Memperbaiki Lampu Dorong LED: 9 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2024-01-30 11:08

Projek ini dimulakan kerana saya mempunyai lampu tekan LED di dalam almari saya yang tidak cukup terang untuk saya lihat dengan baik. Saya fikir baterinya hampir habis, tetapi ketika saya menggantinya, ia tidak akan lebih cerah! Saya fikir saya akan membuka lampu untuk melihat apa yang sedang berlaku di dalamnya, dan sama ada saya boleh menambahkan lebih banyak LED dengan lebih mudah untuk menjadikannya lebih terang. Tetapi tentu saja, LED berwarna menjadikan setiap projek lebih menyeronokkan, jadi saya memutuskan untuk menambah LED merah, hijau, dan biru sebagai gantinya. Ini seolah-olah peluang yang tepat untuk menulis sesuatu untuk Peraduan Made with Math - jika anda tidak biasa dengan Undang-Undang Ohm atau cara mengira nilai perintang yang mengehadkan semasa untuk LED, Instructable ini akan menunjukkan caranya.

Sekiranya anda mempunyai pertanyaan, jangan ragu untuk memberikan komen, dan saya akan cuba menghubungi anda!

Bekalan

• Lampu tekan bertenaga bateri, juga disebut lampu puck atau lampu tekan. Terdapat di Amazon atau di kedai perkakasan. Projek ini akan berfungsi dengan lampu LED yang lebih baru dan lampu pijar yang lebih tua.
• LED pilihan anda
• Pelbagai perintang - nilai akan bergantung pada berapa banyak bateri yang diambil cahaya anda dan LED apa yang anda pilih (menganggapnya adalah sebahagian daripada Instructable ini!)
• Playar mata jarum
• Set pemutar skru mini (kadang-kadang diperlukan untuk melepaskan cahaya)
• Besi pematerian (disyorkan)
• Multimeter (disyorkan)

Langkah 1: Lepaskan Cahaya Anda

Mulakan dengan melepaskan cahaya anda. Anda biasanya memerlukan pemutar skru mini untuk melakukan ini dengan menanggalkan penutup belakang. Di dalam ini kita dapat melihat litar sederhana yang terdiri daripada terminal bateri, butang, LED, dan perintang. Litar lampu pijar akan kelihatan serupa, tetapi tidak akan mempunyai perintang - jadi anda perlu menambahkannya jika anda beralih ke LED.

Langkah 2: Tentukan LED Apa yang Anda Mahukan, Cari Spesifikasi

Terdapat banyak jenis LED di luar sana, dan terdapat dalam pelbagai warna. Anda perlu memutuskan berapa banyak dan warna LED apa yang anda mahu gunakan. Perkara paling mudah dilakukan mungkin dengan menambahkan lebih banyak LED dengan warna yang sama secara selari. Sekiranya anda ingin menambahkan LED secara bersiri atau mencampurkan warna, anda perlu melakukan sedikit lagi matematik - tetapi itulah yang diarahkan oleh Instructable ini! Kami akan membahas setiap senario.

Setelah memutuskan LED, anda perlu melihat penurunan voltan hadapan dan penarafan arus ke hadapan. Maklumat ini biasanya terdapat di laman web tempat anda membeli LED atau dalam lembar data. LED 5mm seperti yang digambarkan di atas sangat biasa, dan biasanya mereka dinilai pada arus hadapan 20mA. Penurunan voltan hadapan berkisar antara sekitar 2V-4V dan bergantung pada warnanya.

Langkah 3: Tentukan Voltan

Sekiranya anda tidak mempunyai multimeter, maka sekurang-kurangnya anda perlu menentukan voltan ruang bateri lampu anda. Mengetahui voltan pek bateri anda diperlukan untuk mengira perintang yang menghadkan arus. Anda boleh melakukannya dengan hanya mengira bateri. Bateri AA alkali tunggal (atau AAA) memberikan kira-kira 1.5V, sedikit lebih tinggi apabila ia segar. Apabila anda menggabungkan bateri secara bersiri, voltan bertambah. Jadi dalam kes ini, dengan empat bateri AA segar, saya harus menjangkakan lebih dari 6V.

Sekiranya anda mempunyai multimeter yang berguna, tidak ada salahnya mengukur voltan juga. Lakukan ini semasa LED menyala. Dalam kes ini, anda dapat melihat bahawa saya mendapat 6.26V dari pek bateri, sementara saya turun 3.26V di atas LED dan 2.98V jatuh di atas perintang. Sangat menarik untuk diperhatikan bahawa saya menjatuhkan hampir separuh voltan saya ke atas perintang - itu banyak kuasa yang terbuang! Lebih lanjut mengenai itu kemudian. Sekiranya anda tidak mahu membaca kod warna, anda juga dapat mengukur rintangan perintang anda - lakukan ini semasa LED mati.

Sekiranya anda tidak tahu menggunakan multimeter, terdapat banyak tutorial bagus di luar sana, mengenai Instrucables dan di tempat lain. Saya buat yang ini.

Langkah 4: Mengira Perintang untuk LED Tunggal

Sebelum melangkah lebih jauh, mari terangkan cara mengira nilai perintang untuk satu LED. Perintang diatur oleh Hukum Ohm, yang menyatakan bahawa V = IR, atau

Persamaan 1: Voltan [volt] = Arus [amps] x Rintangan [ohm]

Voltan bateri anda dan penurunan voltan melintasi LED (kira-kira) tetap. Jadi dalam litar di atas, penurunan voltan merintangi perintang adalah

Persamaan 2: Vresistor = Vbatt-VLED

Memasukkannya ke Hukum Ohm untuk perintang memberi kita:

Persamaan 3: Vbatt-VLED = IR

Sekiranya kita mempunyai arus sasaran untuk LED - panggil ia ILED - maka kita tahu segala-galanya dalam Persamaan 3 kecuali rintangan. Kita boleh menyusun semula persamaan itu untuk menyelesaikan R:

Persamaan 4: R = (Vbatt-VLED) / ILED

Jadi, sebagai contoh, katakan kita mempunyai pek bateri 2xAA (yang membekalkan 3V), LED merah dengan penurunan voltan hadapan 1.8V, dan kita mahu 20mA melalui LED. Memasukkan nombor dalam persamaan 4 memberi kita:

R = (3V-1.8V) /0.02A = 60 Ω

Perintang cenderung mempunyai nilai lucu - jadi kemungkinan anda tidak mempunyai perintang 60Ω. Di situlah mengetahui bagaimana menggabungkan perintang secara bersiri dan selari sangat berguna. Walau bagaimanapun, tidak mengapa jika anda tidak mendapat tepat 20mA melalui LED - "cukup dekat" mungkin OK untuk kebanyakan aplikasi!

Akhirnya, adalah salah tanggapan umum bahawa perintang perlu hadir sebelum LED untuk menurunkan voltan atau mengehadkan arus. Itu sebenarnya tidak benar - ternyata perintang boleh diletakkan setelah LED sebagai gantinya. Tonton video yang menerangkan mengapa perkara itu berlaku di sini.

Langkah 5: Menambah Lebih Banyak LED secara Selari

Mari mulakan dengan kes yang paling mudah: anda hanya mahu menambahkan lebih banyak LED dengan warna yang sama secara selari untuk menjadikan cahaya anda lebih terang. Mungkin menggoda hanya untuk menambahkan LED secara langsung selari dengan yang ada, mengekalkan perintang tunggal. Ini berfungsi, seperti yang anda lihat dalam foto di atas - ketiga LED menyala - tetapi ada masalah! Arus melalui perintang tunggal sebenarnya tidak berubah apabila anda menambah lebih banyak LED secara selari. Oleh kerana LED selari, arus melalui perintang tunggal akan berpecah sama di antara mereka. Jadi sebelum ini, di mana saya mempunyai 20mA melalui satu LED, sekarang saya hanya memperoleh sekitar 20/3 = 6.67mA melalui setiap LED - dan mereka tidak akan sama terang!

Sebaliknya, jika anda menambahkan perintang individu secara bersiri dengan setiap LED, maka anda akan mendapat jumlah arus penuh melalui setiap LED. Kelemahannya adalah bahawa ini akan menghabiskan bateri anda tiga kali lebih cepat. Ini bukan masalah besar kerana saya memasang lampu di dalam almari, dan tidak akan sering menggunakannya.

Oleh itu, jika anda mengambil pendekatan ini, anda tidak boleh melakukan sebarang matematik - anda hanya memerlukan beberapa lagi perintang yang sama. Dalam kes saya, saya mempunyai perintang 100Ω dan LED putih - saya hanya memerlukan dua lagi untuk mendapatkan tiga LED secara selari. (Malangnya saya lupa mengambil gambar langkah itu, sebelum saya beralih ke LED berwarna).

Langkah 6: Tambahkan Lebih Banyak LED dalam Siri

Bagaimana dengan menambahkan lebih banyak LED secara bersiri? Pilihan ini berfungsi jika voltan pek bateri anda cukup tinggi. LED tidak akan menyala sama sekali jika voltan pek bateri berada di bawah penurunan voltan hadapan yang diperlukan. Sama seperti dengan bateri, apabila anda menggabungkan LED secara bersiri, voltan mereka bertambah. Dalam kes saya, LED putih saya mempunyai penurunan voltan 3.4V, jadi meletakkan dua seri memerlukan 6.8V - lebih banyak daripada yang diberikan oleh pek bateri saya. Tetapi, sebagai contoh, anda boleh melakukannya dengan dua (atau tiga) LED merah. Sekiranya setiap LED merah mengalami penurunan voltan 2V dan anda mahukan arus 20mA, itu akan memberi anda nilai perintang R = (6 - 4) / 0,02 = 100Ω. Bandingkan dengan hanya meletakkan satu LED merah di litar: R = (6 - 2) / 0.02 = 200Ω. Dengan menambahkan LED kedua secara bersiri, anda telah mengurangkan ukuran perintang - tetapi anda masih melukis 20mA, jadi anda tidak akan menghabiskan bateri lebih cepat! Anda telah menjadikan litar lebih cekap kerana anda mengeluarkan daya yang lebih sedikit pada perintang. Itu membawa persamaan lain - untuk perintang, kuasa sama dengan rintangan kuasa dua kali arus, atau

P = I ^ 2 * R

Jadi 20mA melalui perintang 200Ω menghilang 80mW, sedangkan 20mA melalui perintang 100Ω hanya menghamburkan 40mW.

(sekali lagi, maaf bahawa saya tidak mempunyai gambar contoh ini - saya pergi ke LED berwarna secara selari)

Langkah 7: Mencampurkan LED Warna Berbeza

Sekiranya anda ingin mencampurkan LED warna yang berbeza, anda mempunyai dua pilihan:

• Kabelkan secara bersiri - ini berfungsi selagi penurunan voltan di seluruh LED kurang daripada voltan pek bateri (lihat langkah sebelumnya).
• Wire mereka secara selari, masing-masing dengan perintang mereka sendiri - dengan andaian anda mahu semua LED mempunyai arus yang sama sehingga mereka akan menjadi kecerahan yang sama, anda hanya mengira nilai perintang secara berasingan untuk setiap LED, memandangkan penurunan voltan hadapannya.

Kadang-kadang lebih mudah untuk prototaip litar seperti ini di papan roti terlebih dahulu (jika anda tidak tahu bagaimana menggunakan papan roti, lihat tutorial ini). Sekali lagi, anda mungkin tidak mempunyai nilai perintang yang tepat yang anda mahukan, jadi anda boleh bermain dengan kombinasi yang berbeza secara bersiri / selari untuk menyesuaikan kecerahan anda. Dalam kes ini, saya mempunyai pek bateri 4xAA yang menyediakan kira-kira 6V, dan LED merah, hijau, dan biru dengan penurunan voltan masing-masing sekitar 2V, 2V, dan 3V. Itu memberi saya nilai perintang R = (6-2) /0.02 = 200Ω untuk LED merah dan hijau, dan 150Ω untuk LED biru. Saya tidak mempunyai nilai yang tepat, tetapi saya dapat membuat perintang 200Ω dengan menggabungkan dua perintang 100Ω secara bersiri, dan saya dapat "cukup dekat" dengan perintang 150Ω dengan menggabungkan perintang 100Ω dan perintang 47Ω dalam siri.

Langkah 8: Menambah LED dalam Siri DAN Selari

Rasa berani dan ingin menjadikan perkara ini BENAR-BENAR terang? Tambahkan LED dalam siri DAN selari! Sekali lagi, ingat bahawa untuk menambahkan LED secara bersiri, voltan bateri anda perlu lebih tinggi daripada jumlah penurunan voltan LED; dan jika anda menambahkan LED secara selari, bateri akan habis dengan lebih cepat. Lakukan pengiraan yang berasingan untuk nilai perintang untuk setiap set LED secara bersiri.

Langkah 9: Letakkan Kembali Bersama

Melakukan prototaip pada papan roti, dengan klip buaya, atau dengan membengkokkan plumbum bersama dengan tang adalah cara yang baik untuk mencuba kombinasi LED / perintang yang berbeza sebelum anda menyelesaikan reka bentuk anda. Apabila anda selesai, menyolder LED dan perintang bersama akan membantu menahannya di tempat semasa anda memasang kembali cahaya. Sebilangan pita atau gam panas juga dapat membantu mengelakkannya bergerak. Dengan LED merah-hijau-biru, saya terpaksa membongkar dan memasangnya semula beberapa kali sehingga LED disusun sedemikian rupa sehingga memberi kesan merata untuk ketiga-tiga warna. Produk akhir di sini mungkin tidak akan sangat berguna di almari saya, tetapi ia pasti kelihatan lebih sejuk!

Naib Johan dalam Peraduan Made with Math