Brazalete LED recargable

Construcción de un brazalete LED con batería recargable, de larga duración. El brazalete está construido con PLA y es impermeable; se puede utilizar como peatón o ciclista, pero también sería muy útil llevarlo en el coche para utilizarlo como baliza en caso de avería.

Brazalete LED recargable

Los ciclistas, patinadores o cualquier persona que circule de noche cerca de una carretera deberían hacerse ver. Es obligatorio llevar un elemento luminoso o retrorreflectante, como brazaletes, cinturones o linternas, para hacerse visibles a una distancia de por lo menos 150 metros.

Módulo de control LED

El control de encendido de los 6 LED de este brazalete es muy barato. He comprado un lote de 10 placas por menos de 3 dólares. Este controlador enciende los 6 LED de uno en uno de forma secuencial, no es necesario intercalar resistencia limitadoras a los LED, y funciona entre 3 y 4,5 voltios… haciéndolos así muy aconsejables para ser utilizados con baterías Li-ion de 3,7V. Hay que tener cuidado con el esquema que indica el vendedor en su web, porque los 6 LED están pintados al revés. Son los cátodos los que van conectados a las 6 salidas del PCB, como se indica en la imagen siguiente:

Control LED del brazalete

Esquema de montaje

Este brazalete es muy sencillo montarlo, y se compone de dos partes. Por una parte esté el módulo de control y los 6 LED, y por otra la alimentación. Para alimentar el brazalete podría haber utilizado dos o tres pilas de 1,5 voltios en serie, pero he preferido alimentarlo con una bateria de litio recargable.

Esquema: Brazalete LED

Así el módulo de alimentación se compone de una batería 3,7V, el módulo de carga TP4056 con protección y el interruptor de encendido.

Descarga de las piezas 3D

Este diseño consta de 3 piezas, impresas en 3D con PLA de color blanco. El  brazalete tiene 6 caras  para dirigir la luz LED hacia todos los ángulos. El ajuste del brazalete con el brazo está bien para el tamaño medio de un adulto. En caso de que fuera necesario, aplicando calor al PLA -con cuidado si ya se ha montado la electrónica- se podría cerrar o abrir ligeramente el diámetro del brazalete.

Piezas 3D para el brazalete LED

Caja del alimentador y Brazalete – Thingiverse: Rechargeable LED bracelet

¿Necesitas fabricar un PCB?

Actualmente hay muchas empresas que se dedican a fabricar circuitos impresos (PCB), pero no en todas podemos conseguir pequeñas tiradas a buen precio. Por suerte, ahora disponemos de Internet y es mucho más fácil que antes. Podemos buscar empresas en cualquier parte del mundo, y es más fácil encontrar un fabricante que haga nuestros prototipos (PCB) a buen precio. Una de las empresas más grandes del sector es PCBWay.

Logo: PCBWay

Ahora también puedes encargar trabajos 3D, mecanizados con CNC y fabricación de cajas metálicas o de plástico inyectado.

https://www.pcbway.es/

 

¿Rendimiento o Duración LED?

La reciente retirada a la venta de las bombillas de filamento, ha creado una gran demanda de bombillas LED. Esto ha provocado la aparición de nuevos fabricantes, intentando hacerse un hueco en el mercado con sus bajos precios. Por falta de normativa, los fabricantes de lámparas LED no tienen la obligación de informar de la tecnología que emplean para fabricar sus lámparas. Ahora existen muchas bombillas LED con muy buen aspecto exterior, utilizando en su interior el mínimo número de componentes posibles y de muy baja calidad.

Iluminación eléctrica

La iluminación eléctrica está con nosotros desde la época de Edison, hace ya más de 100 años. Desde entonces hemos estado utilizando bombillas de incandescencia.

Tubos fluorescentes

Con el paso del tiempo, los sistemas de iluminación han ido evolucionando poco a poco, y siempre buscando el mejor rendimiento eléctrico. Bombillas halógenas, bombillas y tubos fluorescentes, bombillas de descarga xenón… y desde hace muy pocos años la iluminación LED.

Iluminación LED

Con la tecnología actual es posible fabricar sistemas de iluminación LED de alta potencia a un precio muy competitivo. Las ventajas del LED superan con creces la inversión inicial que se tiene que hacer en su compra.

Retirada a la venta de las bombillas de filamento

Debido al gran ahorro energético que se obtiene con la iluminación LED, la mayoría de los Gobiernos han creado Leyes para que se dejen de fabricar las bombillas de mayor consumo. Se ha empezado por las bombillas de filamento, pero poco a poco sucederá lo mismo con las demás.

La alta demanda de bombillas LED ha provocado la aparición de muchos fabricantes nuevos, y todos ellos compitiendo con el mejor argumento de ventas: bajar los precios. Pero como no existe una normativa acorde a esta nueva tecnología, esa bajada de precio suele ir acompañada con una pérdida en la calidad y ahorro en los diseños, reduciendo así la duración y fiabilidad teórica que podría aportar la iluminación LED.

Comprar hoy una bombilla LED de marca reconocida, a pesar de que sea más cara que otra aparentemente igual, podría ser una buena inversión.

¿Rendimiento o duración?

Los sistemas de iluminación los podemos dividir en dos grupos. Uno de ellos sería el dedicado al alumbrado, dónde lo más importante es obtener un alto rendimiento lumínico, reduciendo al máximo el consumo energético.

Y el otro sería el destinado a la señalización y decoración, dónde lo más importante es la fiabilidad y duración, pasando a un segundo plano el rendimiento y consumo.

Para diseñar una bombilla LED destinada al alumbrado, los fabricantes apuran al máximo las prestaciones de los LED, haciéndolos trabajar en el punto de mayor rendimiento lumínico, a pesar de que esto implique una reducción considerable de su vida útil.  Otro problema es que dentro de la propia lámpara tiene que alojar una pequeña fuente de alimentación para convertir la tensión alterna de la red en continua, controlando a su vez que los LED trabajen en su punto más óptimo

Luz portátil LED para averías

Construcción de una luz portátil de 5W LED, para utilizar en caso de avería del automóvil. Se modifica el interior de una luz portátil con bombilla de filamento de 21W, para instalar dentro un conjunto de 6 diodos LED de potencia y su circuito de control. En este montaje se utiliza el material sobrante de otros proyectos, recuperando también el driver de corriente de un foco LED averiado. Aprovechando que este driver de corriente dispone de un pin para su habilitación, se añade un circuito multivibrador astable, y así se tiene la posibilidad de funcionar como una baliza intermitente (flash). Cuando los LED funcionan en modo FLASH, el consumo se reduce a 0,6 vatios.

Luz portátil 12V

Umbral de encendido LED

Con el fin de poder utilizar el control de habilitación del driver de corriente (pin 1 del XL6001), para hacer funcionar la luz en modo intermitente (flash), se mide el umbral de encendido de una serie de 6 diodos LED.

Umbral de encendido

Se comprueba que la tensión umbral, necesaria para el encendido de los 6 diodos en serie, es de 15V. Como esta tensión es ligeramente superior a la máxima que podría entregar la batería de un automóvil en marcha, es posible realizar el efecto parpadeo controlando el estado del pin 1 (Enable) del driver de corriente XL6001. El driver de corriente que se utiliza en este montaje, está recuperado de un foco LED de 12V averiado.

Modos de funcionamiento

Después de realizar la modificación de la luz portátil, sustituyendo la bombilla de 21W por un conjunto LED de 5W, se dispondrá de 2 modos de funcionamiento:

  • Modo CONTINUO
  • Modo FLASH

Otra ventaja que se obtiene al utilizar LED como iluminación, es su baja persistencia lumínica, y así es posible hacer intermitencias con alta velocidad.

Esquema: Luz portátil LED

Como se puede ver en el esquema, el circuito encargado de realizar el efecto Flash es un sencillo multivibrador astable, compuesto por 2 transistores NPN. El cambio de modo de funcionamiento: Continuo/Flash, se realiza con un interruptor. Cuando el interruptor está en reposo, el multivibrador controla los tiempos de encendido y apagado del conjunto LED, modificando el nivel lógico en el pin 1, Enable del driver de corriente. Cuando el interruptor se cierra, se juntan la base y emisor del transistor que controla el driver de corriente, habilitando de forma permanente el driver y dejando la luz encendida sin parpadeos.

Montaje

Cada diodo LED de 1W se suelda en una pequeña placa de circuito impreso con base de aluminio, haciendo también la función de disipador. El conjunto de los 6 diodos LED se montan en 2 trozos de perfil de aluminio en forma de ‘U’, poniendo 3 diodos en cada tramo y conectando todos los diodos en serie. A pesar de que este soporte de aluminio está sobre dimensionado como disipador, es conveniente poner pasta térmica en la base de cada diodo y apretar fuertemente los tornillos contra el perfil de aluminio.

Serie de 6 LED

Para evitar posibles contactos eléctricos entre los tornillos y los terminales de conexión de los diodos LED, se intercalan arandelas de plástico.

Ensamblado del conjunto

Como se puede observar en las imágenes, hay muy poca separación entre los diodos, y algunos tornillos quedan un poco girados. A pesar de esto, como se utilizan tornillos de cabeza cónica, el asiento del perfil de aluminio con la base del diodo es bueno. También se utilizan separadores de 1 cm de longitud en lugar de tuercas, permitiendo así realizar un mejor apriete.

Consumo LED

El consumo de este portátil LED es de tan solo 5,2W cuando trabaja en modo continuo. Al reducir en 1/4 el consumo, se evita el calentamiento del proyector de luz, y también se puede mantener más tiempo encendida la luz con el coche parado.

Ciclo de trabajo en modo FLASH

Se miden los tiempos de encendido y apagado del LED con un osciloscopio, midiendo también la cadencia del parpadeo.

  • Ciclo ON: 12,2%
  • Ciclo OFF: 87,8%
  • Cadencia: 4,8 Hz
  • Consumo:  0,63W

Ciclos de trabajo en modo FLASH

Cuando se utiliza la luz portátil para señalizar un obstáculo, es mejor utilizarla en modo FLASH y colocar su carcasa de plástico rojo encima del proyector de luz. De esta forma funciona a modo de baliza, sin deslumbrar ni molestar a nadie, pero haciendo muy visible el obstáculo. Además, cuando se utiliza el modo FLASH se reduce notablemente el consumo, permitiendo dejar la lámpara encendida durante horas sin provocar una descarga excesiva de la batería… y evitando un problema posterior cuando se tenga que arrancar el coche de nuevo.

Baliza LED para el Automóvil-Moto

Construcción de una pequeña baliza luminosa alimentada con su propia batería, recargable en el coche, de gran potencia luminosa y para el uso en intemperie. Al ser de tamaño reducido, también podría utilizarse en bicicletas o llevándola en la mano, cuando se transita en las proximidades de una carretera o camino de tierra.

Hace un año, mostraba en un video cómo hacer un flash nocturno con diodos led: Construcción de un Flash nocturno (LED)

En aquella ocasión el circuito consistía en un anillo de 8 diodos LED que se alimentaba con un cargador de tipo USB, incluido dentro del propio flash. Aunque la finalidad de este proyecto es casi la misma, en este caso vamos a hacer un circuito con un solo diodo LED de alta potencia y alimentado con baterías. La necesidad de disponer de algo así me vino hace unos días, cuando tuve un problema con el claxon del coche y tuve que desconectar la batería mientras buscaba una solución. Este problema me surgió en medio de la carretera, en un día lluvioso y sin apenas luz. En aquella ocasión, lo único que tenía a mano para señalizar el coche fue una linterna con las pilas semi-agotadas.

Barras luminosasLa idea es la de construir una pequeña baliza luminosa alimentada con su propia batería, recargable en el coche, de gran potencia luminosa y al ser posible para el uso en intemperie (que no le afecte el agua de lluvia), algo muy parecido a las barras luminosas que se utilizan en los aeropuertos, para hacer señales a los pilotos cuando tienen que hacer maniobras.

Aunque el tamaño de la baliza no debería ser muy importante, pensando en la posibilidad de poder utilizarla en bicicletas o motos… incluso para peatones cuando se circula en las proximidades de una carretera, su tamaño es reducido.

Baliza LED para el automóvil
Baliza LED para el automóvil

A continuación se muestra el esquema de montaje de esta pequeña baliza luminosa.

Baliza LED - Esquema
Baliza LED – Esquema

Creo que el diseño de este circuito es sencillo de entender, y lo podría construir cualquier aficionado a la electrónica.

Si quieres dar una segunda utilidad a esta baliza, para poder utilizarla como una linterna: Baliza LED #2 – MEJORAS