Night City Skyline LED-Wandleuchte - Gunook

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-30 07:21

Dieses anweisbare beschreibt, wie ich eine dekorative Wandlampe gebaut habe. Die Idee ist die einer nächtlichen Skyline der Stadt mit einigen beleuchteten Fenstern in Gebäuden. Die Leuchte ist mit einer halbtransparenten blauen Plexiglasscheibe mit schwarz lackierten Gebäudesilhouetten realisiert. Das Licht kommt aus 108 „Fenstern“, die von LEDs beleuchtet werden, die in Löchern in der Platte befestigt sind. Die Lampe wird mit einer 12V Batterie oder einem Netzteil betrieben.

Schritt 1: Materialien und Werkzeuge

- Semitransparente blaue Plexiglasscheibe 50 cm x 22 cm (~ 20” x 9”), 3 mm (0,12”) dick

- weiße Plexiglasscheibe 50 cm x 22 cm (~ 20” x 9”), 3 mm (0.12”) dick

- 2 Meter Aluminiumkanal 15 mm x 10 mm x 1 mm (~ 0.6” x 0.4” x 0.04”)

- Schwarze Farbe

- Klebepapier

- Kunststoff-Abstandshalter, 7 mm (0,275”) dick

- 6 x M3 x 12 Senkkopfschrauben

- 108 weiße 3 mm LEDs

- 3 NUD4001

- 3 x 2,2 Ohm Widerstände

- Kabel

- Schalter

- 12 V Bettry oder Netzteil

Werkzeuge:

- Bohren

- 2,5 mm Bohrer

- M3-Hahn

- Senker

- Lötkolben

- Metallsäge

Schritt 2: Einige vorläufige Berechnungen

Ich habe die Anzahl der beleuchteten Fenster hauptsächlich aufgrund der elektrischen Eigenschaften der Art von LEDs und Stromtreibern entschieden, die ich verwendet habe. Die LEDs sind 3 mm weiße LEDs, die mit 3,3 V arbeiten und maximal ca. 0,025 A absorbieren.

Um einen konstanten und stabilen Strom zu haben, habe ich 3 aktuelle LED-Treiber NUD4001 verwendet.

Ich habe die LEDs in Gruppen von 3 in Reihe geschaltet, 12 Gruppen parallel für jeden von 3 NUD4001, für insgesamt 3 * 12 * 3 = 108 LEDs, siehe das elektrische Schema unten.

Nach der detaillierten Anleitung im Datenblatt des NUD4001 (https://www.onsemi.com/pub/Collateral/NUD4001-D. PDF) habe ich die elektrischen Werte meiner Schaltung berechnet (für jeden der 3 NUDS). Das Datenblatt des NUD4001 empfiehlt eine Gesamtverlustleistung von weniger als 1,13 W, basierend auf der Wärmeableitung des SO-8-Gehäuses und der Pad-Größe:

- LED-Strom: Iled = 0,025 A * 12 = 0,30 A

- Vsense: 0,7 V (Siehe Abbildung 2 im NUD-Datenblatt)

- Rext = Vsense / Iled = 0,7 V / 0,24 A = 2,33 Ohm

- Vled = 3,3 V + 3,3 V + 3,3 V = 9,9 V

- Vdrop über den NUD4001: Vdrop = Vin – Vsense – Vled = 12 V – 0,7 V – 9,9 V = 1,4 V

- Verlustleistung am NUD4001: P = Vdrop * I out = 1,4 V * 0,30 A = 0,420 W

- Interne Verlustleistung des NUD4001 (Abbildung 4 im Datenblatt, für 12 V): 0,055 W

- Gesamtverlustleistung: Ptot = 0,420 W + 0,055 W = 0,475 W

Da ich hier kein Pad habe (die NUDs sind an Drähten und anderen Bauteilen angelötet sondern „in Luft schwebend“), erwarte ich eine geringere Wärmeableitung, daher gehe ich davon aus (hoffe), dass der von meiner Schaltung angegebene Wert von 0,475 W niedrig genug ist den NUD4001 nicht zu beschädigen.

Die Widerstandsberechnung ergibt einen Wert für Rext = 2,33 Ohm. Da ein Widerstand von 2,33 Ohm nicht im Handel erhältlich ist, habe ich einen Standardwert in der Nähe von 2,2 Ohm verwendet.

Schritt 3: Panel-Realisierung

Der erste Schritt bei der Plattenrealisierung war die Auswahl einer schönen Skyline der Stadt, die auf der Plexiglasplatte reproduziert werden sollte. Nach einiger Internetsuche habe ich die Skyline in Abb. 1 ausgewählt.

Dann habe ich mit einer Bildbearbeitungssoftware (in meinem Fall gimp, aber jede Bildbearbeitungssoftware kann das) die Abmessungen so angepasst, dass es auf zwei A4-Blätter im Querformat passt. Das Bild sollte als Maske zum Bemalen der Gebäude und zum Bohren der Löcher für LEDs verwendet werden, also habe ich es "binarisiert", um es rein s/w mit sehr scharfen Kanten zu machen und weiße Flecken als Referenz für Fensterlöcher hinzuzufügen. Schließlich habe ich das Bild in zwei Teile geteilt und auf 2 Klebepapierbögen gedruckt (Abb2, Abb3)

Nachdem ich die Drucke sorgfältig geschnitten hatte, befestigte ich den weißen Teil der Blätter (den Himmel) auf der Plexiglasplatte und bemalte den unbedeckten Teil mit schwarzer Sprühfarbe. Nachdem die Farbe getrocknet war, entfernte ich das weiße Klebepapier und befestigte den schwarzen Teil der Blätter an den gestrichenen Gebäuden. Dann bohrte ich nach den weißen Flecken die Löcher für die LEDs und entfernte das schwarze Klebepapier, wobei ich darauf achtete, die Farbe nicht zu beschädigen. (Ich beschloss, die Löcher nach dem Lackieren zu bohren, da die Farbe sonst die Löcher verstopfen und das Verstopfen der LEDs erschweren könnte).

Schritt 4: Löten, Löten, Löten

Mit dem lackierten und gebohrten Panel begann ich, die LEDs in den Löchern zu platzieren, wobei die Stifte gebogen und ausgerichtet waren, so dass ich den positiven (längeren) Stift einer LED mit dem negativen (kürzeren) Stift der nächsten in Reihe von 3. verlöten konnte.

Ich habe Drähte verwendet, um die Lücken zwischen den Pins zu schließen, wenn sie zu breit sind, und zwischen NUD4001-Pins und LEDs.

Außerdem musste ich Stifte und Drähte so anordnen, dass sie hinter der schwarzen Farbe versteckt waren. Am Ende war ziemlich viel Löten erforderlich (und ich bin nicht sehr gut darin). Also scheint alles ziemlich chaotisch zu sein, und das ist es auch, aber irgendwie funktioniert es;)

Schritt 5: Schließen Sie die Box

Der letzte Schritt, um meine LED-Lampe fertigzustellen, bestand darin, eine zweite Plexiglasscheibe auf der Rückseite zu befestigen, um alle Schaltkreise zu schützen. Zwischen den 2 Platten habe ich 6 Abstandshalter gelegt, um genug Platz für alle internen Komponenten zu lassen, und ich habe einen Rahmen realisiert, um alle zusammenzuhalten. Ich machte den Abstandshalter aus Stücken von Plexiglas, die ich herumgelegt hatte, und setzte 1 Stück 3 mm dick und 1 Stück 4 mm dick zusammen. Den Rahmen habe ich aus 4 Stück Aluprofilen so lang wie die Paneelseiten realisiert, mit den Enden 45°. Der Kanal hat eine lichte Weite von 13 mm (~ 0.5”), daher habe ich die Abstandshalter 7 mm dick gemacht (13 mm – 2 x 3 mm für Plexiglasscheiben). Dann habe ich die Abstandshalter auf die Frontplatte geklebt, 2 an jeder Längsseite und 1 an den Schmalseiten, und die Rückplatte verlegt. Mit den angebrachten Rahmenseiten habe ich 6 Löcher mit einem Durchmesser von 2,5 mm von hinten an den Abstandshalterpositionen gemacht. Da ich die Vorderseite des Rahmens sauber und ohne Löcher wollte, hörte ich auf zu bohren, als das Loch etwa 5-6 mm tief war, dann entfernte ich den Aluminiumkanal und fertigte das Loch durch die Plexiglasplatten und Abstandshalter. Dann habe ich die Löcher mit dem M3-Gewindebohrer eingefädelt. Ich habe auch die Löcher in der Rückseite der Aluminiumkanäle für die Schraubenköpfe erweitert und aufgeweitet. Im linken Kanal habe ich seitlich ein Loch für das Stromkabel gemacht. Schließlich habe ich alle Paneele mit Abstandshaltern und Aluminiumkanälen zusammengebaut und die Schrauben verschraubt. Die Schrauben sind 12 mm lang, gehen also durch die Rückwand, die Distanzstücke und einen Teil der Frontplatte nach unten, erreichen aber nicht die Vorderseite der Rahmenkanäle.

Schritt 6: Sehen Sie das Licht?

Nachdem ich die LED-Lampe zusammengebaut hatte, schloss ich einen Schalter an das Stromkabel und eine 12V-Batterie an und schaltete die Lampe ein.

Am Ende bin ich mit meiner Arbeit ziemlich zufrieden, obwohl die LEDs gerade direkt vorn etwas zu viel Licht machen (sie haben einen schmalen Lichtkegel, daher sehen sie seitlich gesehen weniger hell aus). Wenn ich das Datenblatt des NUD4001 nicht falsch verstehe, könnte die Helligkeit der LEDs reduziert werden, indem die 2,2-Ohm-Widerstände durch höhere ersetzt werden, aber vorerst belasse ich meine Lampe so, wie sie ist.