USB-прожектор: 4 шага

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:52

Это началось как практика пайки SMD (устройство для поверхностного монтажа) на стандартных прототипных платах, и в результате получился очень яркий компактный прожектор с питанием от USB, отлично подходящий для кемпинга или аварийного освещения.

Большинство современных светодиодных лампочек содержат внутри светодиодные чипы SMD. Эти чипы производятся серийно, очень дешевы и доступны любителям по очень низким ценам. Я купил 200 штук 5730 за 1 ЕВРО. Четырехзначное число указывает на их размер: 5,7x3,0 мм. Они рассчитаны на 0,5 Вт (~ 140 мА при 3,5 В) каждый, хотя для непрерывной работы на этой мощности им потребуется радиатор. Без радиатора они должны работать при гораздо более низком токе или могут работать в импульсном режиме на полном токе, например, в мультиплексном или стробоскопическом режиме.

В этой инструкции подробно рассказывается, как сделать прожектор с питанием от USB, но низкая цена и небольшой размер означают, что их можно использовать для многих других приложений, таких как 7-сегментные дисплеи DIY, световое настроение, освещение для выращивания растений, проекторы, столы для рисования и т. Д. нестандартные световые решения.

Стандартные блоки питания USB выдают 5 В 1 А, а более крупные - 2 А. Представленный здесь дизайн рассчитан на 1А, поэтому он будет работать с любым блоком питания, но, удвоив количество светодиодов, вы можете сделать один на 2А.

Шаг 1: теория

В отличие от старых ламп накаливания, падение напряжения на светодиодах очень мало зависит от силы тока. Падение напряжения для сильноточных белых светодиодов изменяется от ~ 3,0 В при токах ~ 10 мА до ~ 3,5 В при 100 мА. Таким образом, они не могут быть подключены напрямую к 5 В от USB-блока питания. Самое простое решение - подключить каждый светодиод последовательно с резистором. Величина этого резистора определяет ток через светодиод и, следовательно, яркость. Точный ток светодиода с резистором трудно рассчитать, но его легко оценить и легко измерить.

Например, резистор 1 кОм, включенный последовательно с белым светодиодом, будет означать, что ток очень низкий, поэтому падение напряжения на светодиоде составляет ~ 2,9 В, оставляя 2,1 В на резисторе, и, таким образом, ток через резистор составляет 2,1 мА. резистор, и тот же 2.1мА через светодиод. Резистор на 100 Ом даст 21 мА, если падение напряжения светодиода останется 2,9 В, но оно, вероятно, увеличится до 3,0 В, оставив «только» 2,0 В на резисторе и, таким образом, 20 мА на светодиодах. С резистором 10 Ом ток будет 200 мА, если падение напряжения на светодиодах будет 3,0 В, но оно, вероятно, увеличится до 3,4 В, а оставшееся падение напряжения 1,6 В на резисторе дает ток 160 мА, что немного выше номинальный ток.

Таким образом, вы можете подумать, что для изготовления сильной лампы из источника питания 5 В 1 А будет достаточно подключить параллельно 6 или 7 светодиодов мощностью 0,5 Вт, каждый с последовательным резистором 10 Ом. Каждый светодиод потребляет 160 мА * 3,4 В = 0,54 Вт, а каждый резистор 160 мА * 1,5 В = 0,24 Вт. Это близко к спецификации для светодиода и в пределах спецификации для резистора 1/4 Вт. Но если вы попробуете это сделать, вы увидите, что и светодиод, и резистор сильно нагреваются (~ 100 ° C). Тем более, если разместить все эти компоненты близко друг к другу. Если не использовать радиатор и вентилятор, они, скорее всего, умрут и при этом будут выделять много токсичного дыма.

Итак, я попробовал следующие настройки:

10 светодиодов с резисторами серии 22 Ом. Я измеряю падение напряжения на резисторах 1,4 В, поэтому ток составляет 64 мА на светодиод, всего 0,64 А. Когда рядом установлены светодиоды и резисторы, он становится настолько горячим, что становится больно при прикосновении, но он не плавится и не горит, и это приятный компактный светильник для периодического использования.

24 светодиода с резисторами серии 47 Ом. Я измеряю падение напряжения 1,7 В на резисторах, поэтому ток составляет 36 мА на светодиод, всего 0,86 А. Через некоторое время все действительно нагревается. Интересно, что резисторы кажутся более горячими, чем светодиоды, несмотря на то, что они потребляют больше энергии и меньше. Может быть, светодиоды умудряются излучать большую часть своей энергии в виде света? Я бы не стал использовать его в палатке, так как достигнутая температура может быть болезненной и может подняться до опасного уровня, если ее случайно накрыть.

40 светодиодов с резисторами серии 100 Ом. Я измеряю падение на резисторах 1,9 В, поэтому ток составляет 19 мА на светодиод, всего 0,76 А. Становится заметно теплее, но определенно не жарко. Получается отличная лампа, похожая на светодиодную лампу мощностью 3 Вт (или лампу накаливания 30 Вт). Очень полезно для фотосъемки небольших объектов, пайки или ремонта, а также для освещения барбекю или в качестве аварийного освещения дома, в дороге или в кемпинге.

Шаг 2: Необходимые компоненты

Инструкции относятся к панели с 40 светодиодами и резисторами серии 100 Ом, которые я считаю наиболее яркими и безопасными. На полную пайку у меня ушло около часа, но, по общему признанию, это было после того, как я получил некоторый опыт и некоторую уверенность в двух других версиях платы.

Необходимые компоненты (общая стоимость: менее 1 евро при покупке полунфасовкой)

• 40 белых светодиодов SMD ‘5730’
• 40 резисторов 100 Ом, 1/4 Вт
• 1 макетная плата 5x7 см. Односторонний, 18х24 отв.
• 1 штекерный разъем USB.

Инструменты: паяльник, припой, пинцет.

Светодиоды имеют полярность. Издалека их внешний вид может показаться симметричным, но при внимательном рассмотрении вы увидите несколько отличий. Самая полезная - на желтой лицевой стороне: есть овальная часть, которая действительно светится, но одна сторона содержит дополнительно линию. Это отрицательная сторона, как и у диодов, электролитических конденсаторов и т. Д.

Шаг 3: Инструкции по сборке

Начните 40 с нанесения капель припоя в том месте, где светодиоды соединяются с землей. Затем припаяйте светодиоды минусовой стороной к капле припоя: удерживайте светодиод пинцетом, расплавьте каплю припоя и переместите светодиод в жидкую каплю. Убедитесь, что в отверстии на плюсовой стороне светодиода осталось немного места для вывода резистора.

Один за другим установите резисторы на тыльной стороне платы, следуя стандартной схеме, показанной на рисунке. Припаиваем одну сторону к плюсу светодиода, а другую сторону к центру платы. Отрежьте лишние провода со стороны заземления, но оставьте их с положительной стороны.

В конце также соедините вместе все плюсовые выводы. Теперь самое время проверить, все ли светодиоды работают. Я обнаружил, что с мультиметром, установленным на настройку 200 Ом, светодиоды загораются немного, но достаточно отчетливо, чтобы увидеть, правильно ли он подключен. Используйте несколько лишних выводов, чтобы соединить все точки обеих минусовых направляющих вместе.

Теперь подключите разъем USB. Я наложил четыре капли припоя и припаял все четыре контакта к плате, чтобы разъем хорошо закрепился на плате. Если смотреть сверху, левый штифт является плюсом, а правый - минусом и должен быть подключен к соответствующим рельсам. Два центральных контакта предназначены для данных и поэтому не используются. Подключение к левой заземляющей шине должно осуществляться с задней стороны, чтобы она могла пересекать плюсовую шину в центре. Теперь вы можете протестировать его на блоке питания, и если все хорошо загорится, все готово!

Шаг 4: производительность

Общеизвестно, что трудно показать, насколько сильный свет: автоэкспозиция фотоаппарата означает, что чем сильнее свет, тем меньше будет экспозиция. Снимки спектакля «Безумно яркий факел» не впечатляют. Тем не менее, я думаю, что картинка выше дает честное представление: рядом очень ярко, но еще и в паре метров хорошо освещает. Также обратите внимание, что освещение очень однородное, поскольку эти светодиоды SMD, в отличие от акриловых светодиодов, не имеют фокусирующей линзы.

И последнее, но не менее важное: если вам нравятся эти инструкции, проголосуйте за них в конкурсе «Make it Glow»!