USB прожектор: 4 стъпки

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последно модифициран: 2024-01-30 07:53

Това започна като практика в SMD (устройство за повърхностно монтиране) запояване на стандартни прототипни платки и доведе до много ярка компактна прожектор, захранвана с USB, чудесна за къмпинг или аварийно осветление.

Повечето съвременни LED крушки съдържат във вътрешността SMD LED чипове. Тези чипове са масово произвеждани, много евтини и достъпни за любителите на много ниски цени. Купих 200 от типа 5730 за 1 евро. 4-цифреното число показва техния размер: 5,7x3,0 мм. Те са предназначени за 0.5W (~ 140mA при 3.5V) всеки, въпреки че ще изискват радиатор да работи непрекъснато при тази мощност. Без радиатор те трябва или да работят при много по -нисък ток, или да работят в импулсен режим на пълен ток, например в мултиплексиран или стробоскопичен режим.

Тази инструкция подробно описва как да направите прожектор с USB захранване, но ниската цена и малкият размер означават, че те могат да се използват за много други приложения, като например 7-сегментни дисплеи „Направи си сам“, светлини за настроение, лампи за растеж, проектори, маси за рисуване или други персонализирани решения за осветление.

Стандартните USB захранващи банки доставят 5V 1A, а по -големите могат да доставят 2A. Представеният тук дизайн е за 1А, така че ще работи във всяка банка за захранване, но като удвоите броя на светодиодите, можете да направите такъв за 2А.

Стъпка 1: Теория

Противно на старомодната светлина с нажежаема жичка, спадът на напрежението на светодиода зависи много малко от тока. Спадът на напрежението за високотокови бели светодиоди преминава от ~ 3.0V при токове ~ 10mA до ~ 3.5V при 100mA. Така че те не могат да бъдат свързани директно към 5V, доставени от USB захранваща банка. Най -лесното решение е да свържете всеки светодиод последователно с резистор. Стойността на този резистор определя тока през светодиода и съответно яркостта. Точният ток на светодиод с резистор е труден за изчисляване, но лесен за оценка и лесен за измерване.

Например, резистор от 1 kOhm последователно с бял светодиод ще означава, че токът е много нисък, така че спадът на напрежението върху светодиода е ~ 2.9V, оставяйки 2.1V над резистора и по този начин ток от 2.1mA през резистор, и същите 2.1mA през светодиода. Резистор от 100 ома би довел до 21 mA, ако спадът на напрежението на светодиода остане 2.9V, но е вероятно да се увеличи до 3.0V, оставяйки „само“2.0V над резистора и по този начин 20mA през светодиода. При резистор от 10 ома токът би бил 200 mA, ако спадът на напрежението на светодиода е 3.0V, но е вероятно да се увеличи до 3.4V, а останалият 1.6V спад на резистора дава ток от 160 mA, което е малко над номинален ток.

Така че може би си мислите, че за да направите силна лампа от 5V 1A захранване, би било достатъчно да поставите паралелно 6 или 7 0.5W светодиода, всеки с резистор от 10 ома. Всеки светодиод ще консумира 160mA*3.4V = 0.54W и всеки резистор 160mA*1.5V = 0.24W. Това е близо до спецификациите за светодиода и в рамките на спецификациите за 1/4W резистор. Но ако опитате това, ще видите, че и светодиодът, и резисторът стават изключително горещи (~ 100C). Още повече, ако поставите всички тези компоненти близо един до друг. Освен ако не се използват радиатор и вентилатор, те вероятно ще умрат и ще произвеждат много токсичен дим в процеса.

Затова опитах следните настройки:

10 светодиода с резистори от серия 22 ома. Измервам 1.4V спад върху резисторите, така че токът е 64mA на светодиод, 0.64A общо. Със светодиодите и резисторите, монтирани в близост, той става толкова горещ, че боли при допир, но не се стопява или изгаря и е приятна компактна светлина за случайна употреба.

24 светодиода с резистори от серия 47 Ohm. Аз измервам 1.7V спад върху резисторите, така че токът е 36mA на светодиод, общо 0.86A. Нещата се нагряват след известно време. Интересното е, че резисторите се чувстват по -горещи от светодиодите, въпреки че консумират повече енергия и са по -малки. Може би светодиодите успяват да излъчат голяма част от енергията си като светлина? Не бих го използвал в палатка, тъй като достигнатите температури могат да бъдат болезнени и могат да се повишат до опасно ниво, ако случайно бъдат покрити.

40 светодиода с резистори от серия 100 ома. Измервам 1.9V спад върху резисторите, така че токът е 19mA на светодиод, общо 0.76A. Става забележимо топло, но определено не е горещо. Това прави страхотна лампа, подобна на 3W LED крушка (или 30W крушка с нажежаема жичка). Много полезен за фотографиране на малки предмети, запояване или ремонтни работи, но също така и за осветяване на барбекюто или като аварийна светлина у дома, на пътя или на къмпинга.

Стъпка 2: Необходими компоненти

Инструкциите са за 40 LED панела с резистори от серия 100 Ohm, които според мен са най -ярките и най -безопасните. Цялото нещо ми отне около час за запояване, но признавам, че това беше след като бях придобил известен опит и известна увереност с две други версии на платката.

Необходими компоненти (Обща цена: по-малко от 1 евро, ако се купуват на едро)

• 40 бели SMD ‘5730’ светодиода
• 40 100 ома резистори, 1/4W
• 1 прототипна дъска 5х7 см. Едностранни, 18x24 отвора.
• 1 мъжки USB конектор.

Инструменти: поялник, спойка, пинсета.

Светодиодите имат полярност. Отдалеч външният им вид може да изглежда симетричен, но при внимателно разглеждане ще видите няколко разлики. Най-полезната е от жълтата предна страна: има овална част, която всъщност свети, но едната страна съдържа допълнително ред. Това е отрицателната страна, точно както при диодите, електролитните кондензатори и т.н.

Стъпка 3: Инструкции за изграждане

Започнете 40 поставянето на петна от спойка на мястото, където светодиодите се свързват към земята. След това запоявайте светодиодите с тяхната минус страна върху спойката: задръжте светодиода с пинсетата, разтопете петното за запояване и преместете светодиода в течното петно. Уверете се, че в отвора на плюс страната на светодиода има малко място, през което да прокарате резисторния проводник.

Монтирайте един по един резисторите от задната страна на платката, като следвате обикновения модел, показан на снимката. Запояйте едната страна към плюса на светодиода, а другата към центъра на платката. Изрежете излишните проводници от страната на земята, но ги оставете от страната плюс.

В края свържете също всички плюсови проводници. Сега е подходящ момент да проверите дали всички светодиоди работят. Открих, че с мултицета, настроен на 200 ома, светодиодите светват леко, но достатъчно отчетливо, за да се види дали някой не е свързан добре. Използвайте някои от излишните проводници, за да свържете всички точки на двете минусови релси заедно.

Сега свържете USB конектора. Поставих четири петна от спойка и запоявах всичките четири щифта към платката, така че конекторът да е добре закрепен към платката. Погледнато отгоре, левият щифт е плюс, а десният щифт е минус и трябва да бъде свързан със съответните релси. Двата централни пина са за данни и поради това са неизползвани. Връзката с лявата наземна релса трябва да върви от задната страна, за да може да пресича плюс релсата в центъра. Вече можете да го тествате на банка за захранване и ако всичко светне добре, сте готови!

Стъпка 4: Производителност

Известно е, че е трудно да се покаже колко силна е светлината: автоматичното експониране на фотоапарат означава, че колкото по -силна е светлината, толкова по -малка ще бъде експозицията. Снимките, направени от изпълнението на „безумно ярка факла“, са доста поразителни. Въпреки това мисля, че горната картина дава честна представа: наблизо е много ярко, но също така осветява добре на няколко метра. Забележете също, че осветлението е много хомогенно, тъй като тези SMD светодиоди, за разлика от акрилните светодиоди, нямат фокусираща леща.

Не на последно място, ако ви харесват тези инструкции, моля, помислете да гласувате за тях в конкурса „Направи го светещ“!