Soporte de pantalla de cristal fluorescente: 5 pasos (con imágenes)

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

Cuando me gradué de la universidad, estaba trabajando en un experimento para la detección directa de materia oscura llamado CRESST. Este experimento utiliza detectores de partículas basados en cristales centelleantes de tungstato de calcio (CaWO4). Todavía tengo un cristal roto como recuerdo y siempre quise construir un soporte de exhibición que excitara la fluorescencia del cristal.

Me doy cuenta de que la gente probablemente no copiará esta versión exacta ya que los cristales de tungstato de calcio no están disponibles comercialmente y también los LED UVC que utilicé son bastante caros. Sin embargo, podría ser útil si planea construir un soporte de exhibición para otros minerales fluorescentes como el ámbar o la fluorita.

Paso 1: Reúna los materiales

• cristal fluorescente CaWO4
• caja de proyecto pequeño (p. ej., conrad.de)
• LED UVC de 278 nm (por ejemplo, Crystal IS)
• LED de estribor (PCB con núcleo de metal) (por ejemplo, Lumitronix)
• almohadilla térmica (por ejemplo, Lumitronix)
• disipador de calor (por ejemplo, Lumitronix)
• módulo de intensificación (por ejemplo, ebay.de)
• Controlador de impulso LED (por ejemplo, ebay.de)
• Batería LiPo (por ejemplo, ebay.de)
• interruptor deslizante
• Resistencia SMD 1206 de 0,82 ohmios

La fluorescencia en tungstato de calcio puede excitarse a longitudes de onda <280 nm. Esto está bastante lejos en los rayos UV y los LED en esta longitud de onda suelen ser bastante caros (~ 150 $ / pc). Afortunadamente, obtuve algunos LED SMD de 278 nm gratis, ya que quedaron muestras de ingeniería de la empresa en la que trabajo. Este tipo de LED se suelen utilizar para la desinfección.

ADVERTENCIA: la luz ultravioleta puede causar daños en los ojos y la piel. Asegúrese de tener la protección adecuada, p. Ej. Gafas UV

De acuerdo con la hoja de especificaciones, los LED tienen una potencia de salida óptica de ~ 25 mW, una corriente de funcionamiento de 300 mA y un voltaje directo alto de ~ 12 V. Dado que esto significa que los LED disipan aproximadamente 3 W de calor, deben montarse en un disipador de calor adecuado. Por lo tanto, compré un PCB con núcleo de metal (estribor) con el espacio adecuado, una almohadilla térmica y un pequeño disipador de calor. Como los LED pueden dañarse fácilmente por corrientes demasiado altas, deben funcionar con un controlador de corriente constante. Obtuve una placa de controlador de refuerzo de corriente constante muy barata basada en el XL6003 IC que también aumenta el voltaje de salida. Según la hoja de datos, el voltaje de salida no debe ser superior al doble del voltaje de entrada. Sin embargo, como quería alimentar todo desde una batería LiPo de 3,7 V, agregué otro convertidor elevador que aumenta el voltaje de la batería a ~ 6 V antes del controlador LED. La corriente de salida del controlador LED se establece mediante dos resistencias SMD conectadas en paralelo en la placa. Según la hoja de datos XL6003, la corriente está dada por I = 0.22 V / Rs. Por defecto, hay dos resistencias de 0,68 ohmios conectadas en paralelo, lo que equivale a ~ 650 mA. Para reducir la corriente, tuve que reemplazar estas resistencias con una resistencia de 0,82 ohmios que dará ~ 270 mA.

Paso 2: Montaje del LED

En el siguiente paso, soldé el LED a estribor. Como ya se mencionó, es importante obtener una placa de circuito impreso con el mismo tamaño que su LED. Soldar en una PCB con núcleo de metal puede ser difícil ya que la placa disipa el calor bastante bien. Para facilitar la soldadura, se recomienda colocar la PCB en una placa calefactora, pero también me las arreglé para prescindir de ella. El LED debe estar acoplado a la placa con pasta térmica. Después de soldar, conecté el estribor al disipador de calor usando la almohadilla térmica.

Paso 3: conecte la electrónica

Pegué todos los componentes electrónicos a la placa inferior de mi caja. Tenga en cuenta que el disipador de calor se calienta bastante, por lo que es útil usar un pegamento que pueda soportar altas temperaturas. La batería se conecta al módulo elevador que aumenta el voltaje a aproximadamente 6 V. Luego, la salida se conecta al controlador de refuerzo LED que está conectado al LED. Se agregó un interruptor deslizante después de la batería, pero es posible que desee soldar solo después de haber montado el interruptor deslizante en el siguiente paso.

Paso 4: modificar el gabinete

Hice algunas modificaciones al adjunto usando mi herramienta dremel. Se colocó un orificio en forma de hendidura en la parte superior para que saliera la luz LED. Además, coloco unas aberturas en el lateral para ventilación. Se hizo otro agujero para el interruptor deslizante que se fijó con pegamento caliente. No estoy muy contento con el aspecto del recinto, ya que los agujeros se ven bastante ásperos. Afortunadamente, la mayoría de ellos no son visibles. La próxima vez probablemente haga una caja personalizada con un cortador láser.

Paso 5: ¡Terminado

Después de cerrar el recinto se terminó el proyecto. El cristal se puede colocar en la hendidura en la parte superior y es excitado por el LED desde abajo. La emisión de fluorescencia es bastante brillante. Tenga en cuenta que toda la luz realmente proviene del cristal, ya que la luz UVC es invisible.

La construcción ciertamente se puede mejorar de varias maneras. En primer lugar, la gestión térmica del LED no es excelente y el disipador de calor se calienta bastante. Esto se debe a que hay muy poca ventilación ya que el disipador de calor se montó dentro del gabinete. Hasta ahora no me atrevía a hacer funcionar el LED más de unos minutos. En segundo lugar, me gustaría hacer un recinto mejor la próxima vez usando una caja de corte láser personalizada hecha de acrílico negro. Además, se puede agregar un módulo de cargador LiPo con conector microUSB para que no necesite abrir la caja para recargar.