Фонарные истории. Выбор элементов питания.

Продолжаем цикл "хочу все знать и чтобы за это ничего не было".

В прошлом выпуске, Фонарные истории. В чем разница между фонарями., я постулировал, что считаю классические элементы питания, такие как NiMh-аккумуляторы и тем более обычные щелочные и солевые батарейки формата АА, и особо ААА — бессмысленными, экономически не оправданными и неудобными.

Перечислим еще раз недостатки этих "везде можно купить" элементов.
Начнем с того, что "везде" можно купить как правило либо совершенно слабосильные солевые элементы, или "брендовый" щелочный энерджайзер по цене близкой к цене нормального NiMh аккумулятора.
Учитывая что при серьезном использовании серьезного света скорость высасывания такой батарейки соперничает со скоростью опустошения поллитровки алкоголиком, это будет работа на ящики с такими батарейками.
Ну и естественно, чтобы запитать любой приличный светодиод, мы попадаем в очень неловкую ситуацию, ведь АА элемент отдает 1.5В в номинале, а под нагрузкой (или NiMh) и того ниже, 1.2в.
Напряжение же питания светодиодов лежит выше 2.7в. В итоге, чтобы эти концы сошлись с концами применяют повышающие драйверы, и естественно, в дешевых поделках КПД такого драйвера ниже плинтуса.
Поэтому да, рассчитывать на приличный свет длительное время при таком питании не приходится, а бюджет на батарейки будет перераздут.
Если же все же мы используем в своей жизни NiMN аккумуляторы, то не забудем и про их недостатки.
Во первых, высокий ток саморазряда. Только не так давно помимо элитарных Sanyo Eneloop, с малым током саморазряда, стали появляться и элементы других производителей. В случае дешевого аккумулятора (который вы конечно же купите втридорога в сетевом магазине) вы постоянно будете сталкиваться с тем что нужно светить, а аккумулятор уже подсел
Во вторых, высокие требования к качеству зарядного устройства. Чтобы аккумулятор действительно выхаживал свои 500 (хотя бы) циклов, его нужно заряжать не нонейм зарядкой, а зарядником, который не перегревает аккумулятор, заряжает его правильным алгоритмом и отслеживает окончание заряда при помощи анализа delta V. Э
В третьих, эффект памяти никто не отменял. И если в случае вспышки высадить аккумуляторы до минимального напряжения не проблема, то в случае фонаря встает вопрос — впустую дожигать часы "тления" или ставить на зарядку, ухудшая емкость из-за эффекта памяти. Бытовые зарядки из сетевых магазинов "разряжать" аккумуляторы и делать процедуру refresh (циклы прогона заряд-разряд чтобы вернуть емкость) — не умеют.

Варианты же на 3 ААА — это вообще дичь. Громоздкая, с минимальной емкостью, не способная отдавать большие токи и требующая покупки множества батареек(аккумуляторов) и больших зарядок, минимум на 4 гнезда.

Итак, если мы хотим иметь стабильные 100+ люменов, причем не за космические деньги брендовых фонарей на АА, которые в состоянии вымучить побольше, нам надо смотреть в сторону питания на Li-Ion.

В отличии от питания для телефонов, которое в основном выпускается в плоском форм-факторе, для фонарей практически стандартном стали цилиндрические элементы, которых выпускается гигантское количество — для аккумуляторов ноутбуков, для тяговых аккумуляторов мелкой техники, ну и как вышло — для фонарей ).

Наиболее распространенным стандартом де-факто стали элементы размерности 18-65 (диаметр, длина), получившие обозначение (интрига!) — 18650 )
Именно они были понапиханы в аккумуляторы ноутбуков последние 15 лет, именно они стали наиболее выгодными с точки зрения рубль\ватт относительно других размеров.

Фонари на 18650 (одиночных) имеют весьма компактные размеры, особо удачные миниатюризации имеют корпус почти с размер элемента, и равный размеру ширпотреба на АА.

На текущий момент, емкость таких элементов достигает от 2600 (оптимальное соотношение цена\емкость) до 3600 мАн (при напряжении 3.7в номинал, де факто от 4.2в или 4.35в), а величина отдаваемого тока может составлять до 30А на полностью заряженном аккумуляторе (но все же типовые токи существенно ниже).

Более мощные фонари собирали либо с питанием от 2-3-4 элементов 18650, либо переходили на элементы питания 26650 (длина такая же, но диаметр больше, соответственно больше емкость и токи).

Для любителей миниатюризации также выпускаются малютки на аккумуляторы 18350 ( изрядно укороченный 18650), 16340 ( типоразмер классической CR123), 14500 (по размеру равен АА элементу) и еще более мелкие элементы, применение которых уже имеет мало смысла.

К сожалению, значимый прогресс в вопросе емкости аккумуляторов 18650, которые выпускаются громадными количествами, и которые за последние 10 лет уверенно прошли путь от 2400мАн на банку до 3600 на банку, практически полностью обошел более мелкие типоразмеры.
Так, например, 18350, которые меньше чем на половину короче чем 18650, могут похвастаться только 1200маН максимальной емкости, причем за деньги, за которые можно купить 18650 емкостью 3500мАн.
В случае же 16340 как было 10 лет назад 800мАн практический потолок емкости, так и осталось. 14500 аналогично, 700-800мАн в хорошем аккумуляторе.

Итак, для первого "мощного" (по сравнению с "лейкой")

фонаря, самым эффективным вариантом будет выбирать фонарь на одном элементе 18650.

Такой фонарь и на лоб не сильно давит в варианте налобника, и в руке будет хорошо лежать в варианте поисковика. Переходить (добавлять) в арсенал фонари на 18350\16340 скорее всего вы будете позднее, например при выборе света для ребенка. Отмечу, что фонари на 18650, при наличии качественного драйвера, вполне могут иметь диапазон питания до 7.2в и выше, что позволит вам использовать в них два элемента 16340-18350, если припрет нужда.

Какие же элементы нам купить?
Еще раз, что нам важно в аккумуляторе Li-Ion
1) Номинальная емкость.
2) Наличие защиты
3) Максимальные токи
4) Разрядная кривая.

Пункт 1 понятен — хотя бы общее знание, сколько энергии может запасти наш аккумулятор. Как я писал выше, на текущий момент емкость 2600 уже является ширпотребной — т.е. широко используется в тех же самых ноутбуках и павербанках. И, грубо говоря, если вы просто автотурист, а не спелеолог-пешко-сплавно-турист, для вас эта емкость будет оптимальна. Емкости в районе 3400+ уже подороже, да и появляются тонкости (например работа при напряжениях от 4.35в до 2.6 вместо 4.2 до 2.9). Если ваша зарядка не умеет заряжать выше 4.2в, а фонарь, например, имеет ток отключения 3в, то вы "лишней" емкости сверх 2600-3000мАн и не увидите (не сможете использовать).

Пункт 2 — защита на аккумуляторе — это небольшая плата вписанная в его формфактор, которая отрубает цепь при перезарядке аккумулятора и при его переразряде.

Какие тут могут быть нюансы — плата как не крути добавляет фонарю длины и он может не войти в некоторые зарядки и некоторые фонари, кроме того как правило эта плата еще и защита от КЗ, и фонари с ней не могут отдавать высокие токи (плата думает что наступил КЗ и разрывает цепь).
Если вы приобретаете фонарь с качественным драйвером, в котором встроен разрыв цепи при слишком низком входном напряжении, и у вас качественная зарядка — то конечно лучше брать незащищенные аккумуляторы, это будет дешевле, универсальнее по размеру и возможно более высокотоково.
Если же вы толком не знаете, что за китаедурь вы купили — возьмите аккумулятор с защитой. Высаженные дурным фонарем до нуля литий-ионные аккумуляторы очень сильно деградируют.

Пункт 3 — для современных качественных аккумуляторов вас этот параметр должен волновать только при покупке фонарей с несколькими светодиодами (триплы, квадриплы).

Так как отдать 3А для наиболее распространенных фонарей на светодиодах семей XM-L, XP-L и т.д. способен любой современных аккумулятор 18650.
Если же вы замахнулись на Вильяма нашего Шекспира, и решили сходу начать свою фонарную автоэкипировку с сцуко-бластера какого-нибудь бренда, то покупка высокотоковых аккумуляторов неизбежна.

Пункт 4 — разрядная кривая. Это, на самом деле, в каком-то смысле самый главный критерий оценки качества фонаря. Только так мы можем увидеть, сколько остается от номинальных, допустим 2600мАн при разряде током 1а, 2а, 5а и т.д.
В чем тут подвох? Дело в том, что ряд производителей "третьего эшелона" или просто переупаковщиков всякого брака выпускают банки отдающие номинальную емкость на токах 0.5-1А. Соответственно, попав в мощный фонарь с хорошим импульсным драйвером, который до последнего стабилизирует световой поток, компенсируя падение напряжения ростом забираемого с аккумулятора тока, эти элементы мгновенно "сдуются" и отдадут хорошо если треть своего номинала. Кроме того, хорошие современные элементы еще и неплохо противостоят холоду, и разрядная кривая при отрицательных температурах покажет нам "кто где срал".
Почти на каждого брендованного производителя и каждую модель аккумуляторов полно независимых тестов, как на фонаревке, так и на баджете. И тут мы плавно переползаем к вопросу…

— Говно твои акки — сказал мне как-то знакомый, посмотрев мой Panasonic на 3400мАн made in japan.
— Вот я купил фонарик и мне к нему в придачу дали зарядку, аккумулятор на 8000мАн и все вместе стоило как кружка кофе на заправке Лукойла.

Ну, по поводу фонарей и чем они отличаются мы уже разговаривали с вами раньше. А вот по поводу "настоящего SuperFire емкостью 5000-8000-10000мАн" (зависит от наглости упаковщика) — видимо придется поговорить.

Технология производства литий-ионных элементов питания не особенно сложна сама по себе. Куда сложнее реализовать производство качественных элементов. К сожалению, реалии рынка таковы, что вдовесок к дешевому фонарику комплектно дают дешевейший аккумулятор, который по доброй китайской традиции "накачивают стероидами" так же как и люмены фонарика.

В лучшем случае, вы получите перемаркированные на многие тысяч мАн стандартные 2200 хорошего производителя, которые еще совсем недавно были мейнстрим и соответственно производили их очень много и задешево. В более сложном случае, вам "переупакуют" брак, емкость которого может плавать в широком диапазоне или откровенные изделия китай-подвал, которые даже не пытаются отдавать больше чем 600-800мАн при малых токах. Целевая аудитория таких аккумуляторов, если рассматривать их как "честный вариант" продажи — всевозможные устройства, где мизерное потребление тока, и нужен дешевый "буфер" на время отключения основного сетевого питания. История не сохранила имени того китайца, который первый придумал надеть на них термоусадку с надписью "суперогонь" и емкостью 5000мАн. Но массы этот порыв подхватили.

Поэтому если вы покупаете на Али полный нонейм, или нонейм под непонятным брендом типа Boruit, лучше купить фонарь без комплектного аккумулятора и зарядки (которая тоже, по правде будет полное говно) и сэкономить 1-2 доллара, которые это говно и не стоит на самом деле. Доложив же немного к сэкономленным денежкам вы сможете купить качественные аккумуляторы.

Перейдем непосредственно к вопросу, какие же аккумуляторы и где можно покупать. Качественные аккумуляторы производит считанное количество фирм, и вы 100% знаете их наименования)).

Например, это Samsung, Sanyo, Panasonic, LG. ).
Всевозможные *fire — как правило китайские подделки, хотя была серия аккумуляторов TrustFire, которые имели терпимое качество и параметры — но там емкости были не выше 2400мАн.

Есть также множество брендов-переупаковщиков. Они либо просто переобтягивают банки вышеприведенных брендов своими лейблами (для поставки с своими фонарями\приборами), либо еще добавляют защиту (потому что самому самсунгу, панасу, лыже и саньо нет интереса выпускать защищенные аккумуляторы — их самая большая клиентура (аккумуляторы ноутбуков, бытовой техники, и т.д.) в защищенных аккумуляторах не нуждается.

У каждого из этих брендов выше есть простые маркировки (не вычурные, потому что их чаще всего никто не видит) определяющие номинальную емкость и серию по максимальному току и разрядной кривой.

Для начинающего можно порекомендовать получившие статус "народных" Samsung ICR18650-26HM
Емкость всего 2600мАн, никакой высокотоковости (максимально 5А на разряд, но для однодиодного фонарика на XM-L и его аналогах хватит).
Отсечка 2.75в — это значит драйвер в фонаре (или защита переупаковщика) должна размыкать цепь при падении напряжения на элементе под нагрузкой ниже 2.75, иначе элементу поплохеет.

Заявленную емкость аккумулятор по даташиту отдает при токе разряда 0.2С (т.е. всего 520мАн), но при разумных токах разряда в 1-2А (потребление среднего налобника на средних режимах) напряжение и емкость не сильно падает.

Имейте в виду, для лития важен общий срок жизни. Чем больше времени прошло с момента выпуска, тем хуже элемент держит токи и емкость при них. Поэтому всегда проверяйте по маркировке дату производства, чем свежее тем лучше.

Вы спросите, почему я рекомендую не самые емкие Самсунги?

Так все опять же зависит от сферы применения и бюджета. Для дачника и автопутешественника интереснее иметь два 2600 акка, чем 1 3600, или 4 вместо 2х. Так как подзарядить не проблема. Но помним, если драйвер фонаря дешевка (директдрайв) то 1\4 емкости аккумулятора скорее всего будет не использоваться (т.к. фонарь начнет уже слишком тускло светить) и в этом плане из элемента 3400-3500 выжмется гораздо больше, чем из 2600 (.

Если же хочется как можно реже откручивать крышку фонаря, то можно обратить свое внимание на Panasonic NCR18650B. Тут и емкость 3400мАн (при стандартном напряжении заряда 4.2в), и ток разряда вплоть до 6.8А.
Но во первых они обойдутся чуть ли не в полтора раза дороже вышеприведенных самсунгов, во вторых, у них емкость считается до 2.5в разряда. Если же драйвер фонаря отрубает цепь раньше, 3400 вы увидеть не сможете, максимум 3100-3200 на малых токах. Ну и больше сложностей купить оригинал, особенно защищенный.

Где купить — вопрос очень интересный. Магазины на али очень часто торгуют подделкой, фаст (www.fasttech.com) достаточно дорогой. Культовый нидерландский поставщик (у которого я кстати брал свой ЛаКросс и енилупы) — при небольших объемах закупки тоже дорог (nkon.nl).
Под каждый бренд и модель аккумов приходится искать конкретный источник не фейковых аккумуляторов и бдить, чтобы он не скурвился.

Надо помнить, что у литий-иона есть свои ахиллесовы пяты.
1) Заряжать литий-ион при отрицательных температурах (аккумулятора) строго запрещено
2) Эффективная емкость литий-иона на морозе падает (а также малокачественный литий-ион еще и ускоренно деградирует)

Впрочем, при умеренных минусах (до -10) фонарики на средних режимах прогреют аккумулятор до плюсовой температуры. Однако, при морозах -30 и ниже запасные аккумуляторы надо держать в теплом месте на теле, и быть готовым к тому что время работы фонаря сократится кратно, причем, что забавно, самые "высокие" режимы могут оказаться более длительными чем "средние" за счет прогрева аккумулятора от светодиода.

Что касается 18350 и 16340 — с ними полный мрак. Я пока еще использую древние Trustfire "с огоньком", а вот выбор среди имеющихся в продаже брендов с худо-бедно приличной емкостью очень мал.

Интерес вызывают разве что 18350 KeepPower на 1200мАн. Но цена, да пойди еще купи не подделку.
Поэтому и покупайте сначала фонарики на 18650 ))))

Отмечу, что сейчас набирает обороны новый формат 21700 (и 20700), корни которого уходят в аккумуляторы для Теслы. Пока фонарей под такой формат мало, но учитывая что он дает до +35% емкости, а по размеру не сильно больше, возможно их число будет возрастать. Но для налобника все-же 21700 перебор и по весу и по размеру, на мой вкус.

Еще одна ремарка, почему вам может потребоваться защищенный аккумулятор, а не незащищенный. Если в вашем фонаре используются ДВА ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНЫХ аккумулятора 18650, то они должны быть защищены, так как драйвер не может отследить падение напряжения на одном из них ниже критической точки.
На самом деле, и банки должны быть максимально близкие друг к другу по параметрам. Собственно у меня такой фонарь затесался, поэтому мне пришлось разориться на перепакованные с защитой Panasonic NCR18650B.

Всем доброй ночи, хорошей дороги, хорошего света. Лайки и репосты — ниже, там же комментарии для вопросов и замечаний. Не бухаем за рулем и помним, что настоящая жизнь — она на лоне природы! ) Дома не сидим, короче!