USB -valonheitin: 4 vaihetta

2024 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-30 09:02

Tämä alkoi käytännössä SMD (pinta-asennuslaite) -juotoksessa tavallisille prototyyppilevyille, ja tuloksena oli erittäin kirkas ja kompakti USB-virtalähde, joka sopii erinomaisesti retkeilyyn tai turvavalaistukseen.

Useimmat modernit LED -lamput sisältävät SMD -LED -siruja. Nämä sirut ovat massatuotannossa, erittäin halpoja ja harrastajan saatavilla erittäin alhaisilla hinnoilla. Ostin 200 5730 -tyypistä 1 eurolla. 4-numeroinen numero osoittaa niiden koon: 5,7x3,0 mm. Niiden nimellisteho on 0,5 W (~ 140 mA 3,5 V: n jännitteellä), vaikka ne tarvitsevat jäähdytyselementin toimimaan jatkuvasti tällä teholla. Ilman jäähdytyselementtiä niitä tulee käyttää paljon pienemmällä virralla tai pulssitilassa täydellä virralla, esimerkiksi multipleksoidussa tai stroboskooppisessa tilassa.

Tässä ohjeessa kuvataan USB-virtalähteen valmistaminen, mutta alhaisen hinnan ja pienen koon ansiosta niitä voidaan käyttää monissa muissa sovelluksissa, kuten DIY 7-segmenttinäytöissä, tunnelmavaloissa, kasvavaloissa, projektoreissa, piirustuspöydissä tai missä tahansa räätälöityjä valaistusratkaisuja.

Tavalliset USB -virtapankit tuottavat 5V 1A ja suuret 2A. Tässä esitetty malli on 1A, joten se toimii missä tahansa virtapankissa, mutta kaksinkertaistamalla LEDien lukumäärän voit tehdä yhden 2A: lle.

Vaihe 1: Teoria

Toisin kuin vanhanaikainen hehkulamppu, LEDin jännitehäviö riippuu hyvin vähän virrasta. Suurjännitteisten valkoisten LED-valojen jännitehäviö on ~ 3,0 V virtoissa ~ 10 mA-~ 3,5 V 100 mA: ssa. Niitä ei siis voida kytkeä suoraan USB -virtapankin toimittamaan 5 V: n jännitteeseen. Helpoin ratkaisu on liittää jokainen LED sarjaan vastukseen. Tämän vastuksen arvo määrittää LEDin kautta kulkevan virran ja siten kirkkauden. Vastuksella varustetun LEDin tarkka virta on vaikea laskea, mutta helppo arvioida ja mitata helposti.

Esimerkiksi 1 kOhm: n sarjavastus, jossa on valkoinen LED, tarkoittaa, että virta on hyvin alhainen, joten jännitehäviö LEDin yli on ~ 2,9 V, jolloin vastuksen päälle jää 2,1 V ja siten 2,1 mA: n virta vastus ja sama 2,1 mA LED: n kautta. 100 ohmin vastus johtaisi 21 mA: iin, jos LEDin jännitehäviö pysyisi 2,9 V: ssa, mutta se todennäköisesti nousee 3,0 V: iin, jättäen "vain" 2,0 V vastuksen päälle ja siten 20 mA LED: n kautta. 10 ohmin vastuksella virta olisi 200 mA, jos LED -jännitehäviö olisi 3,0 V, mutta se todennäköisesti kasvaa 3,4 V: iin, ja jäljellä oleva 1,6 V: n pudotus vastuksessa antaa 160 mA: n virran, mikä on hieman yli nimellisvirta.

Joten luulisi, että vahvan lampun valmistamiseksi 5 V: n 1 A: n virtalähteestä riittää, että asetetaan rinnakkain 6 tai 7 0,5 W: n LEDiä, joissa jokaisessa on 10 ohmin sarjan vastus. Jokainen LED kuluttaa 160mA*3,4V = 0,54W ja jokainen vastus 160mA*1,5V = 0,24W. Se on lähellä LEDin teknisiä tietoja ja 1/4 W: n vastuksen teknisiä tietoja. Mutta jos kokeilet tätä, huomaat, että sekä LED että vastus kuumenevat äärimmäisen (~ 100C). Vielä enemmän, jos asetat kaikki nämä komponentit lähelle toisiaan. Ellei jäähdytyselementtiä ja tuuletinta käytetä, ne todennäköisesti kuolevat ja tuottavat paljon myrkyllistä savua prosessissa.

Olen siis kokeillut seuraavia asetuksia:

10 LEDiä 22 ohmin sarjan vastuksilla. Mittaan 1,4 V: n pudotuksen vastuksista, joten virta on 64mA per LED, yhteensä 0,64A. Kun LEDit ja vastukset on asennettu lähelle, se kuumenee niin, että se sattuu kosketukseen, mutta se ei sulaa tai pala, ja se on mukava kompakti valo satunnaiseen käyttöön.

24 LEDiä 47 ohmin sarjan vastuksilla. Mittaan 1,7 V: n pudotuksen vastuksista, joten virta on 36mA per LED, yhteensä 0,86A. Asiat kuumenevat jonkin ajan kuluttua. Mielenkiintoista on, että vastukset tuntuvat kuumemmilta kuin LEDit, vaikka ne kuluttavat enemmän energiaa ja ovat pienempiä. Ehkä LEDit voivat säteillä suuren osan energiastaan valona? En käyttäisi sitä teltassa, koska saavutettu lämpötila voi olla tuskallista ja saattaa nousta vaaralliselle tasolle, jos se vahingossa peitetään.

40 LEDiä 100 ohmin sarjan vastuksilla. Mittaan 1,9 V: n pudotuksen vastuksista, joten virta on 19 mA per LED, yhteensä 0,76 A. Lämmittää huomattavasti, mutta ei varmasti. Tämä on loistava lamppu, samanlainen kuin 3 W: n LED -lamppu (tai 30 W: n hehkulamppu). Erittäin hyödyllinen pienten esineiden valokuvaamiseen, juotos- tai korjaustöihin, mutta myös BBQ: n sytyttämiseen tai hätävaloksi kotona, tiellä tai leirintäalueella.

Vaihe 2: Tarvittavat komponentit

Ohjeet koskevat 40 LED -paneelia, jossa on 100 ohmin sarjan vastukset, mikä on mielestäni kirkkain ja turvallisin. Koko asia kesti noin tunnin juottaa, mutta tosin se oli sen jälkeen, kun olin saanut jonkin verran kokemusta ja jonkin verran luottamusta kahden muun levyn version kanssa.

Tarvittavat komponentit (kokonaiskustannukset: alle 1 euro, jos ostetaan osittain irtotavarana)

• 40 valkoista SMD ‘5730’ LEDiä
• 40100 ohmin vastukset, 1/4W
• 1 5x7cm prototyyppilevy. Yksipuolinen, 18x24 reikää.
• 1 uros -USB -liitin.

Työkalut: juotos, juote, pinsetit.

LEDeillä on napaisuus. Etäisyydeltä niiden ulkonäkö voi tuntua symmetriseltä, mutta tarkasti tarkasteltuna näet useita eroja. Hyödyllisin on keltaisella etupuolella: siellä on soikea osa, joka todella syttyy, mutta toisella puolella on lisäksi viiva. Se on negatiivinen puoli, aivan kuten diodeille, elektrolyyttikondensaattoreille jne.

Vaihe 3: Rakennusohjeet

Aloita 40 laittamalla juotospaloja paikkaan, jossa LEDit liitetään maahan. Juotetaan sitten LEDit miinuspuoli juotoslohkoon: pidä LEDiä pinseteillä, sulata juotospallo ja siirrä LED nestemäiseksi. Varmista, että LED-valon pluspuolen reiässä on tilaa vastusjohdon läpivientiin.

Asenna vastukset yksitellen levyn takapuolelle kuvassa näkyvän tavanomaisen mallin mukaisesti. Juotos toinen puoli LED -valon plusosaan ja toinen puoli levyn keskelle. Katkaise ylimääräiset johdot maanpuolelta, mutta jätä ne pluspuolelle.

Kytke lopuksi yhteen myös kaikki pluspuolen johdot. Nyt on hyvä aika testata, toimivatko kaikki LEDit. Huomasin, että kun yleismittari on asetettu 200 ohmin asetukseen, LEDit syttyvät hieman, mutta riittävän selvästi nähdäkseen, onko yksi kytketty hyvin. Käytä ylimääräisiä johtimia liittääksesi molempien miinuskiskojen kaikki pisteet yhteen.

Kiinnitä nyt USB -liitin. Laitoin neljä juotospalloa ja juotin kaikki neljä nastaa levyyn, jotta liitin on hyvin kiinnitetty levyyn. Ylhäältä katsottuna vasen tappi on plus ja oikea tappi miinus, ja se on kytkettävä vastaaviin kiskoihin. Kaksi keskimmäistä nastaa ovat tietoja varten, joten niitä ei käytetä. Liitännän vasemmanpuoleiseen kiskoon tulee mennä takapuolelta, jotta se voi ylittää pluskiskon keskellä. Voit nyt testata sitä virtapankissa ja jos kaikki syttyy hyvin, olet valmis!

Vaihe 4: Suorituskyky

On tunnetusti vaikeaa osoittaa, kuinka voimakas valo on: valokuvakameran automaattinen valotus tarkoittaa, että mitä voimakkaampi valo on, sitä vähemmän valotus on. "Mielettömän kirkkaan taskulampun" esityksestä otetut kuvat ovat melko hämmentäviä. Mielestäni yllä oleva kuva antaa kuitenkin rehellisen kuvan: lähellä se on erittäin kirkas, mutta se valaisee myös hyvin muutaman metrin päässä. Huomaa myös, että valaistus on erittäin homogeeninen, koska näissä SMD -LED -valoissa, toisin kuin akryyli -LED -valoissa, ei ole tarkennuslinssiä.

Viimeisenä mutta ei vähäisimpänä, jos pidät näistä ohjeista, harkitse äänestämistäsi Make it Glow -kilpailussa!