (ток 2мА), низкий (1А), средний (2.4А) и высокий (4.5А). Токи потребления от двух аккумуляторов (8.4В) соответственно равны: 1мА, 600мА, 1.5А, 3А. Во второй группе к перечисленным режимам добавляются 2 мигалки. Если верить тестам djozz с BLF, XP-G2 выдает около 1250 люмен при токе 4.5А.

Шаг 4: сборка

Припаиваем драйвер к нашей новой контактной площадке и заталкиваем в пилюлю:

В качестве термопасты для светодиода я использовал MX-4. Наклеиваем центрирующую шайбу на звезду и паяем провода:

На резьбу пилюли наносим более дешевую КПТ-8 для лучшего отвода тепла на корпус, на контакты наклеиваем скотч для изоляции:

Собираем голову:

Еще одна важная деталь – просветленное стекло (диаметр 58мм):


Готово, прикручиваем голову к хвосту с аккумуляторами, дожидаемся ночи и идем пугать соседей.

Испытания

Предлагаю для начала заценить разницу между стоковым фонарем и модернизированным. Бимшоты «До» были сделаны год назад, поэтому не удивляйтесь различиям ландшафта)
Было:

Стало:

P.S. до холма на горизонте 200 метров. До дерева 150 метров:

Стало:

Очевидно, что модернизированная версия не идет ни в какое сравнение со стоком. У меня нет люксметра для объективной оценки яркости и дальности. Пятно хотспота на расстоянии 10м имеет диаметр 30см, что дает угол расхождения луча чуть менее 1°. При этом яркость на глаз ориентировочно лежит в диапазоне 500-800kcd, но точно не больше 1Mcd, это в свою очередь гарантирует дальность луча 1.5-1.8км. На деле луч спокойно пробивает 2 километра в ясную погоду, продемонстрирую я это на элеваторе, который видно из окна:

Чтобы вы лучше себе представляли масштаб проблемы, фото без зума:

Расстояние почти 2 километра:

Контрольная фотка:

Светим в ближний край (расстояния 1800м):

Светим в дальний край (расстояние до желтой постройки справа — 2000м)

На статических фотках не видно никакой разницы, поэтому я кропнул их и склеил в гифки. На каждой гифке бимшот чередуется с контрольной фоткой. Ближний край:

Дальний край:

Такая гигантская по меркам карманного фонарика дальность луча позволяет достать до некоторых облаков. Я долго не мог заснять это, поскольку погода все лето вела себя предательски: то на небе нет ни облачка, то льет дождь, светить в дождевые тучи нет смысла — они находятся слишком низко, эффект не тот. Но в один прекрасный день мне все же удалось поймать сочетание ясной погоды с низкой облачностью:

Если отдать фонарь кому-нибудь и попросить отойти метров на 20, световой столб от луча становится не столь заметным, и пятно хотспота на облаках становится еще отчетливее:



Видно, что в городе сильно мешает паразитная засветка от уличного освещения, в полной темноте за городом эффект должен быть в разы интереснее, но пока мне не удалось поймать облачность во время пребывания за городом. Кстати о деревне, если посреди ночи выйти во двор и покосплеить джедая, то в округе начинают выть все собаки, видимо столб света в небе они видят не в пример лучше людей. Со стороны «световой меч» смотрится не так ярко, как из собственных рук, но зато становится заметным масштаб крутизны фонаря. При взгляде со стороны луч как будто уходит в бесконечность, причем даже если отойти от фонаря метров на 20, конец луча из-за эффекта перспективы все равно будет растворяться где-то над головой, а не в стороне.

Ссылки на детали

Не думаю, что кто-то захочет повторить подвиг, но ссылки на использованные детали, пожалуй приведу:
— Медная пилюля, текстолит — оффлайн (600р или около $10)
— XP-G2 S4 3D на Noctigon-е — $3.98
— Просветленное стекло — $3.64
— Алюминиевый рефлектор — $5.26
— Силиконовые кубики — $1.18
— Центрирующие прокладки — $1.63
— Кнопка — $1.78
— Драйвер — $6.76
— Латунные контакты — $1.59
— Пружинки — $1.57
— Медные шайбы — $3
— Заклепки для плат — $3
Таким образом, модернизация фонаря обошлась примерно в $30. Ну и напоследок еще пару фоток outdoor, сделанных на тапок:


На второй фотке отраженная от воды часть света образует свой световой столб) На этом все, всем бобра)