Преоборудване на LED Push Light: 9 стъпки (със снимки)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последно модифициран: 2024-01-30 07:51

Този проект стартира, защото в гардероба ми имаше LED светлина, която не беше достатъчно ярка, за да виждам добре. Мислех, че батериите просто се изтощават, но когато ги смених, не станаха по -ярки! Реших, че ще отворя светлината, за да видя какво се случва вътре и дали мога лесно да добавя още няколко светодиода, за да стане по -ярка. Но, разбира се, цветните светодиоди правят всеки проект по -забавен, затова реших вместо това да добавя червени, зелени и сини светодиоди. Това изглеждаше като перфектна възможност да напишете нещо за конкурса Made with Math - ако не сте запознати със закона на Ом или как да изчислите ограничаващата тока стойност на резистора за светодиод, тази инструкция ще ви покаже как.

Ако имате въпроси, не се колебайте да оставите коментар и аз ще се опитам да се свържа с вас!

Консумативи

• Лампа за захранване, захранвана от батерии, наричана още лампа за шайби или лампа за докосване. Предлага се в Amazon или в магазини за хардуер. Този проект ще работи както с по -нови LED светлини, така и с по -стари лампи с нажежаема жичка.
• Светодиоди по ваш избор
• Разнообразни резистори - стойностите ще зависят от това колко батерии поема вашата светлина и какви светодиоди избирате (изчисляването му е част от тази инструкция!)
• Клещи за иглени носове
• Комплект мини отвертки (понякога е необходим за разглобяване на светлината)
• Поялник (препоръчително)
• Мултицет (препоръчително)

Стъпка 1: Разглобете светлината си

Започнете, като разглобите светлината си. Обикновено ще ви е необходима мини отвертка, за да направите това, като премахнете задния капак. Вътре в тази можем да видим проста схема, състояща се от клемите на батерията, бутон, светодиод и резистор. Светлинната верига с нажежаема жичка ще изглежда подобна, но няма да има резистор - така че ще трябва да добавите такава, ако превключвате към светодиоди.

Стъпка 2: Решете какви светодиоди искате, потърсете спецификациите

Има много различни видове светодиоди и те се предлагат във всички различни цветове. Ще трябва да решите колко и какви цветове светодиоди искате да използвате. Най -простото нещо, което трябва да направите, е вероятно да добавите повече светодиоди от същия цвят паралелно. Ако искате да добавяте светодиоди последователно или да смесвате цветове, ще трябва да направите малко повече математика - но за това е този Instructable! Ще разгледаме всеки сценарий.

След като вземете решение за светодиодите, ще трябва да потърсите техния спад на напрежението напред и номиналния ток. Тази информация обикновено е достъпна на уебсайта, където сте закупили светодиодите, или в листа с данни. 5 -милиметровите светодиоди като тези, показани по -горе, са много често срещани и обикновено те са с номинален ток от 20 mA. Продължителният спад на напрежението варира от около 2V-4V и зависи от цвета.

Стъпка 3: Определете напреженията

Ако нямате мултицет, най -малкото ще трябва да определите напрежението на отделението за батерията на вашата светлина. Познаването на напрежението на батерията ви е необходимо за изчисляване на резистора за ограничаване на тока. Можете да направите това, като просто преброите батериите. Единична алкална батерия AA (или AAA) осигурява около 1.5V, малко по -висока, когато са свежи. Когато комбинирате батерии последователно, напреженията се увеличават. Така че в този случай, с четири свежи AA батерии, трябва да очаквам малко над 6V.

Ако имате под ръка мултицет, не може да навреди и измерването на напреженията. Направете това, докато светодиодът свети. В този случай можете да видите, че получавам 6.26V от батерията, докато имам 3.26V спад върху светодиода и 2.98V спад върху резистора. Интересно е да се отбележи, че намалявам почти половината напрежение над резистора - това е много загубена мощност! Повече за това по -късно. Ако не ви се чете цветният код, можете също да измерите съпротивлението на вашия резистор - направете това, докато светодиодът е изключен.

Ако не знаете как да използвате мултицет, има много добри уроци там, по Instrucables и другаде. Направих тази.

Стъпка 4: Изчисляване на резистора за единичен светодиод

Преди да продължим по -нататък, нека обясним как да се изчисли стойността на резистора за един светодиод. Резисторът се управлява от закона на Ом, който гласи, че V = IR, или

Уравнение 1: Напрежение [волта] = Ток [ампера] x Съпротивление [ома]

Напрежението на вашата батерия и спадът на напрежението в светодиода са (приблизително) постоянни. Така че в горната верига спадът на напрежението в резистора е

Уравнение 2: Vresistor = Vbatt-VLED

Включването на това в закона на Ом за резистора ни дава:

Уравнение 3: Vbatt-VLED = IR

Ако имаме целеви ток за светодиода - наречете го ILED - тогава знаем всичко в уравнение 3 с изключение на съпротивлението. Можем да пренаредим това уравнение, за да решим за R:

Уравнение 4: R = (Vbatt-VLED)/ILED

Така, например, да кажем, че имаме 2xAA батерия (която захранва 3V), червен светодиод с пряк спад на напрежението от 1.8V и искаме 20mA през светодиода. Включването на числата в уравнение 4 ни дава:

R = (3V-1.8V) /0.02A = 60 Ω

Резисторите са склонни да идват в забавни стойности - така че има вероятност да нямате 60Ω резистор. Точно тук е полезно да знаете как да комбинирате резистори последователно и паралелно. Въпреки това е добре, ако не получите точно 20mA през светодиода - "достатъчно близо" вероятно е добре за повечето приложения!

И накрая, често срещано погрешно схващане е, че резисторът трябва да дойде преди светодиода, за да спадне напрежението или да ограничи тока. Това всъщност не е вярно - оказва се, че резисторът може да бъде поставен след светодиода. Гледайте видео, обясняващо защо това е вярно тук.

Стъпка 5: Добавяне на повече светодиоди паралелно

Нека започнем с най -простия случай: просто искате да добавите повече светодиоди от същия цвят паралелно, за да направите вашата светлина по -ярка. Може да е изкушаващо просто да добавите светодиодите директно паралелно със съществуващия, като запазите единствения резистор. Това работи, както можете да видите на снимките по -горе - и трите светодиода светват - но има проблем! Токът през единичния резистор всъщност не се променя, когато добавите повече светодиоди паралелно. Тъй като светодиодите са успоредни, токът през единичния резистор ще се раздели равномерно между тях. Така че преди, когато имах 20mA през един светодиод, сега получавам само около 20/3 = 6.67mA през всеки светодиод - и те няма да са толкова ярки!

Вместо това, ако добавите отделен резистор последователно с всеки светодиод, тогава ще получите пълното количество ток през всеки светодиод. Недостатъкът е, че това ще изтощи батерията ви три пъти по -бързо. В моя случай това не е голяма работа, тъй като светлината е монтирана в килер и няма да я използвам толкова често.

Така че, ако вземете този подход, избягвате да правите математика - просто ви трябват още няколко от същия резистор. В моя случай имам 100Ω резистор и бял светодиод - просто ми трябват още два от всеки, за да получа общо три светодиода паралелно. (За съжаление забравих да снимам тази стъпка, преди да премина към цветни светодиоди).

Стъпка 6: Добавете още светодиоди в серия

Какво ще кажете за добавяне на още светодиоди последователно? Тази опция работи, ако напрежението на батерията ви е достатъчно високо. Светодиодите изобщо няма да се включат, ако напрежението на батерията е под необходимото им спадане на напрежението напред. Точно както при батериите, когато комбинирате светодиоди последователно, техните напрежения се добавят. В моя случай, моят бял светодиод има спад на напрежението от 3.4V, така че поставянето на два последователно ще изисква 6.8V - повече, отколкото ми осигурява батерията. Въпреки това, например, можете да го направите с два (или дори три) червени светодиода. Ако всеки червен светодиод имаше спад на напрежението от 2V и искате ток от 20mA, това би ви дало стойност на резистор R = (6 - 4) / 0.02 = 100Ω. Сравнете това с поставянето само на един червен светодиод във веригата: R = (6 - 2) / 0.02 = 200Ω. С добавянето на втори светодиод последователно, вие значително намалихте размера на резистора - но все още рисувате само 20mA, така че не изтощавате батерията си по -бързо! Направихте веригата по -ефективна, защото разсейвате по -малко мощност в резистора. Това води до друго уравнение - за резистор мощността е равна на ток на квадрат съпротивление, или

P = I^2*R

Така 20mA през 200Ω резистор разсейва 80mW, докато 20mA през 100Ω резистор разсейва само 40mW.

(отново се извинявам, че нямам снимка на този пример - отидох право на цветни светодиоди паралелно)

Стъпка 7: Смесване на различни цветове светодиоди

Ако искате да смесвате светодиоди с различни цветове, имате две възможности:

• Свържете ги последователно - това работи, докато общият спад на напрежението в светодиодите е по -малък от напрежението на батерията (вижте предишната стъпка).
• Свържете ги успоредно, всеки със собствен резистор - ако приемете, че искате всички светодиоди да имат един и същ ток, така че да имат еднаква яркост, просто изчислявате стойността на резистора поотделно за всеки светодиод, като се има предвид спада на напрежението напред.

Понякога е по -лесно първо да създадете прототип на такива схеми на макет (ако не знаете как да използвате макет, вижте този урок). Отново може да нямате точните стойности на резистора, които искате да ви бъдат удобни, така че можете да играете с различни комбинации последователно/успоредно, за да настроите фино яркостта си. В този случай имам 4xAA батерия, осигуряваща около 6V и червени, зелени и сини светодиоди с падане на напрежението съответно около 2V, 2V и 3V. Това ми дава стойност на резистор R = (6-2) /0.02 = 200Ω за червените и зелените светодиоди и 150Ω за синия светодиод. Не разполагам с тези точни стойности, но мога да създам 200Ω резистор, като комбинирам два 100Ω резистора последователно и мога да се доближа "достатъчно близо" до 150Ω резистор чрез комбиниране на 100Ω резистор и 47Ω резистор последователно.

Стъпка 8: Добавяне на светодиоди в серия AND паралелно

Чувствате се приключенски и искате да направите това нещо наистина ярко? Добавете светодиоди последователно И паралелно! Отново, не забравяйте, че за да добавите светодиоди последователно, напрежението на батерията ви трябва да бъде по -високо от сумата от спада на напрежението на светодиода; и ако добавите светодиоди паралелно, той ще изтощи батерията по -бързо. Направете отделно изчисление за стойността на резистора за всеки набор от светодиоди последователно.

Стъпка 9: Върнете го заедно

Прототипирането на макет, с алигаторни скоби или чрез огъване на проводници заедно с клещи е добър начин да изпробвате различни комбинации от LED/резистори, преди да завършите дизайна си. Когато приключите, запояването на светодиодите и резисторите заедно ще ви помогне да ги задържите на място, когато сглобите отново светлината. Някои ленти или горещо лепило също могат да им помогнат да не се движат. С червено-зелено-сините светодиоди трябваше да го разглобявам и сглобявам няколко пъти, докато светодиодите не се подредят така, че дават равномерно разпръснат ефект и за трите цвята. Крайният продукт тук вероятно няма да бъде много полезен в гардероба ми, но със сигурност изглежда много по -готин!

Вицешампион в конкурса Made with Math