LED -es nyomólámpa utólagos felszerelése: 9 lépés (képekkel)

2024 Szerző: John Day | [email protected]. Utoljára módosítva: 2024-01-30 09:41

Ez a projekt azért indult, mert a szekrényemben volt egy LED -es lámpa, amely nem volt elég fényes ahhoz, hogy jól lássak. Azt hittem, az elemek kezdenek lemerülni, de amikor kicseréltem, nem lett fényesebb! Úgy gondoltam, kinyitom a fényt, hogy lássam, mi folyik odabent, és hogy könnyen hozzáadhatok -e még néhány LED -et, hogy világosabb legyen. De természetesen a színes LED -ek minden projektet szórakoztatóbbá tesznek, ezért úgy döntöttem, hogy piros, zöld és kék LED -eket adok hozzá. Ez tökéletes alkalomnak tűnt, hogy írjon valamit a Made with Math Contest versenyre - ha nem ismeri az Ohm -törvényt, vagy nem tudja kiszámítani az áramkorlátozó ellenállás értékét egy LED -hez, akkor ez az Instructable megmutatja, hogyan.

Ha bármilyen kérdése van, ne habozzon megjegyzést írni, és megpróbálok válaszolni!

Kellékek

• Akkumulátoros lámpa, más néven koronglámpa vagy csapfény. Elérhető az Amazon -on vagy a hardverboltokban. Ez a projekt mind az újabb, mind a régebbi izzólámpákkal működik.
• Az Ön által választott LED -ek
• Vegyes ellenállások - az értékek attól függenek, hogy hány elemet vesz igénybe a fény, és milyen LED -eket választ (a kitalálás része ennek az utasításnak!)
• Tű orrfogó
• Mini csavarhúzó készlet (néha szükség van a fény szétszedésére)
• Forrasztópáka (ajánlott)
• Multiméter (ajánlott)

1. lépés: Szerelje szét a fényt

Kezdje a fény szétszerelésével. Ehhez általában szükség van egy mini csavarhúzóra a hátlap eltávolításával. Ezen belül egy egyszerű áramkört láthatunk, amely az akkumulátor kivezetéseiből, egy gombból, egy LED -ből és egy ellenállásból áll. Az izzólámpa -áramkör hasonlóan fog kinézni, de nem lesz ellenállása - tehát hozzá kell adnia egyet, ha LED -ekre vált.

2. lépés: Döntse el, milyen LED -eket szeretne, keresse meg a specifikációkat

Sok különböző típusú LED létezik, és mindegyik különböző színben kapható. El kell döntenie, hogy hány és milyen színű LED -et szeretne használni. A legegyszerűbb dolog valószínűleg az, ha párhuzamosan további azonos színű LED -eket ad hozzá. Ha sorozatosan szeretne LED -eket hozzáadni vagy színeket keverni, akkor kicsit többet kell matekoznia - de ez az Instructable erre való! Minden forgatókönyvet áttekintünk.

Miután eldöntötte a LED -eket, meg kell néznie a feszültségcsökkenést és az előremenő áramot. Ez az információ általában elérhető azon a webhelyen, ahol a LED -eket vásárolta, vagy az adatlapon. A fenti képhez hasonló 5 mm -es LED -ek nagyon gyakoriak, és jellemzően 20 mA előremenő áramra vannak méretezve. Az előremenő feszültségcsökkenés körülbelül 2V-4V között változik, és a színtől függ.

3. lépés: Határozza meg a feszültségeket

Ha nincs multimétere, akkor legalább meg kell határoznia a lámpa elemtartójának feszültségét. Az áramkorlátozó ellenállás kiszámításához szükséges az akkumulátor feszültségének ismerete. Ezt megteheti az elemek számolásával. Egyetlen alkáli AA (vagy AAA) elem körülbelül 1,5 V feszültséget biztosít, frissen kicsit magasabb. Ha az akkumulátorokat sorba kapcsolja, a feszültség összeadódik. Tehát ebben az esetben négy friss AA elemmel alig több mint 6 V -ra kell számítani.

Ha kéznél van multiméter, nem árt a feszültségek mérése is. Tegye ezt, amíg a LED világít. Ebben az esetben láthatja, hogy 6,26 V feszültséget kapok az akkumulátorból, míg 3,26 V -os csökkenés van a LED -en, és 2,98 V -os csökkenés az ellenálláson. Érdekes megjegyezni, hogy a feszültség majdnem felét lecsökkentem az ellenálláson - ez sok elpazarolt energia! Erről majd később. Ha nincs kedve olvasni a színkódot, akkor az ellenállás ellenállását is megmérheti - ezt akkor végezze, amikor a LED nem világít.

Ha nem tudja, hogyan kell használni a multimétert, rengeteg jó oktatóanyag található az Instrucables -en és máshol. Én ezt készítettem.

4. lépés: Az ellenállás kiszámítása egyetlen LED -hez

Mielőtt továbbmennénk, magyarázzuk el, hogyan kell kiszámítani az ellenállás értékét egyetlen LED -hez. Az ellenállást az Ohm -törvény szabályozza, amely szerint V = IR, ill

1. egyenlet: Feszültség [volt] = áram [amper] x ellenállás [ohm]

Az akkumulátor feszültsége és a feszültségcsökkenés a LED -en (megközelítőleg) állandó. Tehát a fenti áramkörben az ellenállás feszültségcsökkenése

2. egyenlet: Ellenállás = Vbatt-VLED

Ha ezt bekapcsoljuk az ellenállás Ohm -törvényébe, akkor ezt kapjuk:

3. egyenlet: Vbatt-VLED = IR

Ha van egy céláram a LED -hez - hívjuk ILED -nek -, akkor a 3. egyenletben mindent tudunk, kivéve az ellenállást. Ezt az egyenletet átrendezhetjük az R megoldásához:

4. egyenlet: R = (Vbatt-VLED)/ILED

Tegyük fel például, hogy van egy 2xAA elemcsomagunk (amely 3 V -ot táplál), egy piros LED, 1,8 V előremenő feszültségcsökkenéssel, és 20 mA -t szeretnénk a LED -en keresztül. Ha összekapcsoljuk a számokat a 4. egyenletben, akkor a következőket kapjuk:

R = (3V-1.8V) /0.02A = 60 Ω

Az ellenállások általában vicces értékeket képviselnek - így nem valószínű, hogy nincs 60Ω -os ellenállás. Ebben az esetben jól jön, ha tudjuk, hogyan lehet sorban és párhuzamosan kombinálni az ellenállásokat. Azonban rendben van, ha nem kap pontosan 20 mA -t a LED -en keresztül - az "elég közel" valószínűleg megfelelő a legtöbb alkalmazáshoz!

Végezetül gyakori tévhit, hogy az ellenállásnak a LED előtt kell lennie ahhoz, hogy csökkentse a feszültséget vagy korlátozza az áramot. Ez valójában nem igaz - kiderül, hogy az ellenállást a LED után lehet elhelyezni. Nézzen meg egy videót, amely elmagyarázza, miért igaz ez itt.

5. lépés: További LED -ek hozzáadása párhuzamosan

Kezdjük a legegyszerűbb esettel: csak több azonos színű LED -et szeretne hozzáadni párhuzamosan, hogy fényesebb legyen. Csábító lehet, ha a LED -eket közvetlenül a meglévővel párhuzamosan kell hozzáadni, megtartva az egyetlen ellenállást. Ez működik, amint az a fenti fényképeken is látható - mindhárom LED világít -, de van egy probléma! Az egyetlen ellenálláson átfolyó áram valójában nem változik, ha párhuzamosan több LED -et ad hozzá. Mivel a LED -ek párhuzamosan vannak, az ellenálláson átfolyó áram egyenletesen oszlik meg közöttük. Tehát korábban, ahol 20 mA volt egyetlen LED -en keresztül, most csak körülbelül 20/3 = 6,67 mA -t kapok minden LED -en keresztül - és nem lesznek olyan fényesek!

Ehelyett, ha minden LED -hez egy soros ellenállást ad hozzá, akkor minden LED -en keresztül megkapja a teljes áramot. Hátránya, hogy ez háromszor olyan gyorsan lemeríti az akkumulátort. Ez az én esetemben nem nagy dolog, mert a lámpát egy szekrénybe szereltem, és nem fogom olyan gyakran használni.

Tehát ha ezt a megközelítést választja, akkor elkerülte a matematikát - csak még néhány ilyen ellenállás kell. Az én esetemben van egy 100Ω -os ellenállásom és egy fehér LED -em - csak kettőre van szükségem mindegyikhez, hogy összesen három LED -et kapjak párhuzamosan. (Sajnos elfelejtettem lefényképezni ezt a lépést, mielőtt átváltottam a színes LED -ekre).

6. lépés: További LED -ek hozzáadása sorozatban

Mi lenne, ha további LED -eket adnánk sorba? Ez az opció akkor működik, ha az akkumulátor feszültsége elég magas. A LED -ek egyáltalán nem kapcsolnak be, ha az akkumulátor feszültsége a szükséges előremenő feszültségesés alatt van. Akárcsak az akkumulátoroknál, ha sorba kapcsolja a LED -eket, azok feszültsége is növekszik. Az én esetemben a fehér LED -em feszültségcsökkenése 3,4 V, tehát kettő sorba helyezése 6,8 V -ot igényel - ez több, mint az akkumulátorom. Azonban például megteheti két (vagy akár három) piros LED -del. Ha minden piros LED 2 V feszültségcsökkenést mutat, és 20 mA áramot szeretne, akkor az R = (6 - 4) / 0,02 = 100Ω ellenállásértéket kap. Hasonlítsa össze ezt azzal, hogy csak egy piros LED -et helyez az áramkörbe: R = (6 - 2) / 0,02 = 200Ω. Egy soros második LED hozzáadásával jelentősen csökkentette az ellenállás méretét - de még mindig csak 20 mA -t húz, így nem meríti le gyorsabban az akkumulátort! Hatékonyabbá tette az áramkört, mert kevesebb energiát veszít el az ellenállásban. Ez egy másik egyenletet hoz létre - egy ellenállás esetén a teljesítmény megegyezik az aktuális négyzetszeres ellenállással, vagy

P = I^2*R

Tehát a 200 mA -es ellenálláson keresztüli 20 mA 80 mW -ot, míg a 100Ω -os ellenállás 20 mA -t csak 40 mW -ot oszlat el.

(ismét elnézést, hogy nincs képem erről a példáról - párhuzamosan a színes LED -ekhez mentem)

7. lépés: Különböző színű LED -ek keverése

Ha különböző színű LED -eket szeretne keverni, akkor két lehetősége van:

• Csatlakoztassa őket sorba - ez addig működik, amíg a LED -ek teljes feszültségcsökkenése kisebb, mint az akkumulátor feszültsége (lásd az előző lépést).
• Húzza őket párhuzamosan, mindegyik saját ellenállással - feltéve, hogy azt szeretné, hogy az összes LED azonos áramerősségű legyen, tehát azonos fényerősségű legyen, csak külön kell kiszámítani az ellenállás értékét minden egyes LED -hez, figyelembe véve az előremenő feszültségesést.

Néha könnyebb először prototípust készíteni az ilyen áramkörökről egy kenyérszennyező táblán (ha nem tudja, hogyan kell használni a kenyérlapot, nézze meg ezt az oktatóanyagot). Ismét előfordulhat, hogy nem rendelkezik a kívánt ellenállási értékekkel, így sorban/párhuzamosan különböző kombinációkkal játszhat a fényerő finomhangolásához. Ebben az esetben van egy 4xAA elemcsomagom, amely körülbelül 6 V -ot, és piros, zöld és kék LED -eket tartalmaz, amelyek feszültségcsökkenése körülbelül 2 V, 2 V és 3 V. Ez azt jelenti, hogy az ellenállás értéke R = (6-2) /0,02 = 200Ω a piros és zöld LED-eknél, és 150Ω a kék LED-nél. Nincsenek elérhető pontos értékeim, de létre tudok hozni egy 200Ω -os ellenállást, ha két 100Ω -os ellenállást sorba kapcsolok, és "elég közel" tudok lenni egy 150Ω -os ellenálláshoz, ha 100Ω -os és 47Ω -os ellenállást sorba kapcsolok.

8. lépés: LED -ek hozzáadása sorozatban és párhuzamosan

Kalandosnak érzed magad, és szeretnéd igazán fényessé tenni ezt a dolgot? Adjon hozzá LED -eket sorban ÉS párhuzamosan! Ismét ne feledje, hogy a soros LED -ek hozzáadásához az akkumulátor feszültségének magasabbnak kell lennie, mint a LED -es feszültségcsökkenések összege; és ha párhuzamosan LED -eket ad hozzá, akkor gyorsabban lemerül az akkumulátor. Végezzen külön számítást az ellenállás értékére minden soros LED -készlethez.

9. lépés: Állítsd össze újra

A prototípus készítése kenyérsütő táblán, aligátorkapcsokkal vagy a vezetékek hajlításával fogóval együtt jó módszer a különböző LED/ellenállás kombinációk kipróbálására, mielőtt véglegesíti a tervezést. Ha kész, a LED -ek és az ellenállások összeforrasztása segít a helyükön tartani őket, amikor összeszereli a fényt. Néhány szalag vagy forró ragasztó is megakadályozhatja a mozgást. A piros-zöld-kék LED-ekkel néhányszor szétszereltem és összeszereltem, amíg a LED-eket úgy rendeztem el, hogy egyenletesen szórt hatást keltsenek mindhárom színnek. Az itteni végtermék valószínűleg nem lesz túl hasznos a szekrényemben, de biztosan sokkal hűvösebben néz ki!

Második helyezett a Made with Math versenyben