Floodlight USB: 4 pași

2024 Autor: John Day | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-30 11:45

Acest lucru a început ca o practică în lipirea SMD (dispozitiv de montare pe suprafață) pe plăci prototip standard și a dus la o lumină de inundație compactă foarte puternică alimentată de USB, excelentă pentru camping sau iluminat de urgență.

Cele mai multe becuri moderne LED conțin în interior cipuri LED SMD. Aceste jetoane sunt produse în serie, foarte ieftine și disponibile pentru amatori la prețuri foarte mici. Am cumpărat 200 de tip 5730 la 1 EURO. Numărul format din 4 cifre indică dimensiunea lor: 5,7x3,0mm. Acestea sunt evaluate pentru 0,5W (~ 140mA la 3,5V) fiecare, deși vor necesita un radiator pentru a funcționa continuu la acea putere. Fără radiator, acestea ar trebui fie să ruleze la un curent mult mai mic, fie pot fi rulate în modul pulsat la curent complet, de exemplu în modul multiplexat sau stroboscopic.

Această instrucțiune detaliază modul de realizare a unei lămpi de inundație alimentate prin USB, dar prețul redus și dimensiunile mici înseamnă că pot fi utilizate pentru multe alte aplicații, cum ar fi afișajele cu 7 segmente DIY, lumini de dispoziție, lumini de creștere, proiectoare, mese de desen sau orice altceva soluții de iluminat personalizate.

Băncile de alimentare USB standard furnizează 5V 1A, iar cele mai mari pot livra 2A. Designul prezentat aici este pentru 1A, deci va funcționa în orice bancă de putere, dar prin dublarea numărului de LED-uri puteți face unul pentru 2A.

Pasul 1: Teorie

Contrar luminii incandescente de modă veche, căderea de tensiune a unui LED depinde foarte puțin de curent. Căderea de tensiune pentru LED-urile albe cu curent ridicat merge de la ~ 3,0V la curenți ~ 10mA la ~ 3,5V la 100mA. Deci nu pot fi conectate direct la 5V livrate de o bancă de alimentare USB. Cea mai ușoară soluție este conectarea fiecărui LED în serie cu un rezistor. Valoarea acestui rezistor determină curentul prin LED și, astfel, luminozitatea. Curentul exact al unui LED cu rezistor este dificil de calculat, dar ușor de estimat și simplu de măsurat.

De exemplu, un rezistor de 1 kOhm în serie cu un LED alb va însemna că curentul este foarte scăzut, deci căderea de tensiune peste LED este de ~ 2,9 V, lăsând 2,1 V peste rezistor și, prin urmare, un curent de 2,1 mA prin intermediul rezistență și același 2.1mA prin LED. Un rezistor de 100 Ohm ar avea ca rezultat 21 mA dacă căderea de tensiune a LED-ului ar rămâne de 2,9V, dar este probabil să crească la 3,0V, lăsând „doar” 2,0V peste rezistor și astfel 20mA prin LED. Cu un rezistor de 10 Ohm, curentul ar fi de 200mA dacă căderea de tensiune a LED-ului ar fi de 3,0 V, dar este probabil să crească la 3,4 V, iar restul de 1,6 V de pe rezistor dă un curent de 160 mA, care este ușor peste Curent nominal.

Așadar, ați putea crede că pentru a produce o lampă puternică dintr-o sursă de 5V 1A, ar fi suficient să puneți în paralel 6 sau 7 LED-uri de 0,5 W, fiecare cu un rezistor de serie de 10 Ohm. Fiecare LED ar consuma 160mA * 3.4V = 0.54W și fiecare rezistor 160mA * 1.5V = 0.24W. Aceasta este aproape de specificațiile pentru LED-uri și de specificațiile pentru un rezistor de 1 / 4W. Dar dacă încercați acest lucru, veți vedea că atât LED-ul cât și rezistorul se încălzesc extrem de mult (~ 100C). Cu atât mai mult dacă așezați toate aceste componente una lângă alta. Dacă nu se utilizează un radiator și un ventilator, este posibil să moară și să producă mult fum toxic în acest proces.

Așa că am încercat următoarele setări:

10 LED-uri cu rezistențe din seria 22 Ohm. Măsur căderea de 1.4V peste rezistoare, deci curentul este de 64mA pe LED, 0.64A în total. Cu LED-urile și rezistențele montate aproape se încălzește atât de tare încât doare la atingere, dar nu se topește sau arde și este o lumină compactă frumoasă pentru utilizare ocazională.

24 LED-uri cu rezistențe din seria 47 Ohm. Măsur căderea de 1,7V peste rezistoare, deci curentul este de 36mA pe LED, 0,86A în total. Lucrurile se încălzesc după ceva timp. Interesant este că rezistențele se simt mai fierbinți decât LED-urile, deși consumă mai multă energie și sunt mai mici. Poate că LED-urile reușesc să radieze o fracțiune mare din energia lor ca lumină? Nu l-aș folosi într-un cort, deoarece temperaturile atinse pot fi dureroase și pot crește la un nivel periculos dacă sunt acoperite accidental.

40 LED-uri cu rezistențe din seria 100 Ohm. Măsur căderea de 1,9V peste rezistoare, deci curentul este de 19mA pe LED, 0,76A în total. Se încălzește vizibil, dar cu siguranță nu se încălzește. Acest lucru face o lampă grozavă, asemănătoare unui bec cu LED de 3W (sau bec cu incandescență de 30W). Foarte util pentru fotografierea obiectelor mici, lipire sau reparații, dar și iluminarea grătarului sau ca lumină de urgență acasă, pe drum sau în camping.

Pasul 2: Componente necesare

Instrucțiunile sunt pentru panoul cu 40 de LED-uri cu rezistențe din seria 100 Ohm, care cred că este cel mai luminos și cel mai sigur. Lucrul complet mi-a luat aproximativ o oră să lipesc, dar, desigur, asta a fost după ce am câștigat ceva experiență și ceva încredere cu alte două versiuni ale tabloului.

Componente necesare (Cost total: mai puțin de 1 euro dacă este cumpărat în vrac)

• 40 LED-uri SMD ‘5730’ albe
• 40 de rezistențe de 100 Ohm, 1 / 4W
• 1 placa prototip de 5x7cm. O singură față, 18x24 găuri.
• 1 conector USB tată.

Unelte: un fier de lipit, lipit, o pensetă.

LED-urile au o polaritate. De la distanță aspectul lor poate părea simetric, dar la o inspecție atentă veți vedea mai multe diferențe. Cea mai utilă este pe partea frontală galbenă: există partea ovală care se aprinde de fapt, dar o parte conține în plus o linie. Aceasta este partea negativă, la fel ca și în cazul diodelor, condensatoarelor electrolitice etc.

Pasul 3: Instrucțiuni de construcție

Porniți 40 punând pete de lipit în locul în care LED-urile se conectează la masă. Apoi, lipiți LED-urile cu partea lor minus pe blobul de lipit: țineți LED-ul cu penseta, topiți blobul de lipit și deplasați LED-ul în blobul lichid. Asigurați-vă că orificiul de pe partea pozitivă a LED-ului mai are puțin spațiu pentru a introduce cablul rezistorului.

Rând pe rând, montați rezistențele pe partea din spate a plăcii, urmând modelul obișnuit prezentat în imagine. Lipiți o parte la plusul LED-ului, iar cealaltă parte la centrul plăcii. Tăiați excesul de cabluri de la sol, dar lăsați-le pe partea plus.

La final, conectați împreună și toate cablurile laterale plus. Acum este un moment bun pentru a testa dacă toate LED-urile funcționează. Am constatat că, cu multimetrul setat în setarea de 200 Ohm, LED-urile se aprind ușor, dar suficient de distinct pentru a vedea dacă unul nu este conectat bine. Utilizați o parte din cablurile în exces pentru a conecta toate punctele ambelor șine minus împreună.

Acum atașați conectorul USB. Am pus patru bloburi de lipit și am lipit toți cei patru pini pe placă, astfel încât conectorul să fie bine fixat pe placă. Văzut de sus, știftul stâng este plus și știftul drept este minus și ar trebui să fie conectat la șinele respective. Cei doi pini centrali sunt pentru date și sunt astfel neutilizați. Conexiunea cu șina de sol stângă ar trebui să meargă din partea din spate pentru a-i permite să traverseze șina plus în centru. Acum îl puteți testa pe o bancă de putere și, dacă totul se aprinde bine, ați terminat!

Pasul 4: Performanță

Este notoriu dificil să arăți cât de puternică este o lumină: expunerea automată a unei camere foto înseamnă că cu cât lumina este mai puternică, cu atât expunerea va fi mai mică. Imaginile făcute cu performanța „torței strălucitoare” sunt destul de dezamăgitoare. Cu toate acestea, cred că imaginea de mai sus oferă o idee sinceră: în apropiere este foarte strălucitoare, dar luminează și bine la câțiva metri distanță. Observați, de asemenea, că iluminările sunt foarte omogene, deoarece aceste LED-uri SMD, spre deosebire de LED-urile acrilice, nu au lentile de focalizare.

Nu în ultimul rând, dacă vă plac aceste instrucțiuni, vă rugăm să luați în considerare votarea pentru concursul „Make it Glow”!