USB Floodlight: 4 خطوات

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:40

بدأ هذا كممارسة في SMD (جهاز التثبيت السطحي) لحام على لوحات النماذج الأولية القياسية ، وأسفر عن ضوء غامر مضغوط يعمل بالطاقة USB ومضغوط للغاية ، وهو رائع للتخييم أو إضاءة الطوارئ.

تحتوي معظم مصابيح الإضاءة LED الحديثة في شرائح SMD LED الداخلية. هذه الرقائق منتجة بكميات كبيرة ورخيصة جدًا ومتاحة للهواة بأسعار منخفضة جدًا. اشتريت 200 نوع 5730 مقابل 1 يورو. يشير الرقم المكون من 4 أرقام إلى حجمها: 5.7x3.0mm. تم تصنيفها بـ 0.5 واط (~ 140 مللي أمبير عند 3.5 فولت) لكل منها ، على الرغم من أنها تتطلب غرفة تبريد لتعمل باستمرار بهذه القوة. بدون مبدد حراري ، يجب إما تشغيلها بتيار أقل بكثير ، أو يمكن تشغيلها في الوضع النبضي بتيار كامل ، على سبيل المثال في وضع متعدد الإرسال أو اصطرابي.

توضح هذه التعليمات بالتفصيل كيفية صنع مصباح كشاف يعمل بالطاقة عبر USB ، ولكن السعر المنخفض والحجم الصغير يعني أنه يمكن استخدامها في العديد من التطبيقات الأخرى ، مثل شاشات العرض المكونة من 7 أجزاء ، أو المصابيح المزاجية ، أو أضواء النمو ، أو أجهزة العرض ، أو طاولات الرسم أو أي حلول الإضاءة المخصصة.

توفر بنوك طاقة USB القياسية 5 فولت 1 أمبير ، ويمكن أن توفر البنوك الأكبر 2 أمبير. التصميم المقدم هنا مخصص لـ 1A ، لذلك سيعمل في أي بنك طاقة ، ولكن من خلال مضاعفة عدد مصابيح LED ، يمكنك إنشاء واحد لـ 2A.

الخطوة 1: النظرية

على عكس الضوء المتوهج القديم ، يعتمد انخفاض الجهد على LED بشكل قليل جدًا على التيار. ينتقل انخفاض الجهد لمصابيح LED البيضاء عالية التيار من ~ 3.0 فولت عند التيارات ~ 10 مللي أمبير إلى ~ 3.5 فولت عند 100 مللي أمبير. لذلك لا يمكن توصيلها مباشرة بجهد 5 فولت الذي يتم توصيله بواسطة بنك طاقة USB. الحل الأسهل هو توصيل كل LED في سلسلة بمقاوم. تحدد قيمة هذا المقاوم التيار من خلال LED ، وبالتالي السطوع. يصعب حساب التيار الدقيق لمصباح LED مع المقاوم ، ولكن من السهل تقديره وقياسه مباشرة.

على سبيل المثال ، فإن المقاوم 1 kOhm في سلسلة مع LED أبيض يعني أن التيار منخفض جدًا ، وبالتالي فإن انخفاض الجهد فوق LED هو 2.9V ، وترك 2.1V فوق المقاوم ، وبالتالي تيار 2.1mA من خلال المقاوم ، ونفس 2.1mA من خلال الصمام. ينتج عن المقاوم 100 أوم 21 مللي أمبير إذا ظل انخفاض الجهد في LED 2.9 فولت ، ولكن من المرجح أن يرتفع إلى 3.0 فولت ، تاركًا 2.0 فولت "فقط" فوق المقاوم وبالتالي 20 مللي أمبير من خلال الصمام. بمقاوم 10 أوم ، سيكون التيار 200 مللي أمبير إذا كان انخفاض جهد LED 3.0 فولت ، ولكن من المحتمل أن يرتفع إلى 3.4 فولت ، ويعطي الانخفاض المتبقي 1.6 فولت على المقاوم تيارًا يبلغ 160 مللي أمبير ، وهو أعلى قليلاً من التيار العملة الرمزية.

لذلك قد تعتقد أنه لصنع مصباح قوي من مصدر 5V 1A ، سيكون كافياً لوضع 6 أو 7 0.5W LEDs متوازية ، كل منها بمقاومة سلسلة 10 أوم. سيستهلك كل LED 160mA * 3.4V = 0.54W وكل مقاوم 160mA * 1.5V = 0.24W. هذا قريب من مواصفات LED وضمن المواصفات لمقاوم 1/4 واط. ولكن إذا جربت ذلك ، فسترى أن كلاً من LED والمقاوم يصبحان ساخنين للغاية (~ 100 درجة مئوية). أكثر من ذلك إذا وضعت كل هذه المكونات بالقرب من بعضها البعض. ما لم يتم استخدام مبدد حراري ومروحة ، فمن المحتمل أن يموتوا وينتجوا الكثير من الدخان السام في هذه العملية.

لذلك جربت الإعدادات التالية:

10 مصابيح LED مع مقاومات سلسلة 22 أوم. أقيس انخفاض 1.4 فولت فوق المقاومات ، وبالتالي فإن التيار هو 64 مللي أمبير لكل LED ، وإجمالي 0.64 أمبير. مع مصابيح LED والمقاومات التي يتم تركيبها بالقرب منها ، تصبح ساخنة للغاية بحيث تؤلم عند اللمس ، ولكنها لا تذوب أو تحترق وهي ضوء مضغوط لطيف للاستخدام العرضي.

24 LED مع مقاومات سلسلة 47 أوم. أقيس انخفاضًا بمقدار 1.7 فولت فوق المقاومات ، وبالتالي فإن التيار 36 مللي أمبير لكل LED ، ومجموع 0.86 أمبير. تسخن الأشياء بعد مرور بعض الوقت. ومن المثير للاهتمام ، أن المقاومات تشعر بأنها أكثر سخونة من مصابيح LED ، على الرغم من أنها تستهلك المزيد من الطاقة وتكون أصغر. ربما تتمكن مصابيح LED من إشعاع جزء كبير من طاقتها كضوء؟ لن أستخدمه في خيمة لأن درجات الحرارة التي وصلت إليها يمكن أن تكون مؤلمة وقد ترتفع إلى مستوى خطير إذا تم تغطيتها عن طريق الخطأ.

40 مصباح LED مع مقاومات سلسلة 100 أوم. أقيس انخفاض 1.9 فولت فوق المقاومات ، وبالتالي فإن التيار هو 19 مللي أمبير لكل LED ، إجمالي 0.76 أمبير. يصبح الجو دافئًا بشكل ملحوظ ، لكنه بالتأكيد ليس ساخنًا. هذا يجعل مصباحًا رائعًا ، مشابهًا لمصباح LED 3 وات (أو لمبة متوهجة 30 وات). مفيد جدًا للتصوير الفوتوغرافي للأشياء الصغيرة أو أعمال اللحام أو الإصلاح ، ولكن أيضًا لإضاءة الشواء أو كضوء للطوارئ في المنزل أو على الطريق أو في المخيم.

الخطوة 2: المكونات المطلوبة

التعليمات مخصصة للوحة 40 LED مع مقاومات سلسلة 100 أوم ، والتي أعتقد أنها الأكثر سطوعًا والأكثر أمانًا. استغرق الأمر حوالي ساعة للحام ، لكن من المسلم به أن ذلك حدث بعد أن اكتسبت بعض الخبرة وبعض الثقة مع نسختين أخريين من اللوحة.

المكونات المطلوبة (التكلفة الإجمالية: أقل من 1 يورو في حالة شرائها نصف بالجملة)

• 40 مصباح LED أبيض SMD "5730"
• 40100 أوم مقاومات ، 1/4 واط
• 1 لوحة النموذج 5x7 سنتيمتر. جانب واحد ، 18x24 فتحة.
• 1 موصل USB ذكر.

الأدوات: مكواة لحام ، لحام ، ملاقط.

المصابيح لها قطبية. قد يبدو مظهرهم متماثلًا من مسافة بعيدة ، ولكن عند الفحص الدقيق سترى عدة اختلافات. الأكثر فائدة هو الجانب الأمامي الأصفر: يوجد الجزء البيضاوي الذي يضيء بالفعل ، لكن جانبًا يحتوي على خط بالإضافة إلى ذلك. هذا هو الجانب السلبي ، تمامًا كما هو الحال بالنسبة للثنائيات والمكثفات الإلكتروليتية وما إلى ذلك.

الخطوة الثالثة: تعليمات البناء

ابدأ بوضع 40 نقطة من نقاط اللحام في المكان الذي تتصل فيه مصابيح LED بالأرض. بعد ذلك ، قم بتلحيم مصابيح LED مع جانبها الناقص على نقطة اللحام: أمسك مؤشر LED بالملاقط ، وقم بإذابة نقطة اللحام وتحويل مؤشر LED إلى النقطة السائلة. تأكد من أن الفتحة الموجودة على الجانب الإيجابي من مؤشر LED بها مساحة متبقية لوضع الرصاص المقاوم من خلالها.

قم بتركيب المقاومات واحدة تلو الأخرى على الجانب الخلفي للوحة ، باتباع النمط المعتاد الموضح في الصورة. جندى جانبًا واحدًا إلى علامة LED ، والجانب الآخر في منتصف اللوحة. قم بقطع الخيوط الزائدة على جانب الأرض ، لكن اتركها على الجانب الإيجابي.

في النهاية ، قم بتوصيل جميع الخيوط الموجبة. الآن هو الوقت المناسب لاختبار ما إذا كانت جميع مصابيح LED تعمل. لقد وجدت أنه مع تعيين جهاز القياس المتعدد في إعداد 200 أوم ، تضيء مصابيح LED قليلاً ، ولكن بشكل واضح بما يكفي لمعرفة ما إذا كان أحدها غير متصل جيدًا. استخدم بعض الخيوط الزائدة لربط جميع نقاط كلا القضبان السالبة معًا.

الآن قم بتوصيل موصل USB. لقد وضعت أربع نقاط من اللحام ولحمت جميع المسامير الأربعة باللوحة ، بحيث يتم تأمين الموصل جيدًا باللوحة. من الأعلى ، الدبوس الأيسر موجب والدبوس الأيمن سالب ، ويجب توصيله بالقضبان المعنية. الدبابيس المركزية للبيانات وبالتالي فهي غير مستخدمة. يجب أن ينتقل الاتصال بالسكة الأرضية اليسرى من الجانب الخلفي للسماح له بعبور سكة الجمع في المركز. يمكنك الآن اختباره على باور بانك وإذا كان كل شيء يضيء بشكل جيد ، فقد انتهيت!

الخطوة 4: الأداء

من المعروف أنه من الصعب إظهار مدى قوة الضوء: فالتعرض التلقائي لكاميرا الصور يعني أنه كلما كان الضوء أقوى ، قل التعرض. الصور التي تم التقاطها لأداء "شعلة ساطعة بجنون" مخيبة للآمال إلى حد ما. ومع ذلك ، أعتقد أن الصورة أعلاه تعطي فكرة صادقة: فهي مشرقة جدًا في مكان قريب ، ولكنها أيضًا تضيء جيدًا على بعد مترين. لاحظ أيضًا أن الإضاءات متجانسة جدًا ، نظرًا لأن مصابيح SMD LED هذه ، على عكس مصابيح LED الأكريليكية ، لا تحتوي على عدسة تركيز.

أخيرًا وليس آخرًا ، إذا كنت تحب هذه التعليمات ، فيرجى التفكير في التصويت لها في مسابقة "Make it Glow"!