Angstrom - Nguồn sáng LED có thể điều chỉnh: 15 bước (có hình ảnh)

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:33

Angstrom là nguồn sáng LED có thể điều chỉnh 12 kênh có thể được chế tạo với giá dưới £ 100. Nó có 12 kênh LED được điều khiển PWM trải dài 390nm-780nm và cung cấp cả khả năng kết hợp nhiều kênh với một đầu ra kết hợp sợi quang 6mm duy nhất cũng như khả năng xuất bất kỳ hoặc tất cả các kênh đồng thời tới các đầu ra sợi 3mm riêng lẻ.

Các ứng dụng bao gồm kính hiển vi, pháp y, đo màu, quét tài liệu, v.v. Bạn có thể dễ dàng mô phỏng quang phổ của các nguồn sáng khác nhau như đèn huỳnh quang compact (CFL).

Ngoài ra, các nguồn sáng có thể được sử dụng cho các hiệu ứng ánh sáng sân khấu thú vị. Các kênh nguồn có nhiều khả năng xử lý các đèn LED bổ sung với nguồn điện được đánh giá cao hơn và nhiều bước sóng tạo ra hiệu ứng bóng nhiều màu đẹp mắt và độc đáo mà các nguồn LED trắng hoặc RGB thông thường không thể sao chép. Đó là cả một chiếc cầu vồng trong một chiếc hộp !.

Bước 1: Các bộ phận cần thiết - Bảng đế, Nguồn, Bộ điều khiển và Lắp ráp đèn LED

Ván đế: Đơn vị được lắp ráp trên một đế gỗ, khoảng 600mm X 200mm x 20mm. Ngoài ra, một khối gỗ giảm ứng suất 180mm X 60mm X 20mm được sử dụng để căn chỉnh các sợi quang học.

Nguồn điện 5V 60W được kết nối với nguồn điện chính qua phích cắm IEC hợp nhất, được gắn với cầu chì 700mA và một công tắc bật tắt nhỏ có định mức ít nhất là 1A 240V được sử dụng làm công tắc nguồn chính.

Bảng mạch chính được xây dựng từ bảng mạch tiêu chuẩn phủ đồng phenolic, kích thước 0,1 inch. Trong nguyên mẫu, bảng này có kích thước xấp xỉ 130mm X 100mm. Một bo mạch thứ hai tùy chọn, có kích thước khoảng 100mm X 100mm đã được trang bị cho nguyên mẫu nhưng điều này chỉ để phù hợp với mạch bổ sung, chẳng hạn như logic xử lý tín hiệu cho quang phổ, v.v. và không bắt buộc đối với đơn vị cơ sở.

Cụm đèn LED chính tạo thành 12 đèn LED ngôi sao 3W, mỗi đèn có bước sóng khác nhau. Chúng sẽ được thảo luận chi tiết hơn trong phần lắp ráp đèn LED bên dưới.

Các đèn LED được gắn trên hai tấm tản nhiệt bằng nhôm trong nguyên mẫu có kích thước 85mm x 50mm x 35mm sâu.

Raspberry Pi Zero W được sử dụng để điều khiển thiết bị. Nó được gắn với một tiêu đề và cắm vào một ổ cắm 40 chân phù hợp trên bảng mạch chính.

Bước 2: Các bộ phận cần thiết: Đèn LED

12 đèn LED có bước sóng trung tâm như sau. Chúng là đèn LED hình sao 3W với đế tản nhiệt 20mm.

390nm410nm 440nm460nm500nm520nm560nm580nm590nm630nm660nm780nm

Tất cả trừ đơn vị 560nm đều có nguồn gốc từ FutureEden. Đơn vị 560nm được lấy từ eBay vì FutureEden không có thiết bị bao phủ bước sóng này. Lưu ý rằng đơn vị này sẽ chuyển hàng từ Trung Quốc nên hãy để thời gian nhận hàng.

Các đèn LED được gắn vào bộ tản nhiệt bằng băng nhiệt Akasa. Cắt các hình vuông 20mm và sau đó chỉ cần dán một mặt vào đèn LED và mặt kia vào tản nhiệt, đảm bảo bạn làm theo hướng dẫn của nhà sản xuất về mặt nào của băng đi đến tản nhiệt LED.

Bước 3: Các bộ phận cần thiết: Mạch điều khiển LED

Mỗi kênh LED được điều khiển từ một chân GPIO trên Raspberry Pi. PWM được sử dụng để điều khiển cường độ đèn LED. Một MOSFET nguồn (Infineon IPD060N03LG) điều khiển mỗi đèn LED thông qua một điện trở công suất 2W để hạn chế dòng điện của đèn LED.

Giá trị của R4 cho từng thiết bị và dòng điện đo được được hiển thị bên dưới. Giá trị điện trở thay đổi do điện áp giảm trên các đèn LED có bước sóng ngắn hơn cao hơn so với các đèn LED có bước sóng dài hơn. R4 là một điện trở 2W. Nó sẽ khá ấm trong quá trình hoạt động, vì vậy hãy đảm bảo gắn các điện trở không có bảng điều khiển, giữ các dây dẫn đủ dài để thân điện trở cách bo mạch ít nhất 5mm.

Các thiết bị Infineon có sẵn với giá rẻ trên eBay và cũng được dự trữ bởi các nhà cung cấp như Mouser. Chúng được đánh giá ở 30V 50A, một mức chênh lệch lớn nhưng chúng rẻ và dễ làm việc, là thiết bị DPAK và do đó dễ dàng bán bằng tay. Nếu bạn muốn thay thế các thiết bị, hãy đảm bảo chọn một thiết bị có biên dòng điện thích hợp và có ngưỡng cổng sao cho ở mức 2-2,5V thiết bị được bật hoàn toàn, vì điều này phù hợp với mức logic (tối đa 3,3V) có sẵn từ Pi GPIO ghim. Điện dung cổng / nguồn là 1700pf cho các thiết bị này và bất kỳ thiết bị thay thế nào cũng phải có điện dung gần như tương tự.

Mạng snubber trên MOSFET (tụ điện 10nF và điện trở 10 ohm 1 / 4W) để kiểm soát thời gian tăng và giảm. Nếu không có các thành phần này và điện trở cổng 330 ohm, đã có bằng chứng về hiện tượng đổ chuông và vọt lố trên đầu ra có thể dẫn đến nhiễu điện từ không mong muốn (EMI).

Bảng giá trị điện trở R4, điện trở công suất 2W

385nm 2,2 ohm 560mA415nm 2,7 ohm 520mA440nm 2,7 ohm 550mA 460nm 2,7 ohm 540mA 500nm 2,7 ohm 590mA 525nm 3,3 ohm 545mA 560nm 3,3 ohm 550mA 590nm 3,9 ohm 570mA 610nm 3,3 ohm 630mA 630nm 3,9 ohm 610mA 660nm 500mA 3,9 ohm

Bước 4: Các bộ phận bắt buộc: Sợi quang và bộ kết hợp

Các đèn LED được kết hợp với bộ kết hợp quang học thông qua sợi nhựa 3mm. Điều này có sẵn từ một số nhà cung cấp nhưng các sản phẩm rẻ hơn có thể bị suy giảm quá mức ở bước sóng ngắn. Tôi đã mua một số sợi trên eBay, loại sợi này rất tốt nhưng một số sợi rẻ hơn trên amazon có độ suy giảm đáng kể ở khoảng 420nm và thấp hơn. Sợi tôi mua từ eBay là từ nguồn này. 10 mét nên rộng rãi. Bạn chỉ cần 4 mét để ghép nối các đèn LED với chiều dài 12 X 300mm, nhưng một trong những tùy chọn khi xây dựng đơn vị này là cũng ghép các bước sóng riêng lẻ thành sợi đầu ra 3mm, vì vậy, thật tiện lợi khi có thêm cho tùy chọn này.

www.ebay.co.uk/itm/Fibre-Optic-Cable-0-25-…

Sợi đầu ra là sợi 6mm mềm dẻo được bọc trong một lớp vỏ nhựa cứng bên ngoài. Nó có sẵn từ đây. Chiều dài 1 mét có lẽ là đủ trong hầu hết các trường hợp.

www.starscape.co.uk/optical-fibre.php

Bộ kết hợp quang học là một ống dẫn ánh sáng bằng nhựa hình côn được làm từ một mảnh hình vuông 15 x 15mm, được cắt thành khoảng 73mm và chà nhám để đầu ra của thanh dẫn là 6mm x 6mm.

Một lần nữa, lưu ý rằng một số loại acrylic có thể có độ suy giảm quá mức ở bước sóng ngắn. Thật không may, thật khó để xác định những gì bạn sẽ nhận được, nhưng thanh từ nguồn này hoạt động tốt

www.ebay.co.uk/itm/SQUARE-CLEAR-ACRYLIC-RO…

Tuy nhiên, que từ nguồn này có độ suy giảm quá mức và gần như không rõ ràng trước tia UV 390nm.

www.ebay.co.uk/itm/Acrylic-Clear-Solid-Squ…

Bước 5: Bộ phận yêu cầu: Bộ phận in 3d

Một số bộ phận được in 3d. họ đang

Bộ điều hợp sợi quang LED

Tấm gắn sợi

Bộ điều hợp đầu ra sợi quang (tùy chọn) (cho các đầu ra riêng lẻ). Đây chỉ là tấm gắn sợi được in lại.

Tấm gắn bộ ghép quang

Tất cả các bộ phận được in bằng PLA tiêu chuẩn ngoại trừ bộ điều hợp sợi quang. Tôi khuyên bạn nên dùng PETG vì PLA làm mềm quá nhiều; đèn LED trở nên khá ấm.

Tất cả các STL cho các phần này được bao gồm trong các tệp đính kèm cho dự án. Xem bước định cấu hình Raspberry Pi cho tệp zip chứa tất cả các tài sản dự án.

In bộ điều hợp sợi quang cho đèn LED với 100% mực in. Những cái khác có thể được in với 20% infill.

Tất cả các bộ phận được in ở độ cao lớp 0,15mm bằng đầu phun 0,4mm tiêu chuẩn ở tốc độ 60mm / giây trên Creality Ender 3 và cũng là Biqu Magician. Bất kỳ máy in 3D giá rẻ nào cũng sẽ thực hiện được công việc này.

Tất cả các bộ phận phải được in theo chiều dọc với các lỗ hướng lên - điều này mang lại độ chính xác tốt nhất. Bạn có thể bỏ qua hỗ trợ cho chúng; nó sẽ làm cho tấm lắp ghép chính trông hơi rách rưới ở mép sau nhưng đây chỉ là thẩm mỹ; một chút giấy nhám sẽ làm gọn gàng nó.

Quan trọng: In tấm gắn sợi quang (và bản sao thứ hai tùy chọn của nó cho bộ chuyển đổi ngõ ra sợi quang riêng lẻ) ở tỷ lệ 1,05, tức là được phóng to 5%. Điều này đảm bảo các lỗ cho sợi có đủ độ hở.

Bước 6: Lắp ráp bảng điều khiển chính

Bảng điều khiển được chế tạo từ bảng đồng tiêu chuẩn (đôi khi được gọi là bảng mạch). Tôi không bao gồm một bố cục chi tiết vì thiết kế bo mạch mà tôi đã hoàn thành có một chút lộn xộn do phải thêm các thành phần như mạng snubber mà tôi không có kế hoạch ban đầu. Mặt trên của bảng, được chế tạo một phần ở trên, có các điện trở nguồn và ổ cắm cho Raspberry Pi. Tôi đã sử dụng tiêu đề góc vuông cho Pi để nó nằm ở góc vuông với bảng chính nhưng nếu bạn sử dụng tiêu đề thẳng bình thường thì thay vào đó nó sẽ chỉ nằm song song với bảng. Theo cách đó, nó sẽ chiếm nhiều chỗ hơn một chút vì vậy hãy lên kế hoạch cho phù hợp.

Veropins đã được sử dụng để kết nối dây với bảng. Để cắt các đường ray, một mũi khoan xoắn nhỏ rất hữu ích. Đối với ổ cắm Pi, hãy sử dụng một con dao thủ công sắc bén để cắt các rãnh vì bạn không có lỗ dự phòng giữa hai bộ chân ổ cắm.

Lưu ý hàng đôi của dây đồng 1mm. Điều này là để cung cấp một đường dẫn trở kháng thấp cho dòng điện gần 7 ampe mà đèn LED tiêu thụ hết công suất. Các dây này đi đến các cực nguồn của MOSFETs nguồn và từ đó nối đất.

Trên bo mạch này chỉ có một dây 5V nhỏ cấp nguồn cho Pi. Điều này là do nguồn cấp chính 5V đi đến cực dương của đèn LED, được kết nối qua cáp đĩa PC IDE tiêu chuẩn trên bảng thứ hai trong nguyên mẫu của tôi. Tuy nhiên, bạn không cần phải làm điều này và chỉ có thể kết nối chúng trực tiếp với ổ cắm trên bo mạch đầu tiên. Trong trường hợp đó, bạn sẽ chạy một bộ dây đồng trùng lặp dọc theo phía cực dương để xử lý dòng điện ở phía + 5V. Trong nguyên mẫu, những sợi dây này nằm trên bảng thứ hai.

Bước 7: Các MOSFET nguồn

Các MOSFET được gắn trên mặt đồng của bảng. Chúng là thiết bị DPAK và vì vậy tab phải được hàn trực tiếp vào bảng. Để làm điều này, sử dụng một đầu lớn thích hợp trên mỏ hàn và nhanh chóng mài nhẹ mấu. Tin vào các rãnh đồng nơi bạn sẽ gắn thiết bị. Đặt nó lên bảng và làm nóng lại tab. Chất hàn sẽ nóng chảy và thiết bị sẽ được gắn vào. Hãy thử và thực hiện việc này một cách hợp lý nhanh chóng để không làm thiết bị quá nóng; nó sẽ chịu được nhiệt vài giây nên đừng hoảng sợ. Khi tab (cống) được hàn, bạn có thể hàn cổng và nguồn dẫn vào bo mạch. Đừng quên cắt các rãnh trước cho cổng và dây dẫn nguồn để chúng không lọt vào tab cống !. Bạn không thể nhìn thấy từ hình ảnh nhưng các vết cắt nằm bên dưới các đường dẫn về phía thân của thiết bị.

Độc giả có đôi mắt đại bàng sẽ chỉ lưu ý 11 MOSFET. Điều này là do thứ 12 đã được thêm vào sau đó khi tôi có đèn LED 560nm. Nó không vừa trên bảng do chiều rộng, vì vậy đã được đặt ở nơi khác.

Bước 8: Đèn LED và tản nhiệt

Đây là hình ảnh cận cảnh của đèn LED và bộ tản nhiệt. Hệ thống dây của bảng điều khiển là từ phiên bản trước đó của nguyên mẫu trước khi tôi chuyển sang sử dụng cáp IDE để kết nối đèn LED với bộ điều khiển.

Như đã đề cập trước đây, các đèn LED được gắn bằng các hình vuông của băng nhiệt Akasa. Điều này có lợi thế là nếu đèn LED bị hỏng, bạn có thể dễ dàng tháo nó ra bằng cách dùng dao sắc cắt qua băng keo.

Miễn là bộ tản nhiệt đủ lớn, không có gì ngăn bạn gắn tất cả các đèn LED trên một bộ tản nhiệt duy nhất. Trên các bộ tản nhiệt được hiển thị, ở mức công suất tối đa, nhiệt độ của bộ tản nhiệt đạt 50 độ C và vì vậy các bộ tản nhiệt này có thể nhỏ hơn một chút so với mức tối ưu. Theo nhận thức cuối cùng, có lẽ cũng nên đặt ba trong số các đèn LED có bước sóng dài hơn trên mỗi bộ tản nhiệt thay vì đặt tất cả sáu trong số các bộ phát bước sóng ngắn hơn trên một bộ và bộ phát bước sóng dài hơn trên một bộ khác. Điều này là do, đối với một dòng điện chuyển tiếp nhất định, các bộ phát bước sóng ngắn tiêu hao nhiều năng lượng hơn do giảm điện áp chuyển tiếp cao hơn, và do đó trở nên ấm hơn.

Tất nhiên bạn có thể thêm quạt làm mát. Nếu bạn định bọc kín toàn bộ cụm đèn LED, điều này sẽ là khôn ngoan.

Bước 9: Đi dây LED

Các đèn LED được kết nối với bảng điều khiển thông qua cáp IDE 40 chân tiêu chuẩn. Không phải tất cả các cặp cáp đều được sử dụng, cho phép mở rộng.

Các sơ đồ đi dây ở trên cho thấy hệ thống dây nối IDE và cũng là hệ thống dây dẫn đến chính Raspberry Pi.

Các đèn LED được biểu thị bằng màu sắc của chúng (UV = tia cực tím, V = tím, RB = xanh lam, B = xanh lam, C = lục lam, G = xanh lục, YG = vàng-xanh lá, Y = vàng, A = hổ phách, R = sáng đỏ, DR = đỏ đậm, IR = hồng ngoại), tức là theo bước sóng tăng dần.

Lưu ý: đừng quên đảm bảo rằng phía kết nối + 5V của ổ cắm cáp có các dây dày 2 x 1mm chạy song song xuống bảng mạch để cung cấp đường dẫn dòng điện cao. Tương tự, các kết nối nguồn với MOSFET, được nối đất, phải chạy các dây tương tự để cung cấp đường dẫn dòng điện cao tới mặt đất.

Bước 10: Kiểm tra Bảng điều khiển

Không cần cắm Raspberry Pi vào bo mạch, bạn có thể kiểm tra xem trình điều khiển đèn LED của mình có hoạt động chính xác hay không bằng cách kết nối các chân GPIO qua cliplead, với đường ray + 5V. Đèn LED thích hợp sẽ sáng.

Không bao giờ kết nối các chân GPIO với + 5V khi cắm Pi. Bạn sẽ làm hỏng thiết bị, thiết bị chạy bên trong trên 3.3V.

Khi bạn chắc chắn rằng các trình điều khiển nguồn và đèn LED đang hoạt động chính xác, bạn có thể tiến hành bước tiếp theo, đó là định cấu hình Raspberry Pi.

Không nhìn thẳng vào phần cuối của các sợi quang khi đèn LED đang hoạt động hết công suất. Chúng cực kỳ sáng.

Bước 11: Khớp nối sợi quang các đèn LED

Mỗi đèn LED được ghép nối thông qua sợi quang 3mm. Bộ chuyển đổi sợi quang in 3d vừa khít với cụm đèn LED và dẫn hướng sợi quang. Khối giảm căng thẳng được gắn khoảng 65mm phía trước các tấm tản nhiệt LED.

Điều này cung cấp đủ không gian để bạn đưa ngón tay vào và đẩy bộ điều hợp sợi quang lên đèn LED và sau đó lắp sợi quang.

Khoan lỗ 4mm qua khối giảm căng thẳng hàng với đèn LED.

Mỗi chiều dài của sợi dài khoảng 250mm, Tuy nhiên, vì mỗi sợi có một đường đi khác nhau, nên chiều dài thực tế được lắp sẽ khác nhau. Cách dễ nhất để thực hiện điều này là cắt sợi có chiều dài 300mm. Sau đó, bạn phải làm thẳng sợi hoặc sẽ không thể quản lý được. Nó giống như một thanh perspex dày 3mm, và cứng hơn nhiều so với những gì bạn tưởng tượng.

Để làm thẳng sợi, tôi đã sử dụng thanh đồng có chiều dài 300mm (khoảng) OD 4mm. Đường kính trong của thanh đủ để sợi có thể trượt trơn tru vào thanh. Đảm bảo cả hai đầu của thanh đều nhẵn, để bạn không làm xước sợi khi trượt vào và ra khỏi thanh.

Đẩy sợi vào thanh sao cho nó bằng phẳng ở một đầu và có một chút chiều dài nhô ra bên kia, hoặc vào trong nếu thanh dài hơn sợi. Sau đó nhúng que vào một cái chảo sâu có đầy nước sôi trong khoảng 15 giây. Tháo thanh và đặt lại vị trí sợi nếu cần thiết sao cho đầu kia bằng phẳng với đầu thanh, sau đó đốt nóng đầu đó theo cách tương tự.

Bây giờ bạn sẽ có một miếng xơ hoàn toàn thẳng. Loại bỏ bằng cách đẩy một phần xơ khác qua cho đến khi bạn có thể nắm chặt và gỡ bỏ phần xơ đã duỗi thẳng.

Khi bạn đã duỗi thẳng tất cả mười hai mảnh sợi, hãy cắt thêm mười hai mảnh dài khoảng 70mm. Chúng sẽ được sử dụng để dẫn các sợi qua tấm ghép nối. Sau đó, khi việc xây dựng hoàn thành, chúng sẽ được sử dụng để đặt bộ ghép nối sợi quang riêng lẻ, vì vậy chúng không bị lãng phí.

Kéo thẳng các miếng đã cắt này theo cách tương tự. Sau đó lắp chúng vào tấm ghép. Bạn có thể thấy chúng trông như thế nào trong bức ảnh trên. Cách bố trí so le là để giảm thiểu diện tích bị chiếm bởi các sợi (mật độ đóng gói hình cầu tối thiểu). Điều này đảm bảo rằng bộ kết hợp sợi quang có thể hoạt động hiệu quả nhất có thể.

Lấy từng đoạn sợi dài đã cắt và chà nhám phẳng một đầu, làm việc lên đến 800 và sau đó là giấy nhám 1500 grit. Sau đó đánh bóng bằng chất đánh bóng kim loại hoặc nhựa - một dụng cụ quay nhỏ với miếng đánh bóng rất tiện dụng ở đây.

Bây giờ, loại bỏ MỘT sợi đã cắt và trượt sợi có chiều dài đầy đủ vào tấm ghép. Sau đó, lắp nó trở lại thông qua bộ giảm căng thẳng để đầu được đánh bóng chạm vào mặt trước thấu kính LED thông qua bộ ghép sợi LED. Lặp lại cho từng sợi. Giữ các phần sợi ngắn trong các lỗ để đảm bảo mỗi sợi dài dễ dàng vào đúng vị trí.

LƯU Ý: Không ấn quá mạnh vào đèn LED tím và tia cực tím Chúng được bọc bằng vật liệu polyme mềm không giống như các đèn LED khác, được bọc bằng epoxy. Rất dễ làm ống kính bị biến dạng và làm đứt các dây liên kết. Tin tôi đi, tôi đã học được điều này một cách khó khăn. Vì vậy, hãy nhẹ nhàng khi lắp các sợi vào hai đèn LED này.

Không quan trọng bạn định tuyến các sợi qua bộ ghép theo thứ tự nào nhưng hãy thử và xếp lớp các sợi sao cho chúng không chéo nhau. Trong thiết kế của tôi, sáu đèn LED dưới cùng được chuyển đến ba lỗ thấp nhất cho ba đèn LED bên trái và sau đó là ba lỗ tiếp theo cho ba đèn LED bên phải, v.v.

Khi bạn đã định tuyến tất cả các sợi qua bộ ghép nối, hãy định vị nó trên bảng đế và khoan hai lỗ lắp, sau đó vặn nó xuống.

Sau đó, sử dụng một cặp dao cắt chéo rất sắc bén, cắt từng đoạn sợi càng gần với mặt bộ ghép càng tốt. Sau đó, kéo từng miếng ra, chà nhám và đánh bóng phần cuối đã cắt và thay thế nó, trước khi chuyển sang sợi tiếp theo.

Đừng lo lắng nếu tất cả các sợi không hoàn toàn bằng phẳng với mặt ghép. Tốt nhất là bạn nên làm cho chúng hơi lõm xuống thay vì nhô ra nhưng chênh lệch một hoặc hai milimet sẽ không thực sự quan trọng.

Bước 12: Định cấu hình Raspberry Pi

Quá trình cấu hình Raspberry Pi được ghi lại trong tài liệu rtf đính kèm, là một phần của tệp đính kèm zip. Bạn không cần bất kỳ phần cứng bổ sung nào để định cấu hình Pi ngoài cổng USB dự phòng trên PC để cắm nó, cáp USB phù hợp và đầu đọc thẻ SD để tạo hình ảnh thẻ MicroSD. Bạn cũng cần một thẻ MicroSD; 8G là quá đủ lớn.

Khi bạn đã định cấu hình Pi và cắm nó vào bảng điều khiển chính, nó sẽ xuất hiện như một điểm truy cập WiFi. Khi bạn kết nối PC của mình với AP này và duyệt tới https://raspberrypi.local hoặc https://172.24.1.1, bạn sẽ thấy trang trên. Chỉ cần trượt các thanh trượt để thiết lập cường độ và bước sóng ánh sáng bạn muốn xem.

Lưu ý rằng cường độ tối thiểu là 2; đây là một điểm đặc biệt của thư viện Pi PWM.

Hình thứ hai cho thấy đơn vị mô phỏng quang phổ của đèn CFL, với phát xạ ở khoảng 420nm, 490nm và 590nm (tím, xanh ngọc và hổ phách) tương ứng với ba loại đèn phủ phosphor điển hình.

Bước 13: Bộ kết hợp sợi

Bộ kết hợp chùm sợi quang được làm từ một thanh acrylic vuông 15 x 15mm. Lưu ý rằng một số loại nhựa acrylic có độ hấp thụ quá mức trong phổ từ 420nm trở xuống; để kiểm tra điều này trước khi bạn bắt đầu, hãy chiếu đèn LED UV qua thanh và xác minh rằng nó không làm suy giảm quá mức chùm tia (sử dụng một mảnh giấy trắng để bạn có thể nhìn thấy ánh sáng xanh lam từ chất làm trắng quang học trong giấy).

Bạn có thể in đồ gá có thể in 3D để chà nhám thanh hoặc cấu tạo của riêng bạn từ một số tấm nhựa thích hợp. Cắt que còn khoảng 73mm và chà nhám và đánh bóng cả hai đầu. Sau đó cố định đồ gá vào hai mặt đối diện của thanh bằng băng dính hai mặt. Sử dụng giấy nhám 40 cho đến khi bạn cách đường gá trong vòng 0,5mm hoặc lâu hơn, sau đó tăng dần lên 80, 160, 400, 800, 1500, 3000, 5000 và cuối cùng là giấy nhám 7000 để có được bề mặt mài nhẵn. Sau đó tháo đồ gá và định vị lại để chà nhám hai mặt còn lại. Bây giờ bạn sẽ có một hình chóp thuôn nhọn phù hợp để gắn vào tấm kết hợp sợi quang. Đầu hẹp là 6mm x 6mm để phù hợp với sợi quang cất cánh.

Lưu ý: trong trường hợp của tôi, tôi không hoàn toàn cát xuống 6mm x 6mm nên bộ kết hợp nhô ra một chút khỏi tấm gắn. Điều này không quan trọng vì sợi 6mm là loại vừa vặn với máy ép và sẽ tiếp xúc với đầu hẹp của bộ kết hợp nếu được đẩy đủ xa.

Dải lại khoảng 1 inch của áo khoác bên ngoài khỏi sợi 6mm, cẩn thận để không làm hỏng chính sợi. Sau đó, nếu áo bên ngoài của sợi không đủ vừa khít với tấm ghép, chỉ cần quấn một đoạn băng quanh nó. Sau đó, nó sẽ có thể được đẩy vào và giường vừa khít với kim tự tháp kết hợp. Gắn toàn bộ cụm vào tấm đế phù hợp với đầu ra sợi.

Lưu ý rằng bạn sẽ mất một số ánh sáng khi kết hợp. Bạn có thể thấy lý do từ các vết quang học ở trên, bởi vì tập trung ánh sáng xuống cũng làm cho góc chùm tia tăng lên và chúng ta mất một số ánh sáng trong quá trình này. Để có cường độ tối đa ở một bước sóng duy nhất, hãy sử dụng tấm ghép sợi tùy chọn để loại bỏ đèn LED hoặc đèn LED trực tiếp đến sợi quang 3mm.

Bước 14: Tấm ghép đầu ra sợi quang riêng lẻ

Đây chỉ là bản in thứ hai của hướng dẫn sợi chính. Một lần nữa, hãy nhớ in ở tỷ lệ 105% để cho phép các sợi thông qua các lỗ. Bạn chỉ cần vặn tấm này xuống thẳng hàng với thanh dẫn sợi chính, tháo bộ phận liên hợp và thay thế bằng tấm này. Đừng quên lắp nó vào đúng chiều, các lỗ chỉ thẳng hàng theo một hướng !.

Bây giờ đặt 12 miếng sợi bạn đã cắt vào các lỗ trên đĩa. Để loại bỏ một hoặc nhiều bước sóng, chỉ cần loại bỏ một đoạn sợi và đặt một đoạn dài hơn vào lỗ. Bạn có thể chọn đồng thời tất cả 12 bước sóng nếu muốn.

Bước 15: Thêm sức mạnh !. Nhiều bước sóng hơn

Pi có thể thúc đẩy nhiều kênh hơn nếu bạn muốn. Tuy nhiên, sự sẵn có của đèn LED ở các bước sóng khác có thể là một thách thức. Bạn có thể mua đèn LED UV 365nm với giá rẻ nhưng cáp 6mm sợi dẻo bắt đầu hấp thụ mạnh ngay cả ở bước sóng 390nm. Tuy nhiên, tôi nhận thấy rằng các sợi riêng lẻ sẽ hoạt động với bước sóng đó, vì vậy nếu bạn muốn, bạn có thể thêm hoặc thay thế một đèn LED để cung cấp cho bạn bước sóng UV ngắn hơn.

Một khả năng khác là tăng độ sáng bằng cách tăng gấp đôi đèn LED. Ví dụ, bạn có thể thiết kế và in một bộ ghép sợi 5 X 5 (hoặc 4 X 6) và có 2 đèn LED trên mỗi kênh. Lưu ý rằng bạn cần nguồn điện lớn hơn nhiều vì bạn sẽ vẽ gần 20 ampe. Mỗi đèn LED cần có điện trở rơi riêng; không song song trực tiếp các đèn LED. Các MOSFET có quá đủ dung lượng để điều khiển hai hoặc thậm chí một số đèn LED trên mỗi kênh.

Bạn thực sự không thể sử dụng đèn LED công suất cao hơn vì chúng không phát ra ánh sáng từ một khu vực nhỏ như đèn LED 3W và vì vậy bạn không thể kết nối chúng một cách hiệu quả. Tra cứu 'bảo tồn etendue' để hiểu tại sao lại như vậy.

Sự mất mát ánh sáng qua bộ kết hợp là khá cao. Đây không may là hệ quả của các định luật vật lý. Khi giảm bán kính chùm tia, chúng ta cũng tăng góc phân kỳ của nó và do đó một số ánh sáng thoát ra ngoài vì sợi dẫn và sợi quang chỉ có góc chấp nhận xung quanh 45 độ. Lưu ý rằng sản lượng điện từ các đầu ra sợi quang riêng lẻ cao hơn đáng kể so với bộ ghép bước sóng kết hợp.