Kinkiet LED Night City Skyline: 6 kroków (ze zdjęciami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:32

Ta instrukcja opisuje, jak zbudowałem dekoracyjny kinkiet. Chodzi o nocną panoramę miasta, z kilkoma oświetlonymi oknami w budynkach. Lampa zrealizowana jest z półprzezroczystego panelu z niebieskiej plexi z pomalowanymi na czarno sylwetkami budynku. Światło pochodzi ze 108 „okien”, które są oświetlone diodami LED w otworach w panelu. Lampa zasilana jest baterią 12V lub zasilaczem.

Krok 1: Materiały i narzędzia

- Półprzezroczysty panel z niebieskiej pleksi 50 cm x 22 cm (~20” x 9”), grubość 3 mm (0,12”)

- biały panel z pleksi 50 cm x 22 cm (~20” x 9”), grubość 3 mm (0,12”)

- 2-metrowy kanał aluminiowy 15 mm x 10 mm x 1 mm (~ 0,6” x 0,4” x 0,04”)

- Czarna farba

-Papier samoprzylepny

- dystanse plastikowe o grubości 7 mm (0,275”)

- 6 śrub M3 x 12 z łbem stożkowym

- 108 białych diod led 3 mm

- 3 NUD4001

- 3 rezystory 2,2 ohm

- drut

- przełącznik

- Zasilanie 12 V lub zasilacz

Narzędzia:

- Wiertarka

- wiertło 2,5 mm

- Kran M3

- pogłębiacz

- lutownica

- piła do metalu

Krok 2: Kilka wstępnych obliczeń

Liczbę oświetlonych okien ustaliłem głównie na podstawie charakterystyki elektrycznej rodzaju diod i zastosowanego sterownika. Diody to białe diody 3 mm, które pracują z napięciem 3,3 V i pobierają maksymalnie około 0,025 A.

W celu uzyskania stabilnego i stabilnego prądu użyłem 3 prądowego sterownika LED NUD4001.

Połączyłem diody w grupach po 3 szeregowo, 12 grup równolegle dla każdej z 3 NUD4001, co daje w sumie 3*12*3 = 108 diod, patrz schemat elektryczny poniżej.

Zgodnie ze szczegółową instrukcją zawartą w karcie katalogowej NUD4001 (https://www.onsemi.com/pub/Collateral/NUD4001-D. PDF) obliczyłem wartości elektryczne mojego obwodu (dla każdego z 3 NUDS). Arkusz danych NUD4001 zaleca całkowite rozpraszanie mocy poniżej 1,13 W, w oparciu o rozpraszanie ciepła przez obudowę SO-8 i rozmiar podkładki:

- Prąd diod: Iled = 0,025 A * 12 = 0,30 A

- Vsense: 0,7 V (patrz rysunek 2 w arkuszu danych NUD)

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

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

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

- Straty mocy na NUD4001: P = Vdrop * I out = 1,4 V * 0,30 A = 0,420 W

- Wewnętrzne rozpraszanie mocy NUD4001 (rysunek 4 w arkuszu danych, dla 12 V): 0,055 W

- Całkowite rozpraszanie mocy: Ptot = 0,420 W + 0,055 W = 0,475 W

Ponieważ nie mam tu podkładki (nudy są przylutowane do przewodów i innych elementów, ale „pływają w powietrzu”), spodziewam się mniejszego rozpraszania ciepła, więc zakładam (mam nadzieję), że wartość 0,475 W podawana przez mój układ jest wystarczająco niska aby nie uszkodzić NUD4001.

Obliczenie rezystancji daje wartość Rext = 2,33 oma. Ponieważ rezystor 2,33 oma nie jest dostępny na rynku, zastosowałem zbliżoną do niego standardową wartość, czyli 2,2 oma.

Krok 3: Realizacja panelu

Pierwszym krokiem w realizacji panelu było wybranie ładnej panoramy miasta do odtworzenia na panelu z pleksi. Po kilku poszukiwaniach w Internecie wybrałem panoramę na rys. 1.

Następnie za pomocą oprogramowania do obróbki obrazu (gimp w moim przypadku, ale każde oprogramowanie do obróbki obrazu może to zrobić) dostosowałem wymiary, aby zmieściło się na dwóch arkuszach A4 w orientacji poziomej. Obraz miał służyć jako maska do malowania budynków i wiercenia otworów na diody, więc „zbinarizowałem” go, aby był czysty czarno-biały z bardzo ostrymi krawędziami i dodałem białe plamy jako odniesienie do otworów okiennych. W końcu podzieliłem obraz na dwie części i wydrukowałem na 2 kartkach papieru samoprzylepnego (Ryc.2, Ryc.3)

Po dokładnym wycięciu wydruków przykleiłem białą część arkuszy (niebo) do panelu z pleksi, a odsłoniętą część pomalowałem czarną farbą w sprayu. Po wyschnięciu farby usunąłem biały papier samoprzylepny i przykleiłem czarną część arkuszy do malowanych budynków. Następnie, podążając za białymi plamami, wywierciłem otwory na diody i usunąłem czarny papier samoprzylepny, uważając, aby nie uszkodzić lakieru. (Zdecydowałem się wywiercić otwory po malowaniu bo inaczej farba mogłaby zatkać otwory i utrudnić zatykanie ledów).

Krok 4: lut, lut, lut

Po pomalowaniu i wywierceniu panelu zacząłem umieszczać diody w otworach, z wygiętymi i wyrównanymi pinami tak, abym mógł zlutować dodatni (dłuższy) pin jednej diody z ujemnym (krótszym) pinem kolejnej, szeregowo po 3.

Użyłem przewodów, aby zamknąć szczeliny między pinami, gdy są zbyt szerokie, oraz między pinami NUD4001 a diodami LED.

Musiałem też ułożyć szpilki i przewody tak, aby ukryć je za czarną farbą. Koniec końców wymagało to sporo lutowania (i nie jestem w tym zbyt dobry). Tak więc wszystko wydaje się dość bałaganiarskie i tak jest, ale jakoś działa;)

Krok 5: Zamknij pudełko

Ostatnim krokiem do wykończenia mojej lampy ledowej było zamocowanie drugiego panelu z pleksi z tyłu, aby chronić wszystkie obwody. Pomiędzy 2 panelami umieściłem 6 przekładek, aby zostawić wystarczająco dużo miejsca na wszystkie elementy wewnętrzne, i zrealizowałem ramę, aby wszystko było razem. Przekładkę wykonałem z kawałków złomu pleksi, które leżałem dookoła, składając 1 szt. o grubości 3 mm i 1 szt. o grubości 4 mm. Ramę zrealizowałem z 4 kawałków aluminiowego kanału o długości boków panelu, z końcami pod kątem 45°. Kanał ma szerokość wewnętrzną 13 mm (~0,5”), dlatego wykonałem przekładki o grubości 7 mm (13 mm – 2 x 3 mm dla płyt z pleksi). Następnie przykleiłem przekładki na przednim panelu, po 2 na każdym długim boku i 1 na krótszych bokach, i ułożyłem tylny panel. Z założonymi bokami ramy wykonałem od tyłu w miejscach dystansowych 6 otworów o średnicy 2,5 mm. Ponieważ chciałem, aby przednia strona ramy była czysta i bez dziur, przerwałem wiercenie, gdy otwór miał głębokość około 5-6 mm, następnie usunąłem aluminiowy kanał i wykończyłem otwór przez panele z pleksi i przekładki. Następnie nagwintowałem otwory gwintownikiem M3. Poszerzyłem również i poszerzyłem otwory w tylnej części aluminiowych kanałów na łby śrub. W lewym kanale zrobiłem otwór z boku na kabel zasilający. Na koniec zmontowałem wszystkie panele z przekładkami i aluminiowymi kanałami i przykręciłem śruby. Śruby mają długość 12 mm, więc przechodzą przez tylną ściankę, dystanse i część przedniej ścianki, ale nie dochodzą do przedniej strony kanałów ramy.

Krok 6: Widzisz światło?

Po złożeniu lampy ledowej podłączyłem włącznik do kabla zasilającego i akumulatora 12V i włączyłem lampę.

Na koniec jestem raczej zadowolony ze swojej pracy, chociaż ledy dają trochę za dużo światła, szczególnie bezpośrednio z przodu (mają wąski stożek światła, więc oglądane z boku wyglądają mniej jaskrawo). Jeśli nie zrozumiem źle arkusza danych NUD4001, jasność diod led może zostać zmniejszona, zastępując rezystory 2,2 omów wyższymi, ale na razie zachowam swoją lampę tak, jak jest.