USB-Flutlicht - Gunook

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-30 07:20

Dies begann als Praxis beim SMD-Löten (Surface Mount Device) auf Standard-Prototyp-Platinen und führte zu einem sehr hellen kompakten USB-betriebenen Flutlicht, das sich hervorragend für Camping oder Notbeleuchtung eignet.

Die meisten modernen LED-Glühbirnen enthalten im Inneren SMD-LED-Chips. Diese Chips sind Massenware, sehr günstig und für den Bastler zu sehr günstigen Preisen erhältlich. Ich habe 200 vom Typ 5730 für 1 EURO gekauft. Die 4-stellige Zahl gibt ihre Größe an: 5,7 x 3,0 mm. Sie sind jeweils für 0,5 W (~140 mA bei 3,5 V) ausgelegt, benötigen jedoch einen Kühlkörper, um kontinuierlich mit dieser Leistung zu arbeiten. Ohne Kühlkörper sollten sie entweder mit einem viel niedrigeren Strom betrieben werden oder können im gepulsten Modus mit vollem Strom betrieben werden, beispielsweise im Multiplex- oder Stroboskop-Modus.

Diese Anleitung beschreibt, wie man ein USB-betriebenes Flutlicht herstellt, aber der niedrige Preis und die geringe Größe bedeuten, dass es für viele andere Anwendungen verwendet werden kann, wie z individuelle Lichtlösungen.

Standard-USB-Powerbanks liefern 5V 1A und die größeren können 2A liefern. Das hier vorgestellte Design ist für 1A, also funktioniert es in jeder Powerbank, aber durch Verdoppeln der Anzahl der LEDs können Sie eine für 2A machen.

Schritt 1: Theorie

Im Gegensatz zur altmodischen Glühlampe hängt der Spannungsabfall bei einer LED sehr wenig vom Strom ab. Der Spannungsabfall für weiße Hochstrom-LEDs reicht von ~3,0 V bei Strömen von ~10 mA bis ~3,5 V bei 100 mA. Sie können also nicht direkt an die 5V angeschlossen werden, die von einer USB-Powerbank geliefert werden. Die einfachste Lösung besteht darin, jede LED mit einem Widerstand in Reihe zu schalten. Der Wert dieses Widerstands bestimmt den Strom durch die LED und damit die Helligkeit. Der genaue Strom einer LED mit Widerstand ist schwer zu berechnen, aber leicht abzuschätzen und einfach zu messen.

Ein 1-kOhm-Widerstand in Reihe mit einer weißen LED bedeutet beispielsweise, dass der Strom sehr gering ist, sodass der Spannungsabfall über der LED ~2,9 V beträgt, sodass 2,1 V über dem Widerstand verbleiben und somit ein Strom von 2,1 mA durch die Widerstand und die gleichen 2,1 mA durch die LED. Ein 100-Ohm-Widerstand würde 21 mA ergeben, wenn der Spannungsabfall der LED bei 2,9 V bleiben würde, aber er wird wahrscheinlich auf 3,0 V ansteigen, so dass „nur“2,0 V über dem Widerstand und damit 20 mA durch die LED verbleiben. Bei einem 10-Ohm-Widerstand würde der Strom 200 mA betragen, wenn der LED-Spannungsabfall 3,0 V betragen würde, aber er wird wahrscheinlich auf 3,4 V ansteigen, und der verbleibende 1,6-V-Abfall am Widerstand ergibt einen Strom von 160 mA, der etwas über dem liegt Nennstrom.

Man könnte also meinen, dass es ausreichen würde, um aus einer 5V 1A Versorgung eine starke Lampe zu machen, 6 oder 7 0,5W LEDs mit jeweils einem 10 Ohm Vorwiderstand parallel zu schalten. Jede LED würde 160 mA * 3,4 V = 0,54 W verbrauchen und jeder Widerstand 160 mA * 1,5 V = 0,24 W. Das ist nahe an der Spezifikation für die LED und innerhalb der Spezifikation für einen 1/4W-Widerstand. Aber wenn Sie dies ausprobieren, werden Sie feststellen, dass sowohl die LED als auch der Widerstand extrem heiß werden (~ 100 ° C). Dies gilt umso mehr, wenn Sie all diese Komponenten nahe beieinander platzieren. Wenn kein Kühlkörper und ein Lüfter verwendet werden, sterben sie wahrscheinlich ab und produzieren dabei viel giftigen Rauch.

Also habe ich folgende Setups probiert:

10 LEDs mit 22 Ohm Vorwiderständen. Ich messe 1,4 V Abfall über die Widerstände, also beträgt der Strom 64 mA pro LED, insgesamt 0,64 A. Mit den LEDs und den in der Nähe montierten Widerständen wird es so heiß, dass es bei Berührung wehtut, aber es schmilzt oder brennt nicht und es ist ein schönes kompaktes Licht für den gelegentlichen Gebrauch.

24 LEDs mit 47 Ohm Vorwiderständen. Ich messe einen Abfall von 1,7 V über den Widerständen, also beträgt der Strom 36 mA pro LED, insgesamt 0,86 A. Nach einiger Zeit heizen sich die Dinger auf. Interessanterweise fühlen sich die Widerstände heißer an als die LEDs, obwohl sie mehr Energie verbrauchen und kleiner sind. Vielleicht schaffen es die LEDs, einen Großteil ihrer Energie als Licht abzustrahlen? In einem Zelt würde ich es nicht verwenden, da die erreichten Temperaturen schmerzhaft sein können und bei versehentlichem Abdecken gefährlich werden können.

40 LEDs mit 100 Ohm Vorwiderständen. Ich messe einen Abfall von 1,9 V über den Widerständen, also beträgt der Strom 19 mA pro LED, insgesamt 0,76 A. Es wird merklich warm, aber definitiv nicht heiß. Dies macht eine großartige Lampe, ähnlich einer 3-W-LED-Lampe (oder einer 30-W-Glühbirne). Sehr nützlich zum Fotografieren von kleinen Gegenständen, Löt- oder Reparaturarbeiten, aber auch zum Anzünden des Grills oder als Notlicht zu Hause, unterwegs oder beim Camping.

Schritt 2: Erforderliche Komponenten

Die Anleitung bezieht sich auf das 40 LED Panel mit 100 Ohm Vorwiderständen, welches meiner Meinung nach das hellste und sicherste ist. Das komplette Löten dauerte ungefähr eine Stunde, aber zugegeben, das war, nachdem ich etwas Erfahrung und Vertrauen mit zwei anderen Versionen des Boards gesammelt hatte.

Erforderliche Komponenten (Gesamtkosten: weniger als 1 Euro bei Kauf in Semi-Bulk)

• 40 weiße SMD ‘5730’ LEDs
• 40 100 Ohm Widerstände, 1/4W
• 1 5x7cm Prototypenplatine. Einseitig, 18x24 Löcher.
• 1 männlicher USB-Anschluss.

Werkzeuge: Lötkolben, Lötzinn, Pinzette.

Die LEDs haben eine Polarität. Aus der Ferne mag ihr Aussehen symmetrisch erscheinen, aber bei genauerem Hinsehen werden Sie einige Unterschiede feststellen. Am nützlichsten ist die gelbe Vorderseite: Es gibt den ovalen Teil, der tatsächlich aufleuchtet, aber eine Seite enthält zusätzlich eine Linie. Das ist die negative Seite, genau wie bei Dioden, Elektrolytkondensatoren usw.

Schritt 3: Bauanleitung

Beginnen Sie mit 40 Löttropfen an der Stelle, an der die LEDs mit Masse verbunden sind. Als nächstes löten Sie die LEDs mit ihrer Minus-Seite auf den Lötklecks: Halten Sie die LED mit der Pinzette fest, schmelzen Sie den Lötklecks und schieben Sie die LED in den flüssigen Blob. Stellen Sie sicher, dass das Loch auf der Plus-Seite der LED noch etwas Platz hat, um die Widerstandsleitung hindurchzuführen.

Montieren Sie die Widerstände nacheinander auf der Rückseite der Platine, indem Sie dem im Bild gezeigten regelmäßigen Muster folgen. Löten Sie eine Seite an das Plus der LED und die andere Seite an die Mitte der Platine. Schneiden Sie die überschüssigen Leitungen auf der Masseseite ab, lassen Sie sie jedoch auf der Plusseite.

Schließen Sie am Ende auch alle Pluskabel zusammen. Jetzt ist ein guter Zeitpunkt, um zu testen, ob alle LEDs funktionieren. Ich habe festgestellt, dass mit dem Multimeter in der Einstellung 200 Ohm die LEDs leicht aufleuchten, aber deutlich genug, um zu sehen, ob eine nicht gut angeschlossen ist. Verwenden Sie einige der überschüssigen Kabel, um alle Punkte der beiden Minusschienen miteinander zu verbinden.

Schließen Sie nun den USB-Stecker an. Ich habe vier Lötpunkte gesetzt und alle vier Pins an die Platine gelötet, so dass der Stecker gut an der Platine befestigt ist. Von oben gesehen ist der linke Pin Plus und der rechte Pin ist Minus und sollte mit den entsprechenden Schienen verbunden werden. Die beiden mittleren Pins sind für Daten und somit ungenutzt. Die Verbindung zur linken Masseschiene sollte von der Rückseite gehen, damit sie die Plusschiene in der Mitte kreuzen kann. Sie können es jetzt auf einer Powerbank testen und wenn alles gut leuchtet, sind Sie fertig!

Schritt 4: Leistung

Es ist bekanntlich schwer zu zeigen, wie stark ein Licht ist: Die automatische Belichtung einer Fotokamera bedeutet, dass je stärker das Licht ist, desto geringer ist die Belichtung. Bilder von der Aufführung von 'wahnsinnig heller Fackel' sind eher enttäuschend. Trotzdem denke ich, dass das obige Bild eine ehrliche Vorstellung vermittelt: In der Nähe ist es sehr hell, aber es leuchtet auch ein paar Meter entfernt gut. Beachten Sie auch, dass die Ausleuchtung sehr homogen ist, da diese SMD-LEDs im Gegensatz zu Acryl-LEDs keine Fokussierlinse haben.

Zu guter Letzt, wenn Ihnen diese Anleitung gefällt, denken Sie bitte daran, beim 'Make it Glow'-Wettbewerb dafür zu stimmen!