USB Floodlight: 4 soļi

2024 Autors: John Day | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-01-30 10:56

Tas sākās kā prakse SMD (virsmas montāžas ierīce) lodēšanā uz standarta prototipa dēļiem, un rezultātā tika iegūta ļoti spilgta, kompakta ar USB darbināma plūdu gaisma, kas lieliski piemērota kempingam vai avārijas apgaismojumam.

Lielākā daļa mūsdienu LED spuldžu satur SMD LED mikroshēmas. Šīs mikroshēmas ir masveidā ražotas, ļoti lētas un pieejamas hobijam par ļoti zemām cenām. Es nopirku 200 no 5730 tipa par 1 EURO. Četrciparu skaitlis norāda to izmēru: 5,7x3,0 mm. Katrs no tiem ir paredzēts 0,5 W (~ 140 mA pie 3,5 V), lai gan tiem būs nepieciešama radiatora darbība, lai nepārtraukti darbotos ar šo jaudu. Bez radiatora tie jādarbina ar daudz zemāku strāvu vai var darbināt impulsa režīmā ar pilnu strāvu, piemēram, multipleksētā vai stroboskopiskā režīmā.

Šajā instrukcijā ir sīki aprakstīts, kā izveidot ar USB darbināmu plūdu gaismu, taču zemā cena un mazais izmērs nozīmē, ka tos var izmantot daudzos citos lietojumos, piemēram, DIY 7 segmentu displejos, garastāvokļa gaismās, augšanas gaismās, projektoros, zīmēšanas galdos vai jebkurā citā pielāgoti apgaismojuma risinājumi.

Standarta USB barošanas bloki nodrošina 5V 1A, un lielākie var piegādāt 2A. Šeit parādītais dizains ir paredzēts 1A, tāpēc tas darbosies jebkurā strāvas bankā, bet, dubultojot gaismas diožu skaitu, jūs varat izveidot vienu 2A.

1. solis: teorija

Pretēji vecmodīgajai kvēlspuldzei, gaismas diodes sprieguma kritums ir ļoti maz atkarīgs no strāvas. Sprieguma kritums lielām strāvas baltām gaismas diodēm iet no ~ 3.0V pie strāvām ~ 10mA līdz ~ 3.5V pie 100mA. Tāpēc tos nevar tieši savienot ar 5V, ko piegādā USB barošanas banka. Vienkāršākais risinājums ir savienot katru LED sērijveidā ar rezistoru. Šī rezistora vērtība nosaka strāvu caur LED, un līdz ar to arī spilgtumu. Gaismas diodes ar rezistoru precīzo strāvu ir grūti aprēķināt, taču to ir viegli novērtēt un vienkārši izmērīt.

Piemēram, 1 kOhm rezistors sērijveidā ar baltu gaismas diodi nozīmēs, ka strāva ir ļoti zema, tāpēc sprieguma kritums virs gaismas diodes ir ~ 2,9 V, atstājot 2,1 V virs rezistora un līdz ar to 2,1 mA strāvu caur rezistors, un tas pats 2,1 mA caur LED. 100 omu rezistors radītu 21 mA, ja gaismas diodes sprieguma kritums paliktu 2,9 V, bet tas, visticamāk, palielināsies līdz 3,0 V, atstājot “tikai” 2,0 V virs rezistora un tādējādi 20 mA caur LED. Ar 10 omu rezistoru strāva būtu 200 mA, ja gaismas diodes sprieguma kritums būtu 3,0 V, bet tas, visticamāk, palielināsies līdz 3,4 V, un atlikušais 1,6 V kritums uz rezistora dod 160 mA strāvu, kas ir nedaudz virs nominālā strāva.

Tātad jūs varētu domāt, ka, lai izgatavotu spēcīgu lampu no 5V 1A barošanas avota, pietiek ar paralēli novietot 6 vai 7 0,5 W gaismas diodes, katra ar 10 omu sērijas rezistoru. Katra gaismas diode patērē 160mA*3,4V = 0,54W un katrs rezistors 160mA*1,5V = 0,24W. Tas ir tuvu LED specifikācijām un 1/4W rezistora specifikācijām. Bet, ja jūs to izmēģināsit, redzēsit, ka gan gaismas diode, gan rezistors kļūst ļoti karsti (~ 100 ° C). Vēl jo vairāk, ja novietojat visas šīs sastāvdaļas tuvu viena otrai. Ja netiek izmantots radiators un ventilators, tie, visticamāk, mirs un radīs daudz toksisku dūmu.

Tāpēc esmu izmēģinājis šādus iestatījumus:

10 gaismas diodes ar 22 omu sērijas rezistoriem. Es mēra 1,4 V kritumu pār rezistoriem, tāpēc strāva ir 64mA uz LED, kopā 0,64A. Ar gaismas diodēm un rezistoriem, kas uzstādīti tuvu, tas kļūst tik karsts, ka tas sāp pieskaroties, bet tas nekūst un nedeg, un tā ir jauka kompakta gaisma gadījuma lietošanai.

24 gaismas diodes ar 47 omu sērijas rezistoriem. Es mēra 1,7 V kritumu pār rezistoriem, tāpēc strāva ir 36mA uz LED, kopā 0,86A. Lietas pēc kāda laika sakarst. Interesanti, ka rezistori jūtas karstāki nekā gaismas diodes, neskatoties uz to, ka tie patērē vairāk enerģijas un ir mazāki. Varbūt gaismas diodēm izdodas izstarot lielu daļu savas enerģijas kā gaismu? Es to neizmantoju teltī, jo sasniegtā temperatūra var būt sāpīga un nejauši noklāta var paaugstināties līdz bīstamam līmenim.

40 gaismas diodes ar 100 omu sērijas rezistoriem. Es mēra 1,9 V kritumu pār rezistoriem, tāpēc strāva ir 19mA uz LED, kopā 0,76A. Tas kļūst ievērojami silts, bet noteikti nav karsts. Tas rada lielisku lampu, līdzīgu 3 W LED spuldzei (vai 30 W kvēlspuldzei). Ļoti noderīga mazu objektu fotografēšanai, lodēšanai vai remontdarbiem, bet arī BBQ apgaismošanai vai kā avārijas gaisma mājās, ceļā vai kempingā.

2. darbība. Nepieciešamie komponenti

Norādījumi attiecas uz 40 LED paneli ar 100 omu sērijas rezistoriem, kas, manuprāt, ir spilgtākais un drošākais. Pilnas lietas lodēšana man prasīja apmēram stundu, bet jāatzīst, ka tas notika pēc tam, kad biju ieguvusi zināmu pieredzi un zināmu pārliecību par divām citām tāfeles versijām.

Nepieciešamās sastāvdaļas (kopējās izmaksas: mazāk nekā 1 eiro, ja tās tiek iepirktas daļēji bez taras)

• 40 baltas SMD “5730” gaismas diodes
• 40 100 omi rezistori, 1/4 W
• 1 5x7cm prototipa dēlis. Vienpusēji, 18x24 caurumi.
• 1 vīriešu USB savienotājs.

Instrumenti: lodāmurs, lodētava, pincete.

Gaismas diodēm ir polaritāte. No attāluma to izskats var šķist simetrisks, taču, rūpīgi pārbaudot, jūs pamanīsit vairākas atšķirības. Visnoderīgākā ir dzeltenā priekšējā pusē: ir ovāla daļa, kas faktiski iedegas, bet vienā pusē papildus ir līnija. Tā ir negatīvā puse, tāpat kā diodēm, elektrolītiskajiem kondensatoriem utt.

3. darbība: būvniecības instrukcijas

Sāciet 40 pielikt lodēšanas lāses vietā, kur gaismas diodes savienojas ar zemi. Pēc tam pielodējiet gaismas diodes ar mīnus pusi uz lodēšanas lāpstiņas: turiet gaismas diodi ar pinceti, izkausējiet lodēšanas lāpstiņu un pārvietojiet gaismas diodi šķidruma lāpstiņā. Pārliecinieties, vai caurumā gaismas diodes plus pusē ir palikusi brīva vieta rezistora vada izvadīšanai.

Pa vienam, uzstādiet rezistorus tāfeles aizmugurē, ievērojot parasto zīmējumu, kas parādīts attēlā. Lodējiet vienu pusi uz gaismas diodes plus, bet otru pusi - uz tāfeles centru. Nogrieziet liekos vadus zemes pusē, bet atstājiet tos plus pusē.

Beigās savienojiet kopā arī visus plusvadus. Tagad ir īstais laiks pārbaudīt, vai visas gaismas diodes darbojas. Es atklāju, ka, uzstādot multimetru 200 omu iestatījumā, gaismas diodes iedegas nedaudz, bet pietiekami skaidri, lai redzētu, vai viens nav labi savienots. Izmantojiet dažus liekos vadus, lai savienotu visus abu mīnus sliedes punktus.

Tagad pievienojiet USB savienotāju. Es ievietoju četrus lodētus un lodēju visas četras tapas pie tāfeles, lai savienotājs būtu labi nostiprināts pie tāfeles. Skatoties no augšas, kreisā tapa ir plus, bet labā - mīnus, un tai jābūt savienotai ar attiecīgajām sliedēm. Abas centrālās tapas ir paredzētas datiem un tādējādi netiek izmantotas. Savienojumam ar kreiso zemes sliedi jāiet no aizmugures, lai tas varētu šķērsot plus sliedi centrā. Tagad varat to pārbaudīt jaudas bankā, un, ja viss iedegas labi, esat pabeidzis!

4. solis: Veiktspēja

Ir ļoti grūti parādīt, cik spēcīga ir gaisma: fotokameras automātiskā ekspozīcija nozīmē, ka jo spēcīgāka ir gaisma, jo mazāka būs ekspozīcija. Bildes, kas uzņemtas ar “ārprātīgi spilgtu lāpu”, ir diezgan zemas kvalitātes. Tomēr, manuprāt, iepriekš redzamais attēls sniedz godīgu priekšstatu: tuvumā tas ir ļoti gaišs, bet labi izgaismo arī pāris metru attālumā. Ņemiet vērā arī to, ka apgaismojums ir ļoti viendabīgs, jo šīm SMD gaismas diodēm, pretēji akrila gaismas diodēm, nav fokusējošās lēcas.

Visbeidzot, ja jums patīk šie norādījumi, lūdzu, apsveriet iespēju balsot par to konkursā „Padariet to mirdzošu”!