Đèn pha USB: 4 bước

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:34

Điều này bắt đầu như là một thực hành trong hàn SMD (thiết bị gắn trên bề mặt) trên các bảng nguyên mẫu tiêu chuẩn và dẫn đến một đèn pha chạy bằng USB nhỏ gọn rất sáng, rất phù hợp để cắm trại hoặc chiếu sáng khẩn cấp.

Hầu hết các bóng đèn LED hiện đại đều chứa chip LED SMD bên trong. Những con chip này được sản xuất hàng loạt, rất rẻ và có sẵn cho người chơi với giá rất rẻ. Tôi đã mua 200 chiếc loại 5730 với giá 1 EURO. Số có 4 chữ số cho biết kích thước của chúng: 5,7x3,0mm. Chúng được đánh giá cho 0,5W (~ 140mA ở 3,5V) mỗi chiếc, mặc dù chúng sẽ yêu cầu một bộ tản nhiệt để chạy liên tục ở công suất đó. Nếu không có bộ tản nhiệt, chúng phải được chạy ở dòng điện thấp hơn nhiều hoặc có thể được chạy ở chế độ xung ở dòng điện đầy đủ, ví dụ như ở chế độ ghép kênh hoặc chế độ hiển thị nhấp nháy.

Hướng dẫn này hướng dẫn chi tiết cách tạo đèn pha chạy bằng USB, nhưng giá rẻ và kích thước nhỏ có nghĩa là chúng có thể được sử dụng cho nhiều ứng dụng khác, chẳng hạn như màn hình 7 đoạn DIY, đèn tâm trạng, đèn trồng trọt, máy chiếu, bàn vẽ hoặc bất kỳ các giải pháp chiếu sáng tùy chỉnh.

Các ngân hàng nguồn USB tiêu chuẩn cung cấp 5V 1A và các ngân hàng lớn hơn có thể cung cấp 2A. Thiết kế được trình bày ở đây là dành cho 1A, vì vậy nó sẽ hoạt động trong bất kỳ nguồn điện nào, nhưng bằng cách tăng gấp đôi số lượng đèn LED, bạn có thể tạo một đèn LED cho 2A.

Bước 1: Lý thuyết

Trái ngược với đèn sợi đốt kiểu cũ, điện áp giảm trên đèn LED phụ thuộc rất ít vào dòng điện. Điện áp giảm đối với đèn LED trắng dòng cao đi từ ~ 3.0V ở dòng ~ 10mA đến ~ 3.5V ở 100mA. Vì vậy, chúng không thể được kết nối trực tiếp với nguồn 5V được cung cấp bởi một ngân hàng điện USB. Giải pháp đơn giản nhất là kết nối từng đèn LED nối tiếp với một điện trở. Giá trị của điện trở này xác định dòng điện qua đèn LED và do đó độ sáng. Dòng điện chính xác của đèn LED có điện trở rất khó tính, nhưng dễ ước tính và dễ đo.

Ví dụ: một điện trở 1 kOhm mắc nối tiếp với đèn LED màu trắng sẽ có nghĩa là dòng điện rất thấp, do đó, điện áp giảm trên đèn LED là ~ 2,9V, để lại 2,1V trên điện trở và do đó dòng điện 2,1mA qua điện trở và 2,1mA giống nhau thông qua đèn LED. Một điện trở 100 Ohm sẽ tạo ra 21 mA nếu điện áp giảm của đèn LED ở mức 2,9V, nhưng nó có khả năng tăng lên 3,0V, để lại ‘chỉ’ 2,0V trên điện trở và do đó 20mA qua đèn LED. Với điện trở 10 Ohm, dòng điện sẽ là 200mA nếu điện áp LED giảm là 3.0V, nhưng nó có khả năng tăng lên 3.4V và mức giảm 1.6V còn lại trên điện trở cho dòng điện 160 mA, cao hơn một chút so với dòng điện danh định.

Vì vậy, bạn có thể nghĩ rằng để tạo ra một đèn mạnh từ nguồn 5V 1A, chỉ cần đặt song song 6 hoặc 7 đèn LED 0,5W, mỗi đèn có điện trở nối tiếp 10 Ohm. Mỗi đèn LED sẽ tiêu thụ 160mA * 3,4V = 0,54W và mỗi điện trở 160mA * 1,5V = 0,24W. Đó là gần với thông số kỹ thuật cho đèn LED và trong thông số kỹ thuật cho điện trở 1 / 4W. Nhưng nếu bạn thử điều này, bạn sẽ thấy rằng cả đèn LED và điện trở đều cực kỳ nóng (~ 100C). Thậm chí nhiều hơn thế nếu bạn đặt tất cả các thành phần này gần nhau. Trừ khi sử dụng bộ tản nhiệt và quạt, chúng có khả năng bị chết và tạo ra nhiều khói độc trong quá trình này.

Vì vậy, tôi đã thử các thiết lập sau:

10 đèn LED với điện trở dòng 22 Ohm. Tôi đo mức giảm 1,4V qua các điện trở, do đó, hiện tại là 64mA trên mỗi đèn LED, tổng 0,64A. Với đèn LED và các điện trở gắn gần nó sẽ nóng đến mức gây đau khi chạm vào, nhưng không bị nóng chảy hoặc cháy và đây là một chiếc đèn nhỏ gọn đẹp mắt để sử dụng không thường xuyên.

24 đèn LED với điện trở dòng 47 Ohm. Tôi đo 1,7V thả qua các điện trở, do đó, hiện tại là 36mA trên mỗi đèn LED, tổng 0,86A. Mọi thứ sẽ nóng lên sau một thời gian. Điều thú vị là các điện trở cảm thấy nóng hơn đèn LED, mặc dù tiêu thụ nhiều năng lượng hơn và nhỏ hơn. Có lẽ đèn LED quản lý để bức xạ một phần lớn năng lượng của chúng dưới dạng ánh sáng? Tôi sẽ không sử dụng nó trong lều vì nhiệt độ đạt đến có thể gây đau đớn và có thể tăng lên mức nguy hiểm nếu vô tình bị che.

40 đèn LED với điện trở dòng 100 Ohm. Tôi đo 1,9V thả qua các điện trở, vì vậy hiện tại là 19mA trên mỗi đèn LED, tổng 0,76A. Nó trở nên ấm đáng kể, nhưng chắc chắn không nóng. Điều này tạo nên một chiếc đèn tuyệt vời, tương tự như bóng đèn LED 3W (hoặc bóng đèn sợi đốt 30W). Rất hữu ích để chụp ảnh các vật thể nhỏ, công việc hàn hoặc sửa chữa, nhưng cũng có thể thắp sáng BBQ hoặc làm đèn khẩn cấp ở nhà, trên đường hoặc khi cắm trại.

Bước 2: Các thành phần bắt buộc

Hướng dẫn dành cho bảng điều khiển 40 LED với điện trở dòng 100 Ohm, theo tôi là sáng nhất và an toàn nhất. Tôi mất khoảng một giờ để hàn toàn bộ thứ, nhưng phải thừa nhận rằng đó là sau khi tôi đã có được một số kinh nghiệm và sự tự tin với hai phiên bản khác của bảng.

Các thành phần bắt buộc (Tổng chi phí: dưới 1 euro nếu mua với số lượng lớn)

• 40 đèn LED SMD ‘5730’ trắng
• 40 điện trở 100 Ohm, 1 / 4W
• 1 bảng nguyên mẫu 5x7cm. Một mặt, lỗ 18x24.
• 1 đầu nối USB đực.

Dụng cụ: mỏ hàn, que hàn, nhíp.

Các đèn LED có một cực tính. Nhìn từ xa, vẻ ngoài của chúng có vẻ đối xứng, nhưng khi kiểm tra kỹ, bạn sẽ thấy một số điểm khác biệt. Hữu ích nhất là ở mặt trước màu vàng: có một phần hình bầu dục thực sự sáng lên, nhưng một mặt chứa thêm một đường kẻ. Đó là mặt tiêu cực, cũng như đối với điốt, tụ điện, v.v.

Bước 3: Hướng dẫn xây dựng

Bắt đầu 40 đặt các đốm màu hàn vào vị trí các đèn LED kết nối với đất. Tiếp theo, hàn các đèn LED với mặt trừ của chúng trên vết hàn: giữ đèn LED bằng nhíp, làm tan chảy vết hàn và chuyển đèn LED vào khối chất lỏng. Đảm bảo rằng lỗ trên mặt cộng của đèn LED còn một khoảng trống để đặt dây dẫn điện trở qua.

Lần lượt, lắp các điện trở vào mặt sau của bảng, theo mẫu thông thường như trong hình. Hàn một mặt vào điểm cộng của đèn LED và mặt kia vào giữa bảng. Cắt các dây dẫn thừa ở mặt đất, nhưng để lại chúng ở mặt cộng.

Cuối cùng, kết nối với nhau cũng tất cả các dây dẫn phụ. Bây giờ là thời điểm tốt để kiểm tra xem tất cả các đèn LED có hoạt động hay không. Tôi nhận thấy rằng với đồng hồ vạn năng được đặt ở cài đặt 200 Ohm, các đèn LED sáng lên một chút, nhưng đủ rõ ràng để biết nếu một đèn được kết nối không tốt. Sử dụng một số dây dẫn thừa để kết nối tất cả các điểm của cả hai thanh ray trừ với nhau.

Bây giờ hãy gắn đầu nối USB. Tôi đặt bốn đốm màu hàn và hàn tất cả bốn chân vào bo mạch, để đầu nối được giữ chặt vào bo mạch. Nhìn từ phía trên, chốt bên trái là dấu cộng và chốt bên phải là dấu trừ, và phải được kết nối với các thanh ray tương ứng. Hai chân trung tâm dành cho dữ liệu và do đó không được sử dụng. Kết nối với đường ray nối đất bên trái phải đi từ phía sau để cho phép nó đi qua đường ray cộng ở trung tâm. Bây giờ bạn có thể kiểm tra nó trên một pin dự phòng và nếu tất cả đều sáng lên thì bạn đã hoàn tất!

Bước 4: Hiệu suất

Nổi tiếng là rất khó để chỉ ra mức độ mạnh của ánh sáng: tự động phơi sáng của máy ảnh có nghĩa là ánh sáng càng mạnh thì độ phơi sáng càng ít. Hình ảnh chụp màn trình diễn của 'ngọn đuốc sáng điên cuồng' khá ấn tượng. Tuy nhiên, tôi nghĩ bức ảnh trên đưa ra một ý tưởng trung thực: ở gần nó rất sáng, nhưng nó cũng chiếu sáng tốt ở cách xa vài mét. Cũng lưu ý rằng ánh sáng rất đồng nhất, vì những đèn LED SMD này, trái với đèn LED acrylic, không có thấu kính tiêu điểm.

Cuối cùng nhưng không kém phần quan trọng, nếu bạn thích những hướng dẫn này, hãy cân nhắc để bình chọn cho nó trong cuộc thi 'Make it Glow'!