Флуоресцентна кристална стойка за дисплей: 5 стъпки (със снимки)

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

Когато завърших университета, работех върху експеримент за директно откриване на тъмна материя, наречен CRESST. Този експеримент използва детектори на частици на базата на сцинтилиращи кристали калциев волфстат (CaWO4). Все още имам счупен кристал за сувенир и винаги съм искал да изградя стойка, която да възбужда флуоресценцията на кристала.

Осъзнавам, че хората вероятно няма да копират тази точна конструкция, тъй като кристалите на калциевия волфстат не се предлагат в търговската мрежа, а също и UVC светодиодите, които използвах, са доста скъпи. Въпреки това, може да ви помогне, ако планирате да изградите стойка за дисплеи за други флуоресцентни минерали като кехлибар или флуорит.

Стъпка 1: Съберете материали

• флуоресцентен кристал CaWO4
• малка кутия за проекти (например conrad.de)
• 278 nm UVC LED (например Crystal IS)
• LED десен борд (платка с метална сърцевина) (например Lumitronix)
• термична подложка (например Lumitronix)
• радиатор (например Lumitronix)
• модул за повишаване (например ebay.de)
• LED усилващ драйвер (напр. Ebay.de)
• LiPo батерия (напр. Ebay.de)
• плъзгащ се превключвател
• 0.82 Ohm 1206 SMD резистор

Флуоресценцията в калциев волфрамат може да се възбуди при дължини на вълните <280 nm. Това е доста далеч в UV и светодиодите на тази дължина на вълната обикновено са доста скъпи (~ 150 $/бр). За щастие получих безплатно около 278 nm SMD светодиоди, тъй като бяха останали от инженерни проби от компанията, в която работя. Този тип светодиоди обикновено се използват за дезинфекция.

ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ: UV светлината може да причини увреждане на очите и кожата. Уверете се, че имате подходяща защита, напр. UV очила

Според спецификацията светодиодите имат оптична изходна мощност ~ 25 mW, работен ток 300 mA и високо напрежение напред ~ 12 V. Тъй като това означава, че светодиодите разсейват около 3 W топлина, те трябва да бъдат монтирани към подходящ радиатор. Затова закупих платка с метална сърцевина (десен борд) с десен отпечатък, термо подложка и малък радиатор. Тъй като светодиодите могат лесно да бъдат повредени от твърде високи токове, те трябва да работят с постоянен токов драйвер. Взех много евтина платка с драйвер за постоянен ток, базирана на IC XL6003, която също увеличава изходното напрежение. Според листа с данни изходното напрежение не трябва да бъде по -високо от 2x входното напрежение. Въпреки това, тъй като исках да захранвам всичко от 3,7 V LiPo батерия, добавих още един усилващ преобразувател, който увеличава напрежението на батерията до ~ 6 V преди LED драйвера. Изходният ток на LED драйвера се задава от два SMD резистора, свързани паралелно на платката. Според таблицата с данни XL6003 токът се определя от I = 0,22 V/Rs. По подразбиране има два резистора 0,68 Ohm, свързани паралелно, което възлиза на ~ 650 mA. За да намаля тока, трябваше да заменя тези резистори с резистор 0,82 Ohm, който ще даде ~ 270 mA.

Стъпка 2: Монтиране на светодиода

В следващата стъпка запоявах светодиода върху десния борд. Както вече споменахме, важно е да получите печатна платка със съответстващия отпечатък на вашия светодиод. Запояването върху платка с метална сърцевина може да бъде трудно, тъй като дъската разсейва топлината доста добре. За да се улесни запояването, се препоръчва да поставите печатната платка на котлон, но също успях да го направя. Светодиодът трябва да бъде свързан към платката с термо паста. След запояване прикрепих десния борд към радиатора с помощта на термо подложката.

Стъпка 3: Свържете електрониката

Залепих всички електронни компоненти към долната плоча на моя корпус. Обърнете внимание, че радиаторът става доста горещ, така че е полезно да използвате лепило, което издържа на високи температури. Батерията се свързва с модула за повишаване, който увеличава напрежението до около 6 V. След това изходът се свързва към драйвера за усилване на LED, който е свързан към светодиода. След батерията е добавен плъзгащ превключвател, но може да искате да направите запояване само след като сте монтирали плъзгащия превключвател в следващата стъпка.

Стъпка 4: Промяна на корпуса

Направих някои промени в включването, използвайки моя инструмент dremel. В горната част е поставен отвор с форма на процеп, за да излезе LED светлината. Освен това поставих някои отвори отстрани за вентилация. Направен е друг отвор за плъзгащия превключвател, който е фиксиран с горещо лепило. Не съм много доволен от външния вид на заграждението, тъй като дупките изглеждат доста груби. За щастие повечето от тях не се виждат. Следващия път вероятно ще направя персонализирана кутия с лазерен нож.

Стъпка 5: Готово

След затваряне на заграждението проектът беше завършен. Кристалът може да бъде поставен върху процепа в горната част и се възбужда от светодиода отдолу. Флуоресцентното излъчване е доста ярко. Имайте предвид, че цялата светлина наистина идва от кристала, тъй като UVC светлината е невидима.

Конструкцията със сигурност може да бъде подобрена по няколко начина. На първо място, термичното управление на светодиода не е голямо и радиаторът става доста горещ. Това е така, защото има много малко вентилация, тъй като радиаторът е монтиран вътре в кутията. Досега не смеех да пусна LED по -дълго от няколко минути. Второ, следващия път бих искал да направя по -хубаво заграждение, като използвам персонализирана кутия за лазерно изрязване, изработена от черен акрил. Освен това може да се добави зарядно устройство LiPo с microUSB щепсел, така че няма да е необходимо да отваряте кутията за презареждане.