Bóng đèn USB: 9 bước (có hình ảnh)

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

Trong Tài liệu hướng dẫn này, tôi sẽ chỉ cho bạn cách tạo một đèn LED siêu sáng, được hỗ trợ bởi USB với kiểu dáng nhỏ gọn, mà tôi đã đặt tên thân thương là "The Plugbulb".

Bóng đèn nhỏ này có thể được cắm vào bất kỳ giắc cắm USB nào. Tuyệt vời để biến pin sạc dự phòng di động của bạn thành một chiếc đèn pin mạnh mẽ, bền lâu!

Bước 1: Thành phần

Hãy bắt đầu với các tài liệu. Một Plugbulb yêu cầu:

• Một phích cắm USB (tốt nhất là từ cáp bị hỏng)
• Một bóng đèn LED 3W
• Một bộ tản nhiệt LED
• 2 điốt, thuộc loại không phát sáng (bất kỳ loại nào cũng nên làm) HOẶC điện trở 5ohm, 1 / 2W
• nắp chai nhựa yêu thích của bạn (đây là của tôi)
• 1/2 gói Sugru (hoặc tương tự)
• một lượng nhỏ, rất nhỏ của hợp chất nhiệt

Cùng với các công cụ sau:

• mỏ hàn và thuốc hàn
• súng bắn keo nóng
• cái kìm
• ngón tay

Hãy mở rộng quy mô công thức của bạn như mong muốn để có những mẻ Plugbulb lớn hơn.

Bước 2: Xé ngoài đầu nối USB đó

Hãy cẩn thận để bảo quản ít nhất một vài inch dây điện. Tôi thấy rằng kìm hoạt động tốt để bóc nhựa. Nó có thể phụ thuộc vào loại nhựa bao quanh cáp của bạn. Bạn cũng nên sử dụng một cái với cáp đi ra khỏi mặt sau của phích cắm, trái ngược với bên cạnh.

Bước 3: Làm mạch đèn LED, Phần một

Đây là phần kỹ thuật. Tôi sẽ đi sâu vào một số lý thuyết cho những người quan tâm đến việc hiểu cách thiết kế với đèn LED nguồn. Đối với những người chỉ muốn tiếp tục với dự án để bạn có thể bắt đầu làm lóa mắt bạn bè bằng chiếc đèn pin mới tuyệt vời của mình, vui lòng bỏ qua bước tiếp theo.

Lúc đầu, điốt có thể khó thiết kế vì chúng là thiết bị phi tuyến tính. Điều này có nghĩa là điện áp và dòng điện không tỷ lệ tuyến tính giống như trong điện trở. Hình ảnh đầu tiên ở trên, với sự hỗ trợ của https://www.allaboutcircuits.com/textbook/semicon…, cho thấy một đường cong IV điển hình, hoặc mối quan hệ giữa dòng điện và điện áp, cho một diode.

Đèn LED là các điốt đặc biệt được thiết kế để phát ra một bước sóng ánh sáng nhất định. Các đèn LED công suất cao mà chúng tôi sẽ làm việc với sẽ có một đường cong tương tự như ở trên, ngoại trừ với độ dốc hàm mũ được kéo dài theo chiều ngang (phần uốn cong lên trên được dịch chuyển về phía điện áp cao hơn). Hình ảnh thứ hai ở trên là một đường cong tôi đã thực hiện với dữ liệu tôi thu thập được trong khi điều tra các đặc điểm của đèn LED 3W tôi đã sử dụng trong dự án này (các đèn LED tôi đã liên kết giống nhau, nhưng tôi đoán rằng tất cả các đèn LED trắng 3W sẽ trông khá giống nhau).

Từ thử nghiệm của tôi, tôi thấy rằng từ 200 đến 500 mA dường như mang lại sự cân bằng tốt nhất giữa độ sáng và mức tiêu thụ điện năng. Ngoài 500, độ sáng tăng lên là tối thiểu khi dòng điện tăng lên. Dưới 200, đèn LED gần như không sáng. Quá dễ dàng. Nếu chúng ta muốn truyền một lượng dòng điện nhất định, tất cả những gì chúng ta phải làm là đi theo đường cong và tìm điện áp mà nó tương ứng. Nếu tôi đang cấp nguồn cho cái này bằng một nguồn điện áp có thể điều chỉnh được và có thể quay số ở điện áp cụ thể đó, thì thực sự nó sẽ dễ dàng như vậy.

Phần khó khăn xảy ra khi bạn muốn cấp nguồn từ nguồn không có điện áp chính xác. Trong dự án này, chúng tôi muốn cấp nguồn cho đèn LED từ 5 volt. Nếu chúng tôi kết nối thẳng đèn LED với 5 volt, chúng tôi sẽ bơm quá nhiều dòng điện qua nó và nó sẽ cháy ngay lập tức. Vậy làm cách nào để hạn chế dòng điện?

Chúng tôi có một số lựa chọn. Chúng ta có thể sử dụng IC điều chỉnh điện áp hoặc dòng điện, và một số người có thể cho rằng đây là cách tốt nhất để thực hiện nhiệm vụ này. Tuy nhiên, kích thước là một hạn chế trong dự án này, vì vậy chúng tôi cần một cái gì đó nhỏ hơn. May mắn thay, vì chúng tôi đang tắt nguồn này từ nguồn 5 volt ổn định, được điều chỉnh (như nguồn cung cấp USB thường là), chúng tôi có thể chỉ cần sử dụng điốt và / hoặc điện trở để điều chỉnh dòng điện / điện áp mà chúng tôi cần.

Tôi sẽ mô tả cách chọn điện trở một cách chính xác trước tiên, mặc dù tôi đã chọn sử dụng phương pháp diode trong bản dựng của mình. Để định kích thước điện trở chính xác, chúng tôi sẽ lấy dòng điện mà chúng tôi muốn, giả sử 300mA và điện áp mà điện trở sẽ thấy, 5V-VLED, trong đó VLED là điện áp trên LED ở 300mA (sử dụng đồ thị của chúng tôi) và sử dụng định luật ohms (V / I = R) để tính toán. Trong biểu đồ, chúng ta có thể thấy rằng ở 300mA đèn LED giảm khoảng 3,25V. Do đó điện trở của chúng ta sẽ giảm 5-3,25 = 1,75V. Sử dụng định luật ohms, điện trở của chúng ta phải là 1,75V / 300mA = 5,83 ohms.

Nếu bạn không có đường cong IV đẹp cho đèn LED của mình, bạn luôn có thể sử dụng toán học, tuy nhiên nó không đẹp. Hình ảnh cuối cùng tôi đính kèm trong bước này là phương trình cho đường cong IV điển hình của một diode. Chúng ta có thể kết hợp phương trình này với định luật ohms cho điện trở (V = IR) và giải cho R (nếu bạn biết dòng điện bão hòa của đèn LED). Chúng ta biết I bằng nhau và V phải thêm vào 5. Hai phương trình, hai ẩn số. Nhưng thô … phải không?

Tóm lại, một điện trở khoảng 5 ôm sẽ làm được điều đó. Tuy nhiên, bạn cũng phải tính đến việc tiêu hao điện năng. 5ohms ở 300mA sẽ tiêu tán.3 ^ 2 * 5 =.45W nhiệt, vì vậy chúng ta cần một điện trở 1 / 2W. 5ohms là một kích thước điện trở khó xử lý, tuy nhiên chúng ta có thể thực hiện điều này với các điện trở phổ biến hơn có sẵn song song, chẳng hạn như hai điện trở 10ohm hoặc bốn điện trở 20ohm. Nếu bạn làm theo phương pháp này, hãy đảm bảo rằng điện trở của bạn là 1 / 4W hoặc tốt hơn nữa là lớn hơn về mức tiêu tán điện có thể chấp nhận được, nếu không chúng có thể quá nóng và trở thành mối nguy hiểm.

Tùy chọn khác là sử dụng điốt để giảm điện áp. Một diode tiêu chuẩn được cho là giảm 0,7 volt, tuy nhiên, điều này không hoàn toàn đúng. Nó sẽ giảm nhiều hơn một chút ở dòng cao hơn và ít hơn một chút ở dòng thấp hơn. Điều này có nghĩa là hai điốt mắc nối tiếp sẽ giảm ở đâu đó xung quanh 1,4V. Trong mạch của chúng tôi, điều này sẽ để lại 3,6V cho đèn LED của chúng tôi, sẽ vượt qua một nơi nào đó khoảng 500mA theo đồ thị của chúng tôi. Mặc dù mức này hơi cao, nhưng nó nằm trong phạm vi tôi đang tìm kiếm và việc thêm một diode thứ ba trong chuỗi sẽ làm giảm điện áp quá thấp (~ 2,9V). Ngoài ra, khi truyền nhiều dòng điện này qua các điốt, có khả năng điện áp giảm sẽ nhiều hơn 0,7 một chút, do đó hệ thống sẽ tìm thấy trạng thái cân bằng ở dòng điện thấp hơn một chút. Một lần nữa, điều này có thể được giải quyết chính xác hơn bằng toán học nếu bạn có tất cả các chi tiết của điốt, nhưng tôi đã sử dụng một cách tiếp cận dễ dàng hơn - một bộ điều chỉnh điện áp có thể điều chỉnh. Tôi chỉ cần thêm hai điốt (vì đây là bạn chung của tôi) và từ từ tăng điện áp trong khi đo dòng điện. Vào thời điểm tôi đạt đến 5 vôn, nó đã kéo ở một nơi nào đó khoảng 400mA. Hoàn hảo.

Nếu bạn đang sử dụng một đi-ốt khác và hai đi-ốt không hoạt động, bạn có thể thêm hoặc bớt đi-ốt hoặc thậm chí thử các đi-ốt khác nhau với mức giảm điện áp khác nhau. Hoặc bạn có thể sử dụng điện trở nếu bạn có các giá trị phù hợp nằm xung quanh. Tôi không thể nghĩ ra bất kỳ lý do nào tại sao một phương pháp này lại tốt hơn phương pháp kia, nhưng nếu bạn có thể, tôi rất muốn tìm hiểu về nó trong các bình luận.

Thêm một lưu ý nhỏ cho những người chơi với đèn LED công suất cao: Nước cất là một chất tản nhiệt tuyệt vời! Trong khi kiểm tra các giới hạn trên các đèn LED này, tôi đã ngâm chúng hoàn toàn trong nước cất. Nước cất là chất cách điện (tốt hơn là chất dẫn điện rất yếu) nên rất an toàn cho các thiết bị điện tử. KHÔNG SỬ DỤNG nước máy, vì các khoáng chất hòa tan làm cho nó dẫn điện. Như mọi khi, hãy sử dụng ý thức thông thường và cẩn thận, nhưng đây có thể là một mẹo hữu ích.

Bước 4: Làm mạch đèn LED, Phần thứ hai

Bây giờ đã đến lúc hàn mạch cơ bản lại với nhau.

Đặt một chấm hợp chất tản nhiệt lên giữa bộ tản nhiệt, sau đó nhấn đèn LED lên đó. Nó sẽ giúp giữ đèn LED tại chỗ trong khi bạn hàn nó vào bộ tản nhiệt. Bây giờ làm điều đó. Hàn đèn LED vào tản nhiệt.

Tiếp theo, hàn đèn LED và hai điốt (hoặc điện trở 5ohm của bạn) mắc nối tiếp. Hãy nhớ rằng, điốt là phân cực, vì vậy hãy đảm bảo rằng tất cả chúng đều quay về cùng một hướng, nếu không đèn của bạn sẽ không bật. Điốt thường có dải bạc chỉ thị phía điện áp thấp. Đảm bảo chúng đi vào mạch với dải này ở bên cạnh xa hơn so với nguồn 5V của bạn. Đèn LED cũng là một diode, có nghĩa là nó cũng có hướng. Hãy chắc chắn rằng bạn cũng có hướng chỉ này đi đúng hướng. Thông thường chúng có đánh dấu trên các dây dẫn nhỏ. Nếu không, hãy sử dụng nguồn điện áp thấp (~ 2-3V, hai pin AA mắc nối tiếp sẽ hoạt động) để kiểm tra. Bạn sẽ không làm hỏng đèn LED bằng cách kết nối ngược lại, nó sẽ không hoạt động.

Tôi thêm một số băng dính điện vào mặt sau của bộ tản nhiệt, sau đó nhét các điốt vào phía sau nó. Không quan trọng thứ tự các thành phần này đi trong mạch, miễn là tất cả chúng đều quay về hướng chính xác.

Bước 5: Kết nối Jack

Bây giờ hàn giắc cắm USB vào mạch. Tất cả những gì bạn cần là nguồn (màu đỏ) và dây thông dụng (màu đen) từ USB. Bạn có thể cắt bớt những cái khác (nhưng cẩn thận không làm ngắn chúng, để không làm hỏng bất kỳ thiết bị nào bạn cắm vào). Cố gắng làm điều này với càng ít dây điện bị chùng càng tốt.

Bây giờ sử dụng một số keo nóng để giữ tất cả lại với nhau.

Bước 6: Cắt một lỗ trên nắp chai

Vâng, tôi biết nó là yêu thích của bạn, nhưng chúng tôi phải làm điều này.

Chúng ta cần tạo một khe ở phía sau nắp chai để đầu cắm USB có thể trượt qua. Tôi thấy rằng tôi có thể sử dụng một mũi khoan để khoan hai lỗ cạnh nhau có chiều rộng phù hợp, sau đó sử dụng chuyển động cưa với mũi khoan để nối chúng lại, tạo thành một khe. Tôi chắc chắn rằng có những phương pháp tốt hơn và những công cụ tốt hơn, và tôi muốn tìm hiểu về chúng trong phần bình luận!

Bước 7: Thêm nắp chai

Bây giờ, đẩy giắc cắm qua khe bạn đã tạo trên nắp chai và thêm một ít keo nóng xung quanh dường như để giữ cố định.

Bước 8: Thêm Sugru

Sử dụng Sugru để tạo một con dấu đẹp xung quanh đầu giắc cắm và ẩn hình như. Chất này cũng hoạt động như một loại keo, giúp nó bền hơn.

Bước 9: Tận hưởng

Hãy chứng kiến! Plugbulb!

Những đèn này tiêu thụ ít năng lượng hơn so với sạc điện thoại thông minh, vì vậy chúng sẽ có thể được cấp nguồn từ bất kỳ bộ pin USB nào bạn có. Tuyệt vời để làm đèn khẩn cấp hoặc mang theo trong một chuyến đi cắm trại. Với một bộ pin lớn, chúng sẽ chạy trong hàng chục giờ!

Chúc bạn làm vui vẻ!