USB reflektor: 4 koraka

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja izmjena: 2024-01-30 08:07

Ovo je započelo kao praksa u SMD (uređaj za površinsko montiranje) lemljenje na standardnim prototipnim pločama, a rezultiralo je vrlo svijetlim kompaktnim svjetlom sa USB napajanjem, odličnim za kampiranje ili rasvjetu u nuždi.

Većina modernih LED sijalica sadrži u unutrašnjosti SMD LED čipove. Ovi čipovi se masovno proizvode, vrlo su jeftini i dostupni hobistima po vrlo niskim cijenama. Kupio sam 200 tipa 5730 za 1 EUR. Četveroznamenkasti broj označava njihovu veličinu: 5,7x3,0 mm. Nominalne su snage 0,5W (~ 140mA na 3,5V), iako će im biti potreban hladnjak za kontinuirani rad pri toj snazi. Bez hladnjaka, oni bi trebali raditi na znatno nižoj struji, ili mogu raditi u impulsnom načinu rada pri punoj struji, na primjer u multipleksiranom ili stroboskopskom načinu rada.

Ovo uputstvo detaljno opisuje način izrade svjetla s USB napajanjem, ali niska cijena i mala veličina znače da se mogu koristiti za mnoge druge aplikacije, kao što su 7-segmentni ekrani, svjetla za raspoloženje, rasvjetna svjetla, projektori, stolovi za crtanje ili bilo koje drugo prilagođena rešenja osvetljenja.

Standardne USB baterije za napajanje isporučuju 5V 1A, a veće 2A. Ovdje predstavljeni dizajn je za 1A, pa će raditi u bilo kojoj banci napajanja, ali udvostručenjem broja LED dioda možete napraviti jednu za 2A.

Korak 1: Teorija

Za razliku od staromodnog svjetla sa žarnom niti, pad napona na LED diodi vrlo malo ovisi o struji. Pad napona za bijele LED diode velike struje ide od ~ 3.0V pri strujama ~ 10mA do ~ 3.5V pri 100mA. Tako se ne mogu spojiti izravno na 5V koje isporučuje USB banka za napajanje. Najjednostavnije rješenje je spojiti svaku LED diodu uzastopno s otpornikom. Vrijednost ovog otpornika određuje struju kroz LED, a time i svjetlinu. Tačnu struju LED sa otpornikom je teško izračunati, ali je lako procijeniti i jednostavno je izmjeriti.

Na primjer, otpornik od 1 kOhm u seriji s bijelom LED diodom znači da je struja vrlo niska, pa je pad napona preko LED -a ~ 2,9 V, ostavljajući 2,1 V preko otpornika, a time i struju od 2,1 mA kroz otpornik, a isti 2.1mA kroz LED. Otpornik od 100 Ohma rezultirao bi 21 mA ako bi pad napona LED -a ostao 2,9 V, ali će se vjerojatno povećati na 3,0 V, ostavljajući "samo" 2,0 V preko otpornika, a time i 20 mA kroz LED. Kod otpornika od 10 Ohma, struja bi bila 200 mA ako bi pad napona LED bio 3,0 V, ali će se vjerojatno povećati na 3,4 V, a preostali pad od 1,6 V na otporniku daje struju od 160 mA, što je malo iznad nazivna struja.

Stoga biste mogli pomisliti da bi za izradu snažne svjetiljke od napajanja od 5V 1A bilo dovoljno staviti paralelno 6 ili 7 LED dioda od 0,5 W, svaka sa otpornikom od 10 Ohma. Svaka LED bi trošila 160mA*3.4V = 0.54W, a svaki otpornik 160mA*1.5V = 0.24W. To je blizu specifikacija za LED i unutar specifikacija za 1/4W otpornik. Ali ako ovo isprobate, vidjet ćete da se i LED i otpornik jako zagrijavaju (~ 100C). Još više ako sve ove komponente postavite blizu jedne druge. Osim ako se ne koriste hladnjak i ventilator, oni će vjerojatno umrijeti, a pritom će proizvesti mnogo otrovnog dima.

Pa sam isprobao sljedeće postavke:

10 LED dioda sa otpornicima serije 22 Ohm. Mjerim pad od 1,4 V preko otpornika, tako da je struja 64mA po LED -i, ukupno 0,64A. Sa LED diodama i otpornicima postavljenim blizu postaje toliko vruće da boli pri dodiru, ali se ne topi i ne gori i lijepo je kompaktno svjetlo za povremenu upotrebu.

24 LED diode sa otpornicima serije 47 Ohm. Mjerim pad od 1,7 V preko otpornika, tako da je struja 36 mA po LED, ukupno 0,86 A. Stvari se nakon nekog vremena zahuktaju. Zanimljivo je da su otpornici topliji od LED dioda, uprkos tome što troše više energije i što su manji. Možda LED diode uspijevaju zračiti veliki dio svoje energije kao svjetlost? Ne bih ga koristio u šatoru jer postignute temperature mogu biti bolne i mogu se povisiti do opasnog nivoa ako se slučajno pokriju.

40 LED dioda sa otpornicima serije 100 Ohm. Mjerim pad od 1,9 V preko otpornika, tako da je struja 19mA po LED, ukupno 0,76A. Postaje primjetno toplo, ali definitivno nije vruće. Ovo čini sjajnu svjetiljku, sličnu LED sijalici od 3 W (ili žarulji sa žarnom niti od 30 W). Vrlo korisno za fotografiranje malih predmeta, lemljenje ili popravke, ali i za osvjetljavanje roštilja ili kao svjetlo za slučaj nužde kod kuće, na cesti ili u kampu.

Korak 2: Potrebne komponente

Upute su za 40 LED panel sa otpornicima serije 100 Ohm, za koje mislim da su najsvjetliji i najsigurniji. Cijela stvar mi je trebala oko sat vremena za lemljenje, ali priznajem da je to bilo nakon što sam stekao malo iskustva i samopouzdanja s dvije druge verzije ploče.

Potrebne komponente (ukupni trošak: manje od 1 eura ako se kupuje u poluprosutom stanju)

• 40 bijelih SMD ‘5730’ LED dioda
• 40 100 Ohm otpornika, 1/4W
• 1 ploča prototipa 5x7 cm. Jednostrano, rupe 18x24.
• 1 muški USB konektor.

Alati: lemilica, lem, pinceta.

LED diode imaju polaritet. Iz daljine njihov izgled može izgledati simetrično, ali pomnim pregledom vidjet ćete nekoliko razlika. Najkorisnije je na žutoj prednjoj strani: postoji ovalni dio koji zaista svijetli, ali jedna strana sadrži i liniju. To je negativna strana, baš kao i za diode, elektrolitičke kondenzatore itd.

Korak 3: Upute za izgradnju

Počnite s 40 postavljanjem mrlja lemljenja na mjesto spajanja LED dioda na masu. Zatim lemite LED diode sa minus stranom na lemnu mrlju: držite LED pincetom, otopite lemnu mrlju i premjestite LED diodu u tekuću mrlju. Provjerite ima li u rupi na plus strani LED-a malo prostora za provlačenje kabela otpornika.

Jedan po jedan, montirajte otpornike na stražnju stranu ploče, slijedeći uobičajeni obrazac prikazan na slici. Lemite jednu stranu na plus LED diode, a drugu stranu u sredinu ploče. Odrežite višak kabela sa uzemljene strane, ali ih ostavite na plus strani.

Na kraju spojite i sve plus-strane vodiče. Sada je dobro vrijeme za testiranje rade li sve LED diode. Otkrio sam da s multimetrom postavljenim na postavku od 200 Ohma, LED diode svijetle malo, ali dovoljno jasno da vide da li je povezan dobro. Upotrijebite neke od viškova kabela za povezivanje svih točaka obje minus šine.

Sada priključite USB konektor. Stavio sam četiri mrlje lemljenja i lemio sva četiri pina na ploču, tako da je konektor dobro pričvršćen za ploču. Gledano odozgo, lijevi pin je plus, a desni minus je i trebao bi biti spojen na odgovarajuće šine. Dva središnja pina služe za podatke i stoga se ne koriste. Priključak na lijevu uzemljenu šinu trebao bi ići sa stražnje strane kako bi joj se omogućilo da pređe plus šinu u sredini. Sada ga možete testirati na power bank -u i ako sve svijetli dobro, završili ste!

Korak 4: Performanse

Ozbiljno je teško pokazati koliko je jako svjetlo: autoekspozicija foto -kamere znači da što je svjetlo jače, to će biti manja ekspozicija. Slike snimljene sa izvedbom 'ludo svijetle baklje' prilično su potresne. Ipak, mislim da gornja slika daje iskrenu ideju: u blizini je vrlo svijetla, ali i dobro osvjetljava nekoliko metara dalje. Obratite pažnju i na to da su osvjetljenja vrlo homogena, jer te SMD LED diode, za razliku od akrilnih LED dioda, nemaju sočivo za fokusiranje.

I na kraju, ali ne i najmanje važno, ako vam se sviđaju ova uputstva, razmislite o tome da glasate za njih na takmičenju 'Make it Glow'!