USB reflektor: 4 koraka

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja promjena: 2024-01-30 09:36

Ovo je počelo kao praksa u SMD (uređaj za površinsko montiranje) lemljenje na standardnim prototipnim pločama, a rezultiralo je vrlo svijetlim kompaktnim svjetlom s USB napajanjem, izvrsnim za kampiranje ili rasvjetu u nuždi.

Većina modernih LED žarulja sadrži u unutrašnjosti SMD LED čipove. Ovi se čips masovno proizvode, vrlo su jeftini i dostupni hobistima po vrlo niskim cijenama. Kupio sam 200 tipa 5730 za 1 EURO. Četveroznamenkasti broj označava njihovu veličinu: 5,7x3,0 mm. Nominalne su snage 0,5 W (~ 140 mA pri 3,5 V), iako će za njihovu neprekidnu radnju trebati hladnjak. Bez hladnjaka, oni bi trebali raditi na znatno nižoj struji ili se mogu pokrenuti u impulsnom načinu rada pri punoj struji, na primjer u multipleksiranom ili stroboskopskom načinu rada.

Ova uputa detaljno opisuje način izrade svjetla s USB napajanjem, ali niska cijena i mala veličina znače da se mogu koristiti za mnoge druge aplikacije, kao što su 7-segmentni zasloni, svjetla za raspoloženje, rasvjetna svjetla, projektori, stolovi za crtanje ili bilo koje drugo prilagođena rješenja rasvjete.

Standardne USB baterije za napajanje isporučuju 5V 1A, a veće 2A. Ovdje predstavljeni dizajn je za 1A, pa će raditi u bilo kojoj banci napajanja, ali udvostručenjem broja LED dioda možete napraviti jednu za 2A.

Korak 1: Teorija

Suprotno staromodnom svjetlu sa žarnom niti, pad napona na LED diodi vrlo malo ovisi o struji. Pad napona za bijele LED diode velike struje ide od ~ 3.0V pri strujama ~ 10mA do ~ 3.5V pri 100mA. Stoga se ne mogu izravno spojiti na 5V koje isporučuje USB banka za napajanje. Najjednostavnije rješenje je spojiti svaku LED diodu uzastopno s otpornikom. Vrijednost ovog otpornika određuje struju kroz LED, a time i svjetlinu. Točnu struju LED diode s otpornikom teško je izračunati, ali je lako procijeniti i jednostavno je izmjeriti.

Na primjer, otpornik od 1 kOhm u seriji s bijelom LED diodom znači da je struja vrlo niska, pa je pad napona na LED -u ~ 2,9 V, ostavljajući 2,1 V preko otpornika, a time i struju od 2,1 mA kroz otpornik, a isti 2,1mA kroz LED. Otpornik od 100 Ohma rezultirao bi 21 mA ako bi pad napona LED -a ostao 2,9 V, no vjerojatno će se povećati na 3,0 V, ostavljajući 'samo' 2,0 V preko otpornika, a time i 20 mA kroz LED. Uz otpornik od 10 Ohma, struja bi bila 200 mA ako bi pad napona LED bio 3,0 V, ali vjerojatno će se povećati na 3,4 V, a preostali pad od 1,6 V na otporniku daje struju od 160 mA, što je malo iznad nazivna struja.

Stoga biste mogli pomisliti da bi za izradu snažne svjetiljke od napajanja od 5V 1A bilo dovoljno staviti paralelno 6 ili 7 LED dioda od 0,5 W, svaka s otpornikom od 10 Ohma. Svaka bi LED dioda trošila 160mA*3.4V = 0.54W, a svaki otpornik 160mA*1.5V = 0.24W. To je blizu specifikacija za LED i unutar specifikacija za 1/4W otpornik. No ako ovo isprobate, vidjet ćete da se i LED i otpornik jako zagrijavaju (~ 100C). Još više ako sve ove komponente postavite blizu jedne druge. Osim ako se ne koriste hladnjak i ventilator, oni će vjerojatno umrijeti, a pritom će proizvesti puno otrovnog dima.

Stoga sam isprobao sljedeće postavke:

10 LED dioda s otpornicima serije 22 Ohm. Mjerim pad od 1,4 V preko otpornika, tako da je struja 64mA po LED, ukupno 0,64A. S LED diodama i otpornicima montiranima blizu postaje toliko vruće da boli pri dodiru, ali se ne topi niti gori i lijepo je kompaktno svjetlo za povremenu uporabu.

24 LED diode s otpornicima serije 47 Ohm. Mjerim pad od 1,7 V preko otpornika, tako da je struja 36 mA po LED, ukupno 0,86 A. Stvari se zagriju nakon nekog vremena. Zanimljivo je da su otpornici topliji od LED -a, unatoč tome što troše više energije i što su manji. Možda LED diode uspijevaju zračiti veliki dio svoje energije kao svjetlost? Ne bih ga koristio u šatoru jer dosegnute temperature mogu biti bolne i mogu se povisiti na opasnu razinu ako se slučajno pokriju.

40 LED dioda sa otpornicima serije 100 Ohm. Mjerim pad od 1,9 V preko otpornika, tako da je struja 19mA po LED, ukupno 0,76A. Osjetno se zagrije, ali definitivno nije vruće. Ovo čini izvrsnu svjetiljku, sličnu LED žarulji od 3 W (ili žarulji sa žarnom niti od 30 W). Vrlo korisno za fotografiranje malih predmeta, lemljenje ili popravke, ali i za osvjetljavanje roštilja ili kao svjetlo za slučaj nužde kod kuće, na cesti ili u kampu.

Korak 2: Potrebne komponente

Upute su za 40 LED ploču sa otpornicima serije 100 Ohm, za koju mislim da je najsvjetlija i najsigurnija. Cijela stvar mi je trebala oko sat vremena za lemljenje, ali doduše to je bilo nakon što sam stekao iskustvo i malo samopouzdanja s dvije druge verzije ploče.

Potrebne komponente (ukupni trošak: manje od 1 eura ako se kupuje u poluprosutom stanju)

• 40 bijelih SMD ‘5730’ LED dioda
• 40 100 Ohm otpornika, 1/4W
• 1 ploča prototipa 5x7 cm. Jednostrano, rupe 18x24.
• 1 muški USB priključak.

Alati: lemilica, lem, pinceta.

LED diode imaju polaritet. Iz daljine se njihov izgled može činiti simetričnim, ali pomnim pregledom vidjet ćete nekoliko razlika. Najkorisnije je na žutoj prednjoj strani: postoji ovalni dio koji zapravo svijetli, ali jedna strana sadrži i crtu. To je negativna strana, baš kao i za diode, elektrolitičke kondenzatore itd.

Korak 3: Upute za izgradnju

Počnite 40 stavljajući mrlje lemljenja na mjesto gdje se LED diode spajaju na masu. Zatim lemite LED diode sa minus stranom na mrlju lemljenja: držite LED pincetom, otopite lemilicu i premjestite LED diodu u tekućinu. Provjerite ima li u rupi na plus strani LED diode ostavljen prostor za prolaz otpornika.

Jedan po jedan, montirajte otpornike na stražnju stranu ploče, slijedeći uobičajeni uzorak prikazan na slici. Lemite jednu stranu na plus LED diode, a drugu stranu na sredinu ploče. Odrežite višak kabela sa uzemljene strane, ali ih ostavite na plus strani.

Na kraju spojite i sve plus-strana kabele. Sada je dobro vrijeme za testiranje rade li sve LED diode. Otkrio sam da s multimetrom postavljenim na postavku od 200 Ohma LED diode svijetle malo, ali dovoljno jasno da vide jesu li neki dobro spojeni. Upotrijebite neke od viškova kabela za povezivanje svih točaka obje minus tračnice.

Sada priključite USB priključak. Stavio sam četiri mrlje lemljenja i lemio sva četiri pina na ploču, tako da je konektor dobro pričvršćen za ploču. Gledano odozgo, lijevi pin je plus, a desni minus je i trebao bi biti povezan s odgovarajućim vodilicama. Dva središnja pina služe za podatke i stoga se ne koriste. Priključak na lijevu uzemljenu tračnicu trebao bi ići sa stražnje strane kako bi mogao prijeći plus tračnicu u sredini. Sada ga možete testirati na power bank -u i ako sve svijetli dobro, gotovi ste!

Korak 4: Performanse

Ozbiljno je teško pokazati koliko je jako svjetlo: autoekspozicija foto kamere znači da što je svjetlo jače, to će biti manja ekspozicija. Slike snimljene s izvedbom 'ludo svijetle baklje' prilično su potresne. Ipak, mislim da gornja slika daje iskrenu ideju: u blizini je jako svijetla, ali i dobro osvjetljava nekoliko metara dalje. Uočite također da je osvjetljenje vrlo homogeno, jer te SMD LED diode, za razliku od akrilnih LED dioda, nemaju leću za fokusiranje.

Na kraju, ali ne i najmanje važno, ako vam se sviđaju ove upute, razmislite o tome da glasate za njih na natječaju 'Make it Glow'!