USB Floodlight: 4 trin

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sidst ændret: 2024-01-30 08:28

Dette startede som en praksis inden for SMD (overflademonteringsenhed) lodning på standard prototypeplader og resulterede i et meget kraftigt kompakt USB-drevet oversvømmelseslys, fantastisk til camping eller nødbelysning.

De fleste moderne LED -pærer indeholder indvendige SMD LED -chips. Disse chips er masseproducerede, meget billige og tilgængelige for hobbyisten til meget lave priser. Jeg købte 200 af typen 5730 for 1 EURO. Det firecifrede tal angiver deres størrelse: 5,7x3,0 mm. De er klassificeret til 0,5W (~ 140mA ved 3,5V) hver, selvom de vil kræve en kølelegeme for at køre kontinuerligt ved denne effekt. Uden en kølelegeme skal de enten køres med en meget lavere strøm, eller de kan køres i pulseret tilstand ved fuld strøm, for eksempel i multiplekset eller stroboskopisk tilstand.

Denne instruktion beskriver, hvordan man laver et USB-drevet oversvømmelseslys, men lav pris og lille størrelse betyder, at de kan bruges til mange andre applikationer, såsom DIY 7-segment displays, stemningslys, vækstlys, projektorer, tegneborde eller andre tilpassede belysningsløsninger.

Standard USB -strømbanker leverer 5V 1A, og de større kan levere 2A. Designet, der præsenteres her, er til 1A, så det fungerer i enhver powerbank, men ved at fordoble antallet af lysdioder kan du lave en til 2A.

Trin 1: Teori

I modsætning til det gammeldags glødelampe afhænger spændingsfaldet på en LED meget lidt af strømmen. Spændingsfaldet for hvide lysdioder med høj strøm går fra ~ 3.0V ved strømme ~ 10mA til ~ 3.5V ved 100mA. Så de kan ikke tilsluttes direkte til den 5V, der leveres af en USB -powerbank. Den nemmeste løsning er at forbinde hver LED i serie med en modstand. Værdien af denne modstand bestemmer strømmen gennem LED'en og dermed lysstyrken. Den nøjagtige strøm af en LED med modstand er vanskelig at beregne, men let at estimere og ligetil at måle.

For eksempel vil en 1 kOhm modstand i serie med en hvid LED betyde, at strømmen er meget lav, så spændingsfaldet over LED'en er ~ 2,9V, hvilket efterlader 2,1V over modstanden og dermed en strøm på 2,1mA gennem modstand, og den samme 2,1mA gennem LED'en. En 100 Ohm modstand ville resultere i 21 mA, hvis LED'ens spændingsfald ville forblive 2,9V, men det vil sandsynligvis stige til 3,0V og efterlade 'kun' 2,0V over modstanden og dermed 20mA gennem LED'en. Med en 10 Ohm modstand ville strømmen være 200mA, hvis LED -spændingsfaldet var 3,0V, men det vil sandsynligvis stige til 3,4V, og det resterende 1,6V fald på modstanden giver en strøm på 160 mA, hvilket er lidt over nominel strøm.

Så du tror måske, at for at lave en stærk lampe fra en 5V 1A forsyning, ville det være tilstrækkeligt at sætte parallelle 6 eller 7 0,5W LED'er, hver med en 10 Ohm serie modstand. Hver LED ville forbruge 160mA*3,4V = 0,54W og hver modstand 160mA*1,5V = 0,24W. Det er tæt på specifikationerne for LED'en og inden for specifikationen for en 1/4W modstand. Men hvis du prøver dette, vil du se, at både LED'en og modstanden bliver ekstremt varme (~ 100C). Endnu mere, hvis du placerer alle disse komponenter tæt på hinanden. Medmindre der bruges en kølelegeme og en blæser, dør de sandsynligvis og producerer masser af giftig røg i processen.

Så jeg har prøvet følgende opsætninger:

10 lysdioder med 22 Ohm serie modstande. Jeg måler 1,4V fald over modstandene, så strømmen er 64mA pr. LED, i alt 0,64A. Med lysdioderne og modstandene monteret tæt på bliver det så varmt, at det gør ondt ved berøring, men det smelter ikke eller brænder, og det er et dejligt kompakt lys til lejlighedsvis brug.

24 lysdioder med 47 Ohm serie modstande. Jeg måler 1,7V fald over modstandene, så strømmen er 36mA pr. LED, i alt 0,86A. Ting bliver varme efter noget tid. Interessant nok føles modstandene varmere end lysdioderne, på trods af at de bruger mere energi og er mindre. Måske lykkes lysdioderne at udstråle en stor brøkdel af deres energi som lys? Jeg ville ikke bruge det i et telt, da de nåede temperaturer kan være smertefulde og kan stige til et farligt niveau, hvis de ved et uheld dækkes.

40 lysdioder med 100 Ohm serie modstande. Jeg måler 1,9V fald over modstandene, så strømmen er 19mA pr. LED, i alt 0,76A. Det bliver mærkbart varmt, men bestemt ikke varmt. Dette gør en fantastisk lampe, der ligner en 3W LED -pære (eller 30W glødepære). Meget nyttig til fotografering af små genstande, lodning eller reparation, men også belysning af grillen eller som nødlys hjemme, på vejen eller på campingpladsen.

Trin 2: Påkrævede komponenter

Instruktionerne er til det 40 LED -panel med modstande i 100 Ohm -serien, hvilket jeg synes er det lyseste og det sikreste. Det fulde tog mig cirka en time at lodde, men det var ganske vist efter, at jeg havde fået lidt erfaring og lidt selvtillid med to andre versioner af tavlen.

Påkrævede komponenter (Samlede omkostninger: mindre end 1 euro ved køb i halv masse)

• 40 hvide SMD ‘5730’ lysdioder
• 40 100 Ohm modstande, 1/4W
• 1 prototavle på 5 x 7 cm. Enkeltsidet, 18x24 huller.
• 1 han -USB -stik.

Værktøj: et loddejern, loddemetal, pincet.

Lysdioderne har en polaritet. På afstand kan deres udseende virke symmetrisk, men ved tæt inspektion vil du se flere forskelle. Den mest nyttige er på den gule forside: der er den ovale del, der faktisk lyser, men den ene side indeholder desuden en linje. Det er den negative side, ligesom for dioder, elektrolytkondensatorer osv.

Trin 3: Bygningsinstruktioner

Start 40 med at lægge klatter loddetin på det sted, hvor lysdioderne tilsluttes jorden. Derefter loddes lysdioderne med deres minusside på loddetappen: Hold LED'en med pincetten, smelt loddetappen og skift LED'en ind i væskeklodsen. Sørg for, at hullet på plus-siden af LED'en har lidt plads tilbage til at sætte modstandsledningen igennem.

Monter modstandene en efter en på bagsiden af brættet efter det normale mønster vist på billedet. Lod den ene side til plus ved LED'en, og den anden side til midten af brættet. Skær de overskydende ledninger af på jorden, men lad dem være på plussiden.

I slutningen skal du også forbinde alle plus-side ledningerne. Nu er et godt tidspunkt at teste, om alle lysdioder fungerer. Jeg fandt ud af, at med multimeteret i 200 Ohm -indstillingen lyser LED'erne lidt, men tydeligt nok til at se, om man ikke er tilsluttet godt. Brug nogle af de overskydende ledninger til at forbinde alle punkterne på begge minusskinner sammen.

Sæt nu USB -stikket i. Jeg lagde fire klatter lodde og lodde alle fire ben til brættet, så stikket er godt fastgjort til brættet. Set ovenfra er den venstre pin plus og den højre pin er minus, og skal tilsluttes de respektive skinner. De to centrale ben er til data og er dermed ubrugte. Forbindelsen til venstre jordskinne skal gå fra bagsiden, så den kan krydse plusskinnen i midten. Du kan nu teste det på en powerbank, og hvis alt lyser godt, er du færdig!

Trin 4: Ydeevne

Det er notorisk svært at vise, hvor stærkt et lys er: Autoexponering af et fotokamera betyder, at jo stærkere lyset er, desto mindre bliver eksponeringen. Billeder taget af forestillingen af 'sindssygt lys fakkel' er temmelig overvældende. Ikke desto mindre synes jeg, at ovenstående billede giver en ærlig idé: i nærheden er det meget lyst, men det lyser også godt et par meter væk. Bemærk også, at belysningen er meget homogen, da disse SMD -lysdioder i modsætning til akryl -lysdioder ikke har nogen fokuseringslinse.

Sidst men ikke mindst, hvis du kan lide disse instruktioner, kan du overveje at stemme for det i 'Make it Glow' -konkurrencen!