USB reflektor: 4 koraki

2024 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-30 12:05

To se je začelo kot praksa spajkanja SMD (naprava za površinsko montažo) na standardnih prototipnih ploščah, rezultat pa je bila zelo svetla kompaktna reflektorska luč, ki jo poganja USB, odlična za kampiranje ali razsvetljavo v sili.

Večina sodobnih LED žarnic vsebuje v notranjosti SMD LED čipe. Ti čipi se množično proizvajajo, so zelo poceni in so za ljubitelje na voljo po zelo nizkih cenah. Za 1 evro sem kupil 200 tipov 5730. Štirimestno število označuje njihovo velikost: 5,7 x 3,0 mm. Ocenjeni so za 0,5 W (~ 140 mA pri 3,5 V), čeprav potrebujejo hladilnik za neprekinjeno delovanje pri tej moči. Brez hladilnika bi morali delovati pri precej nižjem toku ali pa v impulznem načinu pri polnem toku, na primer v multipleksnem ali stroboskopskem načinu.

V tem navodilu je podrobno opisano, kako izdelati reflektor z USB pogonom, vendar nizka cena in majhnost pomeni, da jih je mogoče uporabiti za številne druge aplikacije, kot so 7-segmentni zasloni DIY, luči za razpoloženje, svetilke za rast, projektorji, risalne mize ali kateri koli drug svetlobne rešitve po meri.

Standardne napajalne enote USB oddajajo 5V 1A, večje pa 2A. Zasnova, predstavljena tukaj, je za 1A, zato bo delovala v kateri koli banki moči, vendar s podvojitvijo števila LED lahko naredite eno za 2A.

1. korak: Teorija

V nasprotju s staromodno žarnico je padec napetosti na LED zelo malo odvisen od toka. Padec napetosti za visokotokovne bele LED diode se giblje od ~ 3.0V pri tokovih ~ 10mA do ~ 3.5V pri 100mA. Zato jih ni mogoče priključiti neposredno na 5V, ki jih dobavlja napajalnik USB. Najlažja rešitev je, da vsako LED zaporedno povežete z uporom. Vrednost tega upora določa tok skozi LED in s tem svetlost. Natančen tok LED z uporom je težko izračunati, vendar ga je enostavno oceniti in enostavno izmeriti.

Na primer, 1 kOhm upor zapored z belo LED bo pomenil, da je tok zelo nizek, zato je padec napetosti na LED ~ 2,9 V, pri čemer ostane 2,1 V nad uporom in s tem tok 2,1 mA skozi upor in enakih 2,1 mA skozi LED. 100 ohmski upor bi povzročil 21 mA, če bi padec napetosti LED ostal 2,9 V, vendar se bo verjetno povečal na 3,0 V, tako da bo ostalo le 2,0 V nad uporom in s tem 20 mA skozi LED. Pri 10 ohmskem uporu bi bil tok 200 mA, če bi bil padec napetosti LED 3,0 V, vendar se bo verjetno povečal na 3,4 V, preostali padec 1,6 V na uporu pa daje tok 160 mA, kar je nekoliko nad nazivni tok.

Tako bi si lahko mislili, da bi za izdelavo močne svetilke iz napajanja 5V 1A zadostovalo, da vzporedno vstavite 6 ali 7 0,5W LED diod, vsaka z uporom serije 10 Ohm. Vsaka LED bi porabila 160mA*3.4V = 0.54W in vsak upor 160mA*1.5V = 0.24W. To je blizu specifikacij za LED in znotraj specifikacij za 1/4 W upor. Če pa poskusite to, boste videli, da se LED in upor zelo segrejeta (~ 100C). Še bolj, če vse te komponente postavite blizu drug drugega. Če ne uporabljate hladilnika in ventilatorja, bosta verjetno umrla in pri tem nastala veliko strupenega dima.

Zato sem poskusil naslednje nastavitve:

10 LED z upori serije 22 Ohm. Merim padec 1,4 V preko uporov, zato je tok 64 mA na LED, skupaj 0,64A. Ko so LED diode in upori, nameščeni blizu, tako vroči, da na dotik boli, vendar se ne topi in ne gori in je lepa kompaktna luč za občasno uporabo.

24 LED z upori serije 47 Ohm. Merim padec 1,7 V preko uporov, zato je tok 36 mA na LED, skupaj 0,86A. Stvari se čez nekaj časa segrejejo. Zanimivo je, da so upori vroči od LED, kljub temu, da porabijo več energije in so manjši. Mogoče LED diode uspejo oddati velik del svoje energije kot svetlobo? V šotoru ga ne bi uporabljal, saj so lahko dosežene temperature boleče in se lahko po naključju pokrijejo na nevarno raven.

40 LED z upori serije 100 Ohm. Merim padec 1,9 V preko uporov, zato je tok 19 mA na LED, skupaj 0,76A. Opazno postane toplo, vsekakor pa ne vroče. Tako je odlična svetilka, podobna 3W LED žarnici (ali 30W žarnici z žarilno nitko). Zelo uporabno za fotografiranje manjših predmetov, spajkanje ali popravilo, pa tudi za prižiganje žara ali kot luč v sili doma, na cesti ali v kampu.

2. korak: Potrebne komponente

Navodila so za ploščo 40 LED z upori serije 100 Ohm, ki se mi zdi najsvetlejša in najvarnejša. Celotna stvar mi je za spajkanje vzela približno eno uro, vendar je bilo to res, potem ko sem z dvema različicama plošče pridobil nekaj izkušenj in zaupanja.

Potrebne komponente (skupni stroški: manj kot 1 evro, če jih kupite v razsutem stanju)

• 40 belih LED SMD '5730'
• 40 100 ohmskih uporov, 1/4W
• 1 prototipna plošča 5x7 cm. Enostranske luknje 18x24.
• 1 moški USB priključek.

Orodja: spajkalnik, spajkalnik, pinceta.

LED diode imajo polarnost. Od daleč se lahko zdi, da je njihov videz simetričen, a ob natančnem pregledu boste opazili več razlik. Najbolj uporabna je na rumeni sprednji strani: ovalni del se dejansko prižge, vendar ena stran vsebuje dodatno črto. To je negativna stran, tako kot pri diodah, elektrolitskih kondenzatorjih itd.

3. korak: Navodila za gradnjo

Začnite 40 s postavljanjem blokov spajkanja na mesto, kjer se LED svetijo na ozemljitev. Nato LED -diode spajkajte s svojo minus stranjo na spajkalni blok: LED držite s pinceto, stopite spajkalno kroglico in LED pomaknite v tekočo. Prepričajte se, da ima luknja na strani plus LED-ja nekaj prostora, da vstavite uporni kabel.

Eden za drugim namestite upore na hrbtno stran plošče po običajnem vzorcu, prikazanem na sliki. Spajkajte eno stran na plus LED, drugo stran pa na sredino plošče. Odrežite odvečne kable na tleh, vendar jih pustite na strani plus.

Na koncu povežite tudi vse prednosti na strani. Zdaj je pravi čas, da preizkusite, ali vse LED delujejo. Ugotovil sem, da pri multimetru, nastavljenem na 200 ohmov, LED lučke rahlo zasvetijo, vendar dovolj razločno, da vidim, če eden ni dobro povezan. Uporabite nekaj odvečnih kablov, da povežete vse točke obeh minus vodil skupaj.

Zdaj priključite priključek USB. Vstavil sem štiri bloke spajkanja in spajal vse štiri zatiče na ploščo, tako da je priključek dobro pritrjen na ploščo. Gledano od zgoraj je levi zatič plus, desni pa minus in ga je treba priključiti na ustrezne tirnice. Dva osrednja zatiča sta za podatke in zato nista uporabljena. Povezava z levo talno tirnico mora potekati s hrbtne strani, da lahko prečka plus tirnico na sredini. Zdaj ga lahko preizkusite na power banku in če je vse dobro prižgano, ste končali!

4. korak: uspešnost

Znano je težko pokazati, kako močna je svetloba: samodejna osvetlitev fotokamere pomeni, da je močnejša svetloba, manj bo osvetlitve. Slike, posnete z uprizoritvijo "noro svetle bakle", so precej pretresljive. Kljub temu mislim, da zgornja slika odkrito predstavi: v bližini je zelo svetlo, vendar tudi dobro osvetljuje nekaj metrov stran. Upoštevajte tudi, da so osvetlitve zelo homogene, saj te SMD LED, v nasprotju z akrilnimi LED, nimajo leče za fokusiranje.

Nenazadnje, če so vam ta navodila všeč, vas prosimo, da glasujete zanj na natečaju 'Make it Glow'!