Lámpara de pared LED Night City Skyline: 6 pasos (con imágenes)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:44

Este instructivo describe cómo construí una lámpara de pared decorativa. La idea es la de un horizonte urbano nocturno, con algunas ventanas iluminadas en los edificios. La lámpara está realizada con un panel de plexiglás azul semitransparente con las silouhettes del edificio pintadas en negro. La luz proviene de 108 “ventanas” que están iluminadas por leds fijados en orificios en el panel. La lámpara funciona con una batería de 12 V o una fuente de alimentación.

Paso 1: Materiales y herramientas

- Panel de plexiglás azul semitransparente de 50 cm x 22 cm (~ 20 "x 9"), 3 mm (0,12 ") de espesor

- panel de plexiglás blanco de 50 cm x 22 cm (~ 20 "x 9"), 3 mm (0,12 ") de espesor

- Canal de aluminio de 2 metros de 15 mm x 10 mm x 1 mm (~ 0,6”x 0,4” x 0,04”)

- Pintura negra

- Papel adhesivo

- espaciadores de plástico de 7 mm (0,275”) de grosor

- 6 tornillos de cabeza avellanada M3 x 12

- 108 leds blancos de 3 mm

- 3 NUD4001

- 3 resistencias de 2,2 ohmios

- cable

- cambiar

- Fuente de alimentación o de 12 V

Instrumentos:

- Taladro

- Broca de 2,5 mm

- Grifo M3

- avellanar

- soldador

- sierra de metal

Paso 2: algunos cálculos preliminares

He decidido el número de ventanas encendidas principalmente en función de las características eléctricas del tipo de leds y el controlador actual que utilicé. Los leds son leds blancos de 3 mm, que funcionan con 3,3 V y absorben como máximo unos 0,025 A.

Para tener una corriente constante y estable, utilicé 3 controladores LED de corriente NUD4001.

Conecté los leds en grupos de 3 en serie, 12 grupos en paralelo para cada uno de los 3 NUD4001, para un total de 3 * 12 * 3 = 108 leds, ver esquema eléctrico a continuación.

Siguiendo las instrucciones detalladas contenidas en la hoja de datos del NUD4001 (https://www.onsemi.com/pub/Collateral/NUD4001-D. PDF) calculé los valores eléctricos de mi circuito (para cada uno de los 3 NUDS). La hoja de datos de NUD4001 recomienda una disipación de potencia total inferior a 1,13 W, según la disipación de calor de la carcasa del SO-8 y el tamaño de la almohadilla:

- Corriente Leds: Iled = 0.025 A * 12 = 0.30 A

- Vsense: 0,7 V (consulte la Figura 2 en la hoja de datos NUD)

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

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

- Vdrop a través del NUD4001: Vdrop = Vin - Vsense - Vled = 12 V - 0.7 V - 9.9 V = 1.4 V

- Disipación de energía en el NUD4001: P = Vdrop * I out = 1.4 V * 0.30 A = 0.420 W

- Disipación de potencia interna de NUD4001 (Figura 4 en la hoja de datos, para 12 V): 0.055 W

- Disipación de potencia total: Ptot = 0,420 W + 0,055 W = 0,475 W

Como no tengo almohadilla aquí (los NUD están soldados a cables y otros componentes pero "flotando en el aire"), espero una disipación de calor más baja, así que supongo (espero) que el valor de 0.475 W dado por mi circuito es lo suficientemente bajo para no dañar el NUD4001.

El cálculo de la resistencia da un valor de Rext = 2,33 ohmios. Dado que una resistencia de 2,33 ohmios no está disponible comercialmente, utilicé un valor estándar cercano a ella, 2,2 ohmios.

Paso 3: Realización del panel

El primer paso en la realización del panel fue elegir un bonito horizonte de la ciudad para reproducirlo en el panel de plexiglás. Después de buscar en Internet, seleccioné el horizonte en la Fig.1.

Luego, con un software de manipulación de imágenes (gimp en mi caso, pero cualquier software de manipulación de imágenes puede hacerlo) he adaptado las dimensiones para que quepan en dos hojas A4 en orientación horizontal. La imagen debía usarse como máscara para pintar los edificios y perforar los agujeros para los leds, por lo que la "binarice" para hacerla pura en blanco y negro con bordes muy afilados y puntos blancos añadidos como referencia para los huecos de las ventanas. Finalmente dividí la imagen en dos y la imprimí en 2 hojas de papel adhesivo (Fig2, Fig3)

Después de haber cortado cuidadosamente las impresiones, pegué la parte blanca de las hojas (el cielo) en el panel de plexiglás y pinté la parte descubierta con pintura negra en aerosol. Después de que la pintura se haya secado, quité el papel adhesivo blanco y pegué la parte negra de las hojas en los edificios pintados. Luego, siguiendo las manchas blancas perforé los agujeros para los leds, y quité el papel adhesivo negro, cuidando de no dañar la pintura. (Decidí perforar los agujeros después de pintar porque de lo contrario la pintura podría tapar los agujeros y dificultar el taponamiento de los leds).

Paso 4: Soldar, Soldar, Soldar

Con el panel pintado y perforado comencé a colocar los leds en los agujeros, con los pines doblados y alineados para poder soldar el pin positivo (más largo) de un led con el pin negativo (más corto) del siguiente, en serie de 3..

Usé cables para cerrar los espacios entre los pines cuando eran demasiado anchos, y entre los pines y leds del NUD4001.

También tuve que arreglar alfileres y cables para esconderlos detrás de la pintura negra. Al final, requirió bastante soldadura (y no soy muy bueno en eso). Entonces todo parece bastante desordenado, y lo es, pero de alguna manera funciona;)

Paso 5: cierra la caja

El último paso para terminar mi lámpara LED fue arreglar un segundo panel de plexiglás en la parte posterior para proteger todos los circuitos. Entre los 2 paneles puse 6 espaciadores para dejar espacio suficiente para todos los componentes internos, y realicé un marco para mantenerlos todos juntos. Hice el espaciador a partir de trozos de plexiglás de desecho que tenía por ahí, juntando 1 pieza de 3 mm de grosor y 1 pieza de 4 mm de grosor. Realicé el marco de 4 piezas de canal de aluminio tan largo como los lados del panel, con los extremos a 45 °. El canal tiene un ancho interno de 13 mm (~ 0.5”), por lo que hice los espaciadores de 7 mm de grosor (13 mm - 2 x 3 mm para paneles de plexiglás). Luego pegué los espaciadores en el panel frontal, 2 en cada lado largo y 1 en los lados cortos, y coloqué el panel trasero. Con los lados del marco colocados, hice 6 agujeros de 2, 5 mm de diámetro, desde atrás, en las posiciones de los espaciadores. Como quería que la parte frontal del marco estuviera limpia y sin agujeros, dejé de perforar cuando el agujero tenía unos 5-6 mm de profundidad, luego quité el canal de aluminio y terminé el agujero a través de los paneles de plexiglás y los espaciadores. Luego enrosqué los agujeros con el grifo M3. También ensanché y ensanché los orificios en la parte posterior de los canales de aluminio para las cabezas de los pernos. En el canal izquierdo hice un agujero en el lateral para el cable de alimentación. Finalmente monté todos los paneles con espaciadores y canales de aluminio y atornillé los pernos. Los pernos tienen 12 mm de largo, por lo que bajan a través del panel posterior, los espaciadores y parte del panel frontal, pero no llegan al lado frontal de los canales del marco.

Paso 6: ¿Ves la luz?

Después de haber montado la lámpara led, conecté un interruptor al cable de alimentación y una batería de 12V, y encendí la lámpara.

Al final estoy bastante satisfecho con mi trabajo, aunque los leds hacen un poco de luz, sobre todo directamente delante (tienen un cono de luz estrecho, por lo que cuando se ven lateralmente se ven menos brillantes). Si no entiendo mal la hoja de datos del NUD4001, el brillo de los leds podría reducirse reemplazando las resistencias de 2, 2 ohmios por otras más altas, pero por ahora mantendré mi lámpara como está.