Stand de afișare cu cristale fluorescente: 5 pași (cu imagini)

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

Când absolveam universitatea, lucram la un experiment pentru detectarea directă a materiei întunecate numit CRESST. Acest experiment folosește detectoare de particule bazate pe cristale scintilante de tungstat de calciu (CaWO4). Am un cristal rupt ca suvenir și am dorit întotdeauna să construiesc un stand de afișaj care să excite fluorescența cristalului.

Îmi dau seama că oamenii probabil nu vor copia această construcție exactă, deoarece cristalele de tungstat de calciu nu sunt disponibile comercial și, de asemenea, LED-urile UVC pe care le-am folosit sunt destul de scumpe. Cu toate acestea, s-ar putea să vă ajute dacă intenționați să construiți un suport pentru alte minerale fluorescente precum chihlimbar sau fluorit.

Pasul 1: Strângeți materiale

• cristal fluorescent CaWO4
• cutie mică de proiect (de exemplu, conrad.de)
• LED UVC de 278 nm (de ex. Crystal IS)
• LED tribord (PCB cu miez metalic) (de ex. Lumitronix)
• tampon termic (de ex. Lumitronix)
• radiator (de ex. Lumitronix)
• modul de intensificare (de ex. ebay.de)
• Driver de impuls LED (de ex. Ebay.de)
• Baterie LiPo (de ex. Ebay.de)
• comutator glisant
• 0,82 Ohm 1206 rezistor SMD

Fluorescența în tungstatul de calciu poate fi excitată la lungimi de undă <280 nm. Acest lucru este destul de departe în UV și LED-urile la această lungime de undă sunt de obicei destul de scumpe (~ 150 $ / buc). Din fericire, am primit gratuit câteva LED-uri SMD de 278 nm, deoarece au rămas peste eșantioane tehnice de la compania la care lucrez. Acest tip de LED-uri sunt de obicei utilizate pentru dezinfectare.

AVERTISMENT: Lumina UV poate provoca leziuni ochilor și pielii. Asigurați-vă că aveți o protecție adecvată, de ex. Ochelari UV

Conform fișei tehnice, LED-urile au o putere de ieșire optică de ~ 25 mW, un curent de funcționare de 300 mA și o tensiune de transmisie ridicată de ~ 12 V. Deoarece acest lucru înseamnă că LED-urile disipă aproximativ 3 W de căldură, trebuie să fie montate la un radiator adecvat. Prin urmare, am achiziționat un PCB cu miez metalic (tribord) cu amprenta potrivită, un tampon termic și un mic radiator. Deoarece LED-urile pot fi ușor deteriorate de curenți prea mari, acestea ar trebui să fie acționate cu un driver de curent constant. Am o placă de driver de creștere a curentului constantă foarte ieftină, bazată pe IC XL6003, care crește și tensiunea de ieșire. Conform fișei tehnice, tensiunea de ieșire nu trebuie să fie mai mare de 2x tensiunea de intrare. Cu toate acestea, deoarece am vrut să alimentez totul, de la o baterie LiPo de 3,7 V, am adăugat un alt convertor step-up care crește tensiunea bateriei la ~ 6 V înainte de driverul LED. Curentul de ieșire al driverului LED este setat de două rezistențe SMD conectate în paralel pe placă. Conform fișei tehnice XL6003, curentul este dat de I = 0,22 V / Rs. În mod implicit, există două rezistențe de 0,68 Ohm conectate în paralel, care se ridică la ~ 650 mA. Pentru a reduce curentul, a trebuit să înlocuiesc aceste rezistențe cu un rezistor de 0,82 Ohm care va da ~ 270 mA.

Pasul 2: Montarea LED-ului

În pasul următor am lipit LED-ul pe tribord. După cum sa menționat deja, este important să obțineți un PCB cu amprenta potrivită a LED-ului dvs. Lipirea pe un PCB cu miez metalic poate fi dificilă, deoarece placa disipă destul de bine căldura. Pentru a ușura lipirea, este recomandat să pun PCB-ul pe o placă fierbinte, dar am reușit să fac și fără. LED-ul ar trebui să fie cuplat la placă cu pastă termică. După lipire am atașat tribordul la radiator folosind tamponul termic.

Pasul 3: Conectați electronice

Am lipit toate componentele electronice pe placa inferioară a incintei mele. Rețineți că radiatorul devine destul de fierbinte, deci este util să folosiți un adeziv care poate rezista la temperaturi ridicate. Bateria se conectează la modulul de creștere care crește tensiunea la aproximativ 6 V. Ieșirea este apoi cablată la driverul de amplificare a LED-ului care este conectat la LED. A fost adăugat un comutator glisant după baterie, dar este posibil să doriți să faceți lipirea numai după ce ați montat comutatorul glisant în pasul următor.

Pasul 4: Modificați incinta

Am făcut câteva modificări la encluse folosind instrumentul meu dremel. O gaură în formă de fantă a fost pusă în partea de sus pentru ca lumina LED să scape. În plus, am pus câteva deschideri în lateral pentru ventilație. O altă gaură a fost făcută pentru comutatorul glisant care a fost fixat cu adeziv fierbinte. Nu sunt foarte mulțumit de aspectul incintei, deoarece găurile arată destul de aspre. Din fericire majoritatea nu sunt vizibile. Data viitoare voi face probabil o cutie personalizată folosind un tăietor cu laser.

Pasul 5: Finalizat

După închiderea incintei, proiectul a fost finalizat. Cristalul poate fi plasat pe fanta din partea de sus și este excitat de LED-ul de jos. Emisia de fluorescență este destul de strălucitoare. Rețineți că toată lumina provine cu adevărat din cristal, deoarece lumina UVC este invizibilă.

Construirea poate fi cu siguranță îmbunătățită în câteva moduri. În primul rând, gestionarea termică a LED-ului nu este grozavă, iar radiatorul se încălzește destul de mult. Acest lucru se datorează faptului că există foarte puțină ventilație, deoarece radiatorul a fost montat în interiorul incintei. Până acum nu am îndrăznit să rulez LED-ul mai mult de câteva minute. În al doilea rând, aș dori să fac o incintă mai frumoasă data viitoare folosind o cutie personalizată tăiată cu laser din acril negru. În plus, poate fi adăugat un modul de încărcare LiPo cu mufă microUSB, astfel încât să nu fie nevoie să deschideți cutia pentru reîncărcare.