USB Floodlight: 4 trinn

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sist endret: 2024-01-30 11:24

Dette startet som en praksis i SMD (overflatemonteringsenhet) lodding på standard prototypeplater, og resulterte i et veldig sterkt kompakt USB-drevet flomlys, flott for camping eller nødbelysning.

De fleste moderne LED -lyspærer inneholder innsiden SMD LED -brikker. Disse chipsene er masseproduserte, veldig billige og tilgjengelig for hobbyisten til svært lave priser. Jeg kjøpte 200 av typen 5730 for 1 EURO. Det firesifrede tallet angir størrelsen: 5,7x3,0 mm. De er vurdert til 0,5W (~ 140mA ved 3,5V) hver, selv om de vil kreve en kjøleribbe for å kjøre kontinuerlig med den effekten. Uten en varmeavleder bør de enten kjøres med en mye lavere strøm, eller de kan kjøres i pulsmodus ved full strøm, for eksempel i multiplekset eller stroboskopisk modus.

Denne instruksjonen beskriver hvordan du lager et USB-drevet flomlys, men lav pris og liten størrelse betyr at de kan brukes til mange andre applikasjoner, for eksempel DIY 7-segmenters skjermer, stemningslys, veksellys, projektorer, tegnebord eller andre tilpassede belysningsløsninger.

Standard USB -strømbanker leverer 5V 1A, og de større kan levere 2A. Designet som presenteres her er for 1A, så det vil fungere i hvilken som helst kraftbank, men ved å doble antall lysdioder kan du lage en for 2A.

Trinn 1: Teori

I motsetning til det gammeldagse glødelampen, avhenger spenningsfallet på en LED veldig lite av strømmen. Spenningsfallet for hvite lysdioder med høy strøm går fra ~ 3.0V ved strøm ~ 10mA til ~ 3.5V ved 100mA. Så de kan ikke kobles direkte til 5V levert av en USB -strømbank. Den enkleste løsningen er å koble hver LED i serie med en motstand. Verdien av denne motstanden bestemmer strømmen gjennom LED -en, og dermed lysstyrken. Den eksakte strømmen til en LED med motstand er vanskelig å beregne, men lett å estimere og grei å måle.

For eksempel vil en 1 kOhm -motstand i serie med en hvit LED bety at strømmen er veldig lav, så spenningsfallet over LED -en er ~ 2,9V, og etterlater 2,1V over motstanden, og dermed en strøm på 2,1mA gjennom motstand, og den samme 2.1mA gjennom LED. En 100 Ohm motstand ville resultere i 21 mA hvis spenningsfallet til LED -en ville forbli 2,9V, men den vil sannsynligvis øke til 3,0V, og etterlate "bare" 2,0V over motstanden og dermed 20mA gjennom LED -en. Med en 10 Ohm motstand vil strømmen være 200mA hvis LED -spenningsfallet var 3,0V, men det vil sannsynligvis øke til 3,4V, og det gjenværende 1,6V -fallet på motstanden gir en strøm på 160 mA, noe som er litt over nominell strøm.

Så du tror kanskje at for å lage en sterk lampe fra en 5V 1A forsyning, ville det være tilstrekkelig å sette parallelle 6 eller 7 0,5W lysdioder, hver med en 10 Ohm serie motstand. Hver LED ville forbruke 160mA*3.4V = 0.54W og hver motstand 160mA*1.5V = 0.24W. Det er nær spesifikasjonen for LED og innenfor spesifikasjonen for en 1/4W motstand. Men hvis du prøver dette, vil du se at både LED og motstand blir ekstremt varme (~ 100C). Enda mer hvis du plasserer alle disse komponentene i nærheten av hverandre. Med mindre en kjøleribbe og en vifte brukes, vil de sannsynligvis dø og produsere mye giftig røyk i prosessen.

Så jeg har prøvd følgende oppsett:

10 lysdioder med motstander i 22 Ohm -serien. Jeg måler 1,4V fall over motstandene, så strømmen er 64mA per LED, totalt 0,64A. Med lysdiodene og motstandene montert like ved blir det så varmt at det gjør vondt ved berøring, men det smelter ikke eller brenner, og det er et fint kompakt lys for sporadisk bruk.

24 lysdioder med motstander i 47 Ohm -serien. Jeg måler 1.7V fall over motstandene, så strømmen er 36mA per LED, totalt 0,86A. Ting blir varme etter en stund. Interessant nok føles motstandene varmere enn lysdiodene, til tross for at de bruker mer energi og er mindre. Kanskje lysdiodene klarer å utstråle en stor brøkdel av energien som lys? Jeg ville ikke brukt den i et telt siden temperaturene som nås kan være smertefulle og kan stige til et farlig nivå hvis de blir dekket ved et uhell.

40 lysdioder med motstander i 100 Ohm -serien. Jeg måler 1,9V fall over motstandene, så strømmen er 19mA per LED, totalt 0,76A. Det blir merkbart varmt, men definitivt ikke varmt. Dette er en flott lampe, lik en 3W LED -pære (eller 30W glødelampe). Veldig nyttig for fotografering av små gjenstander, lodding eller reparasjon, men også for å lyse opp grillen eller som nødlys hjemme, på veien eller på campingplassen.

Trinn 2: Nødvendige komponenter

Instruksjonene er for 40 LED -paneler med motstander i 100 Ohm -serien, som jeg synes er den lyseste og sikreste. Det hele tok meg omtrent en time å lodde, men det var riktignok etter at jeg hadde fått litt erfaring og litt tillit med to andre versjoner av brettet.

Nødvendige komponenter (Totalkostnad: mindre enn 1 euro ved kjøp i halv bulk)

• 40 hvite SMD '5730' lysdioder
• 40 100 Ohm motstander, 1/4W
• 1 5x7cm prototypebrett. Enkeltsidig, 18x24 hull.
• 1 mannlig USB -kontakt.

Verktøy: loddejern, loddetinn, pinsett.

Lysdiodene har en polaritet. På avstand kan utseendet deres virke symmetrisk, men ved nærmere inspeksjon vil du se flere forskjeller. Den mest nyttige er på den gule forsiden: det er den ovale delen som faktisk lyser, men den ene siden inneholder i tillegg en linje. Det er den negative siden, akkurat som for dioder, elektrolytiske kondensatorer etc.

Trinn 3: Byggeinstruksjoner

Start 40 med å sette klatter loddetinn på stedet der lysdiodene kobles til bakken. Deretter lodder du lysdiodene med minus -siden på loddetappen: Hold lysdioden med pinsetten, smelt loddetappen og skift lysdioden inn i væskeklippen. Sørg for at hullet på plussiden av LED-en har litt plass igjen for å sette motstandsledningen gjennom.

Monter motstandene en etter en på baksiden av brettet, etter det vanlige mønsteret som vises på bildet. Lodd den ene siden til pluss LED -en, og den andre siden til midten av brettet. Klipp av overflødige ledninger på bakken, men la dem være på plussiden.

På slutten kobler du også sammen alle plussideledningene. Nå er det en god tid å teste om alle lysdiodene fungerer. Jeg fant ut at med multimeteret i 200 Ohm -innstillingen, lyser lysdiodene litt, men tydelig nok til å se om man ikke er godt tilkoblet. Bruk noen av de overflødige ledningene for å koble alle punktene på begge minusskinnene sammen.

Fest nå USB -kontakten. Jeg la fire klatter loddetinn og loddet alle fire pinnene til brettet, slik at kontakten er godt festet til brettet. Sett ovenfra er venstre pinne pluss og høyre pinne er minus, og skal kobles til de respektive skinnene. De to sentrale pinnene er for data og er dermed ubrukte. Tilkoblingen til venstre bakkeskinne skal gå fra baksiden slik at den kan krysse plussskinnen i midten. Du kan nå teste den på en powerbank, og hvis alt lyser godt, er du ferdig!

Trinn 4: Ytelse

Det er notorisk vanskelig å vise hvor sterkt et lys er: autoexponering av et fotokamera betyr at jo sterkere lyset er, desto mindre blir eksponeringen. Bilder tatt av forestillingen til 'sinnsykt lys lykt' er ganske overveldende. Likevel synes jeg bildet ovenfor gir en ærlig idé: i nærheten er det veldig lyst, men det lyser også godt et par meter unna. Legg også merke til at belysningen er veldig homogen, siden disse SMD -lysdiodene, i motsetning til akryl -lysdioder, ikke har noen fokuseringslinse.

Sist, men ikke minst, hvis du liker disse instruksjonene, kan du vurdere å stemme på den i 'Make it Glow' -konkurransen!