Светодиодный настенный светильник Night City Skyline: 6 шагов (с изображениями)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:53

Это руководство описывает, как я построил декоративный настенный светильник. Идея состоит в том, чтобы создать очертания ночного города с освещенными окнами в зданиях. Светильник выполнен из полупрозрачного голубого оргстекла, силуэты зданий которого окрашены в черный цвет. Свет исходит из 108 «окон», которые освещаются светодиодами, закрепленными в отверстиях в панели. Лампа питается от аккумулятора на 12 В или от блока питания.

Шаг 1. Материалы и инструменты

- Панель из полупрозрачного синего оргстекла 50 см x 22 см (~ 20 x 9 дюймов), толщиной 3 мм (0,12 дюйма)

- панель из белого оргстекла 50 см x 22 см (~ 20 дюймов x 9 дюймов), толщиной 3 мм (0,12 дюйма)

- 2-метровый алюминиевый канал 15 мм x 10 мм x 1 мм (~ 0,6 дюйма x 0,4 дюйма x 0,04 дюйма)

- Черная краска

- Клейкая бумага

- пластиковые распорки толщиной 7 мм (0,275 дюйма)

- 6 болтов M3 x 12 с потайной головкой

- 108 белых светодиодов 3 мм

- 3 NUD4001

- 3 резистора по 2,2 Ом

- провод

- выключатель

- напряжение питания 12 В или блок питания

Инструменты:

- Дрель

- сверло 2,5 мм

- метчик М3

- зенковка

- паяльник

- пила по металлу

Шаг 2: некоторые предварительные расчеты

Я выбрал количество освещаемых окон, в основном, исходя из электрических характеристик светодиода и драйвера тока, который я использовал. Светодиоды представляют собой белые светодиоды толщиной 3 мм, которые работают с напряжением 3,3 В и потребляют максимум около 0,025 А.

Чтобы иметь стабильный и стабильный ток, я использовал 3-х токовый светодиодный драйвер NUD4001.

Я подключил светодиоды группами по 3 последовательно, 12 групп параллельно для каждого из 3 NUD4001, всего 3 * 12 * 3 = 108 светодиодов, см. Электрическую схему ниже.

Следуя подробной инструкции, содержащейся в таблице данных NUD4001 (https://www.onsemi.com/pub/Collateral/NUD4001-D. PDF), я рассчитал электрические значения моей схемы (для каждого из 3 NUDS). В таблице данных NUD4001 рекомендуется общая рассеиваемая мощность менее 1,13 Вт в зависимости от тепловыделения корпуса SO-8 и размера площадки:

- Ток светодиодов: Iled = 0,025 A * 12 = 0,30 A

- Vsense: 0,7 В (см. Рисунок 2 в таблице данных NUD)

- Rext = Vsense / Iled = 0,7 В / 0,24 А = 2,33 Ом

- Vled = 3,3 В + 3,3 В + 3,3 В = 9,9 В

- Vdrop на NUD4001: Vdrop = Vin - Vsense - Vled = 12 В - 0,7 В - 9,9 В = 1,4 В

- Рассеиваемая мощность на NUD4001: P = Vdrop * I out = 1,4 В * 0,30 A = 0,420 Вт

- Внутреннее рассеивание мощности NUD4001 (Рисунок 4 в техническом описании, для 12 В): 0,055 Вт

- Общая рассеиваемая мощность: Ptot = 0,420 Вт + 0,055 Вт = 0,475 Вт

Поскольку у меня здесь нет прокладки (NUD припаяны к проводам и другим компонентам, но «плавают в воздухе»), я ожидаю меньшего тепловыделения, поэтому я предполагаю (надеюсь), что значение 0,475 Вт, данное моей схемой, достаточно низкое. чтобы не повредить NUD4001.

Расчет сопротивления дает значение Rext = 2,33 Ом. Поскольку резистор на 2,33 Ом не продается, я использовал близкое к нему стандартное значение 2,2 Ом.

Шаг 3: Реализация панели

Первым шагом в реализации панели был выбор красивого горизонта города для воспроизведения на панели из оргстекла. После некоторого поиска в Интернете я выбрал линию горизонта на рис.1.

Затем с помощью программного обеспечения для работы с изображениями (в моем случае gimp, но может делать любое программное обеспечение для обработки изображений) я адаптировал размеры так, чтобы он мог уместиться на двух листах A4 в альбомной ориентации. Изображение должно было использоваться в качестве маски для окраски зданий и сверления отверстий для светодиодов, поэтому я «бинаризовал» его, чтобы сделать его чисто черно-белым с очень острыми краями, и добавил белые пятна в качестве ориентира для отверстий в окнах. Наконец, я разделил изображение на две части и распечатал на 2 листах клейкой бумаги (Рис. 2, Рис. 3).

После аккуратного вырезания отпечатков я прикрепил белую часть листов (небо) к панели из оргстекла и закрасил непокрытую часть черной аэрозольной краской. После высыхания краски я удалил белую липкую бумагу и прикрепил черную часть листов к окрашенным зданиям. Затем, следуя белым пятнам, я просверлил отверстия для светодиодов и удалил черную липкую бумагу, стараясь не повредить краску. (Я решил просверлить отверстия после покраски, потому что в противном случае краска может забить отверстия и затруднить установку светодиодов).

Шаг 4: припой, припой, припой

Покрасив панель и просверлив ее, я начал вставлять светодиоды в отверстия, согнув и выровняв контакты, чтобы я мог припаять положительный (более длинный) вывод одного светодиода к отрицательному (более короткому) выводу следующего, последовательно по 3 шт..

Я использовал провода, чтобы закрыть зазоры между контактами, когда они слишком широкие, а также между контактами NUD4001 и светодиодами.

Также мне пришлось расположить контакты и провода так, чтобы скрыть их черной краской. В итоге потребовалось довольно много пайки (а у меня это не очень хорошо получается). Так что все кажется довольно беспорядочным, и это так, но в каком-то смысле это работает;)

Шаг 5: закройте коробку

Последним шагом к завершению моей светодиодной лампы было крепление второй панели из оргстекла на задней панели, чтобы защитить все схемы. Между двумя панелями я поставил 6 прокладок, чтобы оставить достаточно места для всех внутренних компонентов, и я сделал раму, чтобы все вместе. Я сделал распорку из кусков лома оргстекла, которые у меня были, сложив 1 кусок толщиной 3 мм и 1 кусок толщиной 4 мм. Я сделал раму из 4 кусков алюминиевых швеллеров длиной до сторон панели, с концами под углом 45 °. Канал имеет внутреннюю ширину 13 мм (~ 0,5 дюйма), поэтому я сделал распорки толщиной 7 мм (13 мм - 2 x 3 мм для панелей из оргстекла). Затем приклеил проставки на лицевую панель, по 2 с каждой длинной стороны и по 1 с короткой стороны, и уложил заднюю панель. С установленными сторонами рамы проделал 6 отверстий диаметром 2,5 мм сзади в местах проставок. Поскольку я хотел, чтобы передняя сторона рамы была чистой и без отверстий, я прекратил сверление, когда отверстие стало глубиной примерно 5-6 мм, затем я удалил алюминиевый канал и закончил отверстие на всем протяжении панелей из оргстекла и прокладок. Затем проделал отверстия метчиком М3. Я также расширил и развальцовал отверстия на задней стороне алюминиевых каналов для головок болтов. В левом канале сбоку проделал отверстие для кабеля питания. Наконец, я собрал все панели с распорками и алюминиевыми швеллерами и прикрутил болты. Длина болтов составляет 12 мм, поэтому они проходят через заднюю панель, проставки и часть передней панели, но не достигают передней стороны каналов рамы.

Шаг 6: Увидеть свет?

После сборки светодиодной лампы я подключил выключатель к кабелю питания и батарее 12 В и включил лампу.

В конце концов, я довольно доволен своей работой, хотя светодиоды дают слишком много света, особенно прямо спереди (у них узкий световой конус, поэтому при взгляде сбоку они выглядят менее яркими). Если я правильно понимаю таблицу NUD4001, яркость светодиодов можно уменьшить, заменив резисторы 2, 2 Ом на более высокие, но пока я оставлю свою лампу как есть.