Proyector USB: 4 pasos

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:43

Esto comenzó como una práctica en la soldadura SMD (dispositivo de montaje en superficie) en placas prototipo estándar, y resultó en una luz de inundación compacta alimentada por USB muy brillante, ideal para acampar o iluminación de emergencia.

La mayoría de las bombillas LED modernas contienen en el interior chips LED SMD. Estos chips se producen en serie, son muy baratos y están disponibles para el aficionado a precios muy bajos. Compré 200 del tipo 5730 por 1 EURO. El número de 4 dígitos indica su tamaño: 5.7x3.0mm. Están clasificados para 0.5W (~ 140mA a 3.5V) cada uno, aunque requerirán un disipador de calor para funcionar continuamente a esa potencia. Sin un disipador de calor, deben funcionar con una corriente mucho más baja o pueden funcionar en modo pulsado a plena corriente, por ejemplo, en modo multiplexado o estroboscópico.

Esta instrucción detalla cómo hacer una luz de inundación alimentada por USB, pero el precio bajo y el tamaño pequeño significan que se pueden usar para muchas otras aplicaciones, como pantallas de 7 segmentos de bricolaje, luces de ambiente, luces de crecimiento, proyectores, mesas de dibujo o cualquier otra. soluciones de iluminación a medida.

Los bancos de energía USB estándar entregan 5V 1A, y los más grandes pueden entregar 2A. El diseño que se presenta aquí es para 1A, por lo que funcionará en cualquier banco de energía, pero al duplicar la cantidad de LED, puede hacer uno para 2A.

Paso 1: Teoría

A diferencia de la luz incandescente anticuada, la caída de voltaje en un LED depende muy poco de la corriente. La caída de voltaje para los LED blancos de alta corriente va de ~ 3,0 V a corrientes ~ 10 mA a ~ 3,5 V a 100 mA. Por lo tanto, no se pueden conectar directamente a los 5 V entregados por un banco de energía USB. La solución más sencilla es conectar cada LED en serie con una resistencia. El valor de esta resistencia determina la corriente a través del LED y, por lo tanto, el brillo. La corriente exacta de un LED con resistencia es difícil de calcular, pero fácil de estimar y sencilla de medir.

Por ejemplo, una resistencia de 1 kOhm en serie con un LED blanco significará que la corriente es muy baja, por lo que la caída de voltaje sobre el LED es ~ 2.9V, dejando 2.1V sobre la resistencia y, por lo tanto, una corriente de 2.1mA a través del resistor, y el mismo 2.1mA a través del LED. Una resistencia de 100 ohmios daría como resultado 21 mA si la caída de voltaje del LED se mantuviera en 2,9 V, pero es probable que aumente a 3,0 V, dejando "solo" 2,0 V sobre la resistencia y, por lo tanto, 20 mA a través del LED. Con una resistencia de 10 ohmios, la corriente sería de 200 mA si la caída de voltaje del LED fuera de 3,0 V, pero es probable que aumente a 3,4 V, y la caída restante de 1,6 V en la resistencia da una corriente de 160 mA, que está ligeramente por encima de la corriente nominal.

Entonces, podría pensar que para hacer una lámpara fuerte con un suministro de 5V 1A, sería suficiente poner en paralelo 6 o 7 LED de 0.5W, cada uno con una resistencia en serie de 10 Ohm. Cada LED consumiría 160mA * 3.4V = 0.54W y cada resistencia 160mA * 1.5V = 0.24W. Eso está cerca de las especificaciones para el LED y dentro de las especificaciones para una resistencia de 1 / 4W. Pero si prueba esto, verá que tanto el LED como la resistencia se calientan extremadamente (~ 100 ° C). Más aún si coloca todos estos componentes cerca unos de otros. A menos que se utilicen un disipador de calor y un ventilador, es probable que mueran y produzcan mucho humo tóxico en el proceso.

Así que probé las siguientes configuraciones:

10 LED con resistencias en serie de 22 Ohm. Mido una caída de 1,4 V sobre las resistencias, por lo que la corriente es de 64 mA por LED, 0,64 A en total. Con los LED y las resistencias montadas cerca, se calienta tanto que duele al tacto, pero no se derrite ni se quema y es una bonita luz compacta para uso ocasional.

24 LED con resistencias en serie de 47 Ohm. Mido una caída de 1,7 V sobre las resistencias, por lo que la corriente es de 36 mA por LED, 0,86 A en total. Las cosas se calientan después de un tiempo. Curiosamente, las resistencias se sienten más calientes que los LED, a pesar de consumir más energía y ser más pequeñas. ¿Quizás los LED logran irradiar una gran fracción de su energía en forma de luz? No lo usaría en una tienda de campaña, ya que las temperaturas que se alcanzan pueden ser dolorosas y podrían elevarse a un nivel peligroso si se cubren accidentalmente.

40 LED con resistencias en serie de 100 Ohm. Mido una caída de 1,9 V sobre las resistencias, por lo que la corriente es de 19 mA por LED, 0,76 A en total. Se calienta notablemente, pero definitivamente no hace calor. Esto hace una gran lámpara, similar a una bombilla LED de 3W (o bombilla incandescente de 30W). Muy útil para la fotografía de pequeños objetos, trabajos de soldadura o reparación, pero también para iluminar la barbacoa o como luz de emergencia en casa, en la carretera o en el camping.

Paso 2: componentes necesarios

Las instrucciones son para el panel de 40 LED con resistencias de la serie de 100 Ohm, que creo que es el más brillante y el más seguro. Me tomó alrededor de una hora soldar la pieza completa, pero hay que reconocer que eso fue después de haber adquirido algo de experiencia y algo de confianza con otras dos versiones de la placa.

Componentes necesarios (coste total: menos de 1 euro si se compran a granel)

• 40 LED SMD "5730" blancos
• 40 resistencias de 100 ohmios, 1 / 4W
• 1 placa prototipo de 5x7cm. A una cara, 18x24 agujeros.
• 1 conector USB macho.

Herramientas: un soldador, soldador, pinzas.

Los LED tienen polaridad. Desde la distancia, su apariencia puede parecer simétrica, pero si la examinas de cerca, verás varias diferencias. El más útil está en el anverso amarillo: está la parte ovalada que realmente se ilumina, pero un lado contiene además una línea. Ese es el lado negativo, al igual que para los diodos, condensadores electrolíticos, etc.

Paso 3: Instrucciones de construcción

Comience 40 colocando gotas de soldadura en el lugar donde los LED se conectan a tierra. A continuación, suelde los LED con su lado negativo en la mancha de soldadura: sostenga el LED con las pinzas, derrita la mancha de soldadura y cambie el LED a la mancha líquida. Asegúrese de que en el orificio del lado positivo del LED quede algo de espacio para pasar el cable de la resistencia.

Uno por uno, monte las resistencias en la parte posterior de la placa, siguiendo el patrón regular que se muestra en la imagen. Suelde un lado al más del LED y el otro lado al centro de la placa. Corte el exceso de cables en el lado del suelo, pero déjelos en el lado positivo.

Al final, conecte también todos los cables del lado positivo. Ahora es un buen momento para probar si todos los LED funcionan. Descubrí que con el multímetro configurado en la configuración de 200 ohmios, los LED se iluminan levemente, pero lo suficientemente claramente como para ver si uno no está bien conectado. Utilice algunos de los cables sobrantes para conectar todos los puntos de ambos rieles negativos.

Ahora conecte el conector USB. Puse cuatro gotas de soldadura y soldé los cuatro pines a la placa, de modo que el conector esté bien asegurado a la placa. Visto desde arriba, el pin izquierdo es más y el pin derecho es menos, y debe estar conectado a los rieles respectivos. Los dos pines centrales son para datos y, por lo tanto, no se utilizan. La conexión al riel de tierra izquierdo debe ir desde la parte posterior para permitirle cruzar el riel positivo en el centro. ¡Ahora puede probarlo en un banco de energía y si todo se ilumina bien, ya está!

Paso 4: rendimiento

Es notoriamente difícil mostrar qué tan fuerte es una luz: la exposición automática de una cámara fotográfica significa que cuanto más fuerte es la luz, menor será la exposición. Las imágenes tomadas de la actuación de 'antorcha increíblemente brillante' son bastante decepcionantes. Sin embargo, creo que la imagen de arriba da una idea honesta: cerca es muy brillante, pero también ilumina bien a un par de metros de distancia. Fíjate también que la iluminación es muy homogénea, ya que estos LED SMD, a diferencia de los LED acrílicos, no tienen lente de enfoque.

Por último, pero no menos importante, si le gustan estas instrucciones, ¡considere votar por ellas en el concurso 'Make it Glow'!