Angstrom - een afstembare LED-lichtbron - Ajarnpa

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-01-30 11:17

Angstrom is een 12-kanaals afstembare LED-lichtbron die kan worden gebouwd voor minder dan £ 100. Het beschikt over 12 PWM-gestuurde LED-kanalen die 390nm-780nm overspannen en biedt zowel de mogelijkheid om meerdere kanalen te mixen tot een enkele 6 mm vezelgekoppelde uitgang als de mogelijkheid om een of alle kanalen tegelijkertijd uit te voeren naar individuele 3 mm vezeluitgangen.

Toepassingen zijn onder meer microscopie, forensisch onderzoek, colorimetrie, documentscanning etc. U kunt eenvoudig het spectrum van verschillende lichtbronnen simuleren, zoals compacte fluorescentielampen (CFL).

Bovendien zouden de lichtbronnen kunnen worden gebruikt voor interessante theatrale lichteffecten. De stroomkanalen zijn meer dan geschikt voor extra LED's met een hogere nominale voeding, en de meerdere golflengten creëren een prachtig en uniek veelkleurig schaduweffect dat normale witte of RGB LED-bronnen niet kunnen dupliceren. Het is een hele regenboog in een doos!.

Stap 1: Benodigde onderdelen - plint, voeding, controller en led-montage

Plint: De unit is gemonteerd op een houten basis, ongeveer 600 mm x 200 mm x 20 mm. Bovendien wordt een houten blok met spanningsontlasting 180 mm X 60 mm X 20 mm gebruikt om de optische vezels uit te lijnen.

Een 5V 60W voeding is aangesloten op het lichtnet via een gezekerde IEC-stekker, voorzien van een 700mA zekering, en een kleine tuimelschakelaar van minimaal 1A 240V wordt gebruikt als de hoofdschakelaar.

De hoofdprintplaat is gemaakt van standaard met fenol bekleed stripboard met een pitch van 0,1 inch. In het prototype meet dit bord ongeveer 130 mm x 100 mm. Een optioneel tweede bord van ongeveer 100 mm x 100 mm werd op het prototype gemonteerd, maar dit is alleen bedoeld voor extra circuits, zoals signaalverwerkingslogica voor spectroscopie enz. en is niet vereist voor de basiseenheid.

De belangrijkste LED-assemblage bestaat uit 12 ster-LED's van 3 W, elk met een andere golflengte. Deze worden in meer detail besproken in de sectie over de LED-assemblage hieronder.

De LED's zijn gemonteerd op twee aluminium koellichamen die in het prototype 85 mm x 50 mm x 35 mm diep waren.

Een Raspberry Pi Zero W wordt gebruikt om het apparaat te besturen. Het is uitgerust met een header en wordt aangesloten op een bijpassende 40-pins aansluiting op de hoofdprintplaat.

Stap 2: Benodigde onderdelen: LED's

De 12 LED's hebben de volgende centrale golflengten. Het zijn 3W ster-LEDS met een 20 mm koellichaambasis.

390nm410nm 440nm460nm500nm520nm560nm580nm590nm630nm660nm780nm

Alle behalve de 560nm-eenheid waren afkomstig van FutureEden. De 560nm-eenheid is afkomstig van eBay omdat FutureEden geen apparaat heeft dat deze golflengte dekt. Houd er rekening mee dat dit apparaat vanuit China wordt verzonden, dus houd rekening met levertijd.

De LED's worden met Akasa thermische tape aan het koellichaam bevestigd. Snijd vierkanten van 20 mm en plak dan eenvoudig de ene kant op de LED en de andere op het koellichaam, zorg ervoor dat u de instructies van de fabrikant volgt over welke kant van de tape naar het LED-koellichaam gaat.

Stap 3: Benodigde onderdelen: LED-besturingscircuits

Elk LED-kanaal wordt aangestuurd vanaf een GPIO-pin op de Raspberry Pi. PWM wordt gebruikt om de LED-intensiteit te regelen. Een vermogens-MOSFET (Infineon IPD060N03LG) stuurt elke LED aan via een vermogensweerstand van 2 W om de LED-stroom te beperken.

De waarden van R4 voor elk apparaat en de gemeten stroom worden hieronder weergegeven. De weerstandswaarde verandert omdat de spanningsval over de kortere golflengte LED's groter is dan voor de langere golflengte LED's. R4 is een weerstand van 2W. Het zal tijdens het gebruik behoorlijk warm worden, dus zorg ervoor dat u de weerstanden uit de buurt van het controllerbord monteert en de kabels lang genoeg houdt zodat het weerstandslichaam minstens 5 mm van het bord verwijderd is.

De Infineon-apparaten zijn goedkoop verkrijgbaar op eBay en worden ook op voorraad gehouden door leveranciers zoals Mouser. Ze hebben een nominaal vermogen van 30V 50A, wat een enorme marge is, maar ze zijn goedkoop en gemakkelijk om mee te werken, aangezien het DPAK-apparaten zijn en daarom gemakkelijk met de hand te solderen. Als u apparaten wilt vervangen, zorg er dan voor dat u er een kiest met de juiste stroommarges en met een poortdrempel zodat bij 2-2,5 V het apparaat volledig aan is, aangezien dit overeenkomt met de logische niveaus (3,3 V max) die beschikbaar zijn via de Pi GPIO pinnen. De gate/source-capaciteit is 1700pf voor deze apparaten en elke vervanging zou ongeveer dezelfde capaciteit moeten hebben.

Het snubbernetwerk over de MOSFET (10nF-condensator en 10 ohm 1/4W-weerstand) moet de stijg- en daaltijden regelen. Zonder deze componenten en de poortweerstand van 330 ohm was er sprake van rinkelen en doorschieten op de uitgang, wat had kunnen leiden tot ongewenste elektromagnetische interferentie (EMI).

Tabel met weerstandswaarden voor R4, de 2W vermogensweerstand

385nm 2,2 ohm 560mA415nm 2,7 ohm 520mA440nm 2,7 ohm 550mA 460nm 2,7 ohm 540mA 500nm 2,7 ohm 590mA 525nm 3,3 ohm 545mA 560nm 3,3 ohm 550mA 590nm 3,9 ohm 570 ohmA 610nm 3.980 ohm 610nm

Stap 4: Benodigde onderdelen: glasvezel en combiner

De LED's zijn via 3 mm kunststofvezel gekoppeld aan een optische combiner. Dit is verkrijgbaar bij een aantal leveranciers, maar de goedkopere producten kunnen overmatige demping hebben bij korte golflengten. Ik kocht wat glasvezel op eBay, wat uitstekend was, maar wat goedkopere vezels op Amazon, die een aanzienlijke demping hadden rond de 420 nm en lager. De vezel die ik van eBay kocht, was van deze bron. 10 meter zou voldoende moeten zijn. U hebt slechts 4 meter nodig om de LED's te koppelen, uitgaande van een lengte van 12 x 300 mm, maar een van de opties bij het bouwen van dit apparaat is om ook individuele golflengten te koppelen aan een uitgangsvezel van 3 mm, dus het is handig om extra te hebben voor deze optie.

www.ebay.co.uk/itm/Fibre-Optic-Cable-0-25-…

De uitgangsvezel is een flexibele 6 mm-vezel die is omhuld met een stevige kunststof buitenmantel. Het is vanaf hier verkrijgbaar. Een lengte van 1 meter zal in de meeste gevallen waarschijnlijk voldoende zijn.

www.starscape.co.uk/optical-fibre.php

De optische combiner is een taps toelopende plastic lichtgeleider die is gemaakt van een stuk van 15 x 15 mm vierkante staaf, gesneden tot ongeveer 73 mm en geschuurd zodat het uitvoeruiteinde van de geleider 6 mm x 6 mm is.

Nogmaals, merk op dat sommige soorten acryl overmatige demping kunnen hebben bij korte golflengten. Helaas is het moeilijk om te bepalen wat je gaat krijgen, maar de hengel uit deze bron werkte goed

www.ebay.co.uk/itm/SQUARE-CLEAR-ACRYLIC-RO…

De staaf uit deze bron had echter een overmatige demping en was bijna volledig ondoorzichtig voor 390 nm UV-licht.

www.ebay.co.uk/itm/Acrylic-Clear-Solid-Squ…

Stap 5: Benodigde onderdelen: 3D-geprinte onderdelen

Sommige onderdelen zijn 3D geprint. Zij zijn

De LED-vezeladapters

De vezel montageplaat

De (optionele) fiber output adapter (voor individuele outs). Hierbij is alleen de fiber montageplaat opnieuw bedrukt.

De montageplaat van de optische koppeling

Alle onderdelen zijn gedrukt in standaard PLA, behalve de glasvezeladapters. Ik raad PETG hiervoor aan omdat PLA te veel verzacht; de LED's worden behoorlijk warm.

Alle STL's voor deze onderdelen zijn opgenomen in de bijgevoegde bestanden voor het project. Zie de stap over het configureren van de Raspberry Pi voor het zipbestand dat alle projectactiva bevat.

Print de glasvezeladapters voor de LED's met 100% vulling. De andere kunnen bedrukt worden met 20% vulling.

Alle onderdelen werden geprint met een laaghoogte van 0,15 mm met een standaard 0,4 mm-spuitmond bij 60 mm/sec op een Creality Ender 3 en ook een Biqu Magician. Elke goedkope 3D-printer zou het werk moeten doen.

De onderdelen moeten allemaal verticaal worden afgedrukt met de gaten naar boven gericht - dit geeft de beste precisie. U kunt ondersteuningen voor hen overslaan; hierdoor ziet de montageplaat van de hoofdkoppeling er een beetje rafelig uit aan de achterrand, maar dit is slechts cosmetisch; een vleugje schuurpapier zal het opruimen.

Belangrijk: druk de glasvezelmontageplaat (en de optionele tweede kopie ervan voor de individuele glasvezeluitgangsadapter) af op een schaal van 1,05, d.w.z. 5% vergroot. Dit zorgt ervoor dat de gaten voor de vezel voldoende speling hebben.

Stap 6: De hoofdcontrollerkaart monteren

De controllerkaart is gemaakt van standaard koperen stripboard (ook wel veroboard genoemd). Ik neem geen gedetailleerde lay-out op omdat het bordontwerp waarmee ik eindigde een beetje slordig werd omdat ik componenten zoals het snubber-netwerk moest toevoegen die ik oorspronkelijk niet had gepland. De bovenkant van het bord, hierboven gedeeltelijk gebouwd, heeft de vermogensweerstanden en de aansluiting voor de Raspberry Pi. Ik heb een haakse header voor de Pi gebruikt, zodat deze haaks op het hoofdbord staat, maar als je een normale rechte header gebruikt, zit deze in plaats daarvan gewoon evenwijdig aan het bord. Het zal op die manier iets meer ruimte innemen, dus plan dienovereenkomstig.

Veropins werden gebruikt om draden op het bord aan te sluiten. Voor het uitsnijden van sporen is een kleine spiraalboor handig. Gebruik voor de Pi-socket een scherp mes om de sporen te snijden, omdat je geen extra gat hebt tussen de twee sets socket-pinnen.

Let op de dubbele rij 1 mm koperdraad. Dit is om een pad met lage impedantie te bieden voor de bijna 7 ampère stroom die de LED's op vol vermogen verbruiken. Deze draden gaan naar de bronterminals van de vermogens-MOSFET's en vandaar naar aarde.

Er is slechts een kleine 5V-draad op dit bord die de Pi van stroom voorziet. Dit komt omdat de 5V-hoofdvoeding naar de anodes van de LED's gaat, die via een standaard PC IDE-schijfkabel op een tweede bord in mijn prototype zijn aangesloten. U hoeft dit echter niet te doen en kunt ze gewoon rechtstreeks aansluiten op een aansluiting op het eerste bord. In dat geval voert u een dubbele set koperdraden langs de anodezijde om de stroom aan de +5V-zijde te verwerken. In het prototype zaten deze draden op het tweede bord.

Stap 7: De Power MOSFET's

De MOSFET's waren aan de koperen kant van het bord gemonteerd. Het zijn DPAK-apparaten en dus moet het lipje rechtstreeks op het bord worden gesoldeerd. Gebruik hiervoor een geschikte grote punt op de soldeerbout en vertin het lipje snel licht. Vertin de koperen rails waar je het apparaat aan gaat bevestigen. Plaats het op het bord en verwarm het tabblad opnieuw. Het soldeer zal smelten en het apparaat zal worden bevestigd. Probeer dit redelijk snel te doen om het apparaat niet te oververhitten; het verdraagt enkele seconden hitte, dus raak niet in paniek. Zodra het lipje (drain) is gesoldeerd, kunt u de poort en brondraden naar het bord solderen. Vergeet niet om eerst de sporen voor de poort en bronkabels af te snijden, zodat ze niet kortsluiten naar het afvoertabblad!. Je kunt het niet zien op de foto, maar de sneden bevinden zich onder de kabels naar de behuizing van het apparaat.

Lezers met adelaarsogen zullen slechts 11 MOSFET's opmerken. Dit komt omdat de 12e later werd toegevoegd toen ik de 560nm LED's kreeg. Het past niet op het bord vanwege de breedte, dus ergens anders neergezet.

Stap 8: LED's en koellichamen

Hier is een close-up foto van de LED's en heatsinks. De bedrading van de controllerkaart was van een eerdere versie van het prototype voordat ik overstapte naar het gebruik van een IDE-kabel om de LED's op de controller aan te sluiten.

Zoals eerder vermeld, worden de LED's bevestigd met vierkanten van Akasa thermische tape. Dit heeft als voordeel dat als een LED uitvalt, deze eenvoudig te verwijderen is met een scherp mes om door de tape heen te snijden.

Zolang de heatsink groot genoeg is, staat niets je in de weg om alle leds op één heatsink te monteren. Op de getoonde heatsinks bereikt de heatsink-temperatuur op vol vermogen 50 graden C en dus zijn deze heatsinks waarschijnlijk iets kleiner dan optimaal. Achteraf gezien zou het waarschijnlijk ook een goed idee zijn geweest om drie van de langere golflengte-LED's op elk koellichaam te plaatsen in plaats van alle zes de kortere golflengte-emitters op de ene en de langere golflengte-emitters op de andere. Dit komt omdat, voor een bepaalde voorwaartse stroom, de emitters met korte golflengte meer vermogen dissiperen vanwege hun hogere voorwaartse spanningsval, en dus warmer worden.

Ventilatorkoeling kan natuurlijk ook. Als u van plan bent om de LED-assemblage volledig te omsluiten, is dit verstandig.

Stap 9: LED-bedrading

De LED's zijn via een standaard 40-pins IDE-kabel op de controllerkaart aangesloten. Niet alle kabelparen worden gebruikt, waardoor er ruimte is voor uitbreiding.

De bedradingsschema's hierboven tonen de bedrading van de IDE-connector en ook de bedrading naar de Raspberry Pi zelf.

De LED's worden aangegeven met hun kleuren (UV = ultraviolet, V = violet, RB = koningsblauw, B = blauw, C = cyaan, G = groen, YG = geelgroen, Y = geel, A = amber, R = helder rood, DR = dieprood, IR = infrarood), dwz door oplopende golflengte.

Opmerking: vergeet niet ervoor te zorgen dat de +5V-aansluitzijde van de kabelaansluiting 2 x 1 mm dikke draden heeft die parallel langs het stripboard lopen om een hoge stroompad te bieden. Evenzo moeten de bronverbindingen naar de MOSFET's, die geaard zijn, soortgelijke draden hebben om het hoge stroompad naar aarde te bieden.

Stap 10: De controllerkaart testen

Zonder de Raspberry Pi in het bord te steken, kun je testen of je LED-drivers correct werken door de GPIO-pinnen via een cliplead aan te sluiten op de +5V-rail. De juiste LED moet oplichten.

Sluit de GPIO-pinnen nooit aan op +5V als de Pi is aangesloten. Je beschadigt het apparaat, het werkt intern op 3,3V.

Zodra u zeker weet dat de power drivers en LED's correct werken, kunt u doorgaan met de volgende stap, namelijk het configureren van de Raspberry Pi.

Kijk niet direct in het uiteinde van de optische vezels terwijl de LED's op vol vermogen werken. Ze zijn extreem helder.

Stap 11: Fiber Optic Koppeling van de LED's

Elke LED is gekoppeld via 3 mm optische vezel. De 3D-geprinte vezeladapter past precies over de LED-assemblage en geleidt de vezel. Het trekontlastingsblok wordt ongeveer 65 mm voor de led-koellichamen gemonteerd.

Dit biedt voldoende ruimte om uw vingers erin te krijgen en de glasvezeladapters op de LED's te duwen en vervolgens de glasvezel te plaatsen.

Boor gaten van 4 mm door het trekontlastingsblok in lijn met de LED's.

Elke vezellengte is ongeveer 250 mm lang, maar omdat elke vezel een ander pad volgt, zal de werkelijke lengte variëren. De eenvoudigste manier om dit goed te krijgen, is door vezellengtes van 300 mm te snijden. U moet dan de vezel rechttrekken of het zal onmogelijk zijn om te beheren. Het is als een 3 mm dikke perspex staaf en is veel stijver dan je je kunt voorstellen.

Om de vezel recht te trekken, gebruikte ik een 300 mm lengte (ongeveer) van 4 mm OD messing staaf. De binnendiameter van de staaf is voldoende om de vezel soepel in de staaf te laten glijden. Zorg ervoor dat beide uiteinden van de staaf glad zijn, zodat u de vezel niet bekrast terwijl u deze in en uit de staaf schuift.

Duw de vezel in de staaf zodat deze aan het ene uiteinde gelijk ligt en met een beetje lengte uit het andere, of helemaal naar binnen als de staaf langer is dan de vezel. Dompel de staaf vervolgens ongeveer 15 seconden in een diepe pan gevuld met kokend water. Verwijder de staaf en verplaats de vezel indien nodig zodat het andere uiteinde gelijk ligt met het uiteinde van de staaf, en verwarm dat uiteinde vervolgens op dezelfde manier.

Je zou nu een perfect recht stuk vezel moeten hebben. Verwijder door er nog een stuk vezel door te duwen totdat je de rechtgetrokken vezel kunt vastpakken en verwijderen.

Wanneer u alle twaalf stukken vezel heeft rechtgetrokken, knipt u nog eens twaalf stukken van ongeveer 70 mm lang. Deze worden gebruikt om de vezels door de koppelplaat te leiden. Wanneer de constructie dan is voltooid, zullen ze worden gebruikt om de individuele fiber-out-koppeling te vullen, zodat ze niet worden verspild.

Strek deze gesneden stukken op dezelfde manier. Monteer ze vervolgens op de koppelplaat. Hoe ze eruit moeten zien, zie je op de foto hierboven. De verspringende lay-out is om het door de vezels ingenomen gebied te minimaliseren (minimale bolvormige pakkingsdichtheid). Dit zorgt ervoor dat de fiber combiner zo efficiënt mogelijk kan werken.

Neem elk stuk gesneden vezel over de volledige lengte en schuur het ene uiteinde plat, werk tot 800 en vervolgens schuurpapier met korrel 1500. Poets vervolgens met metaal- of kunststofpoets - een klein roterend gereedschap met een polijstpad is hier handig.

Verwijder nu EEN gesneden vezel en schuif de vezel over de volledige lengte in de koppelplaat. Steek hem vervolgens terug door de trekontlasting, zodat het gepolijste uiteinde via de LED-vezelkoppeling de voorkant van de LED-lens raakt. Herhaal dit voor elke vezel. Door de korte stukjes vezel in de gaten te houden, is elke lange vezel gemakkelijk op precies de juiste plaats te krijgen.

OPMERKING: Duw niet te hard op de violette en ultraviolette LED's. Ze zijn ingekapseld met een zacht polymeermateriaal in tegenstelling tot de andere LED's, die in epoxy zijn ingekapseld. Het is gemakkelijk om de lens te vervormen en de verbindingsdraden te laten breken. Geloof me, ik heb dit op de harde manier geleerd. Wees dus voorzichtig bij het aanbrengen van de vezels op deze twee LED's.

Het maakt niet veel uit in welke volgorde u de vezels door de koppeling leidt, maar probeer de vezels in lagen te leggen zodat ze elkaar niet kruisen. In mijn ontwerp werden de onderste zes LED's naar de laagste drie gaten voor de drie linker LED's geleid en vervolgens de volgende drie gaten voor de drie rechtse LED's, enzovoort.

Wanneer u alle vezels door de koppeling hebt geleid, plaatst u deze op de basisplaat, boort u twee montagegaten en schroeft u deze vast.

Gebruik vervolgens een zeer scherp paar diagonale frezen om elk stuk vezel zo dicht mogelijk bij het koppelvlak af te snijden. Trek vervolgens elk stuk eruit, schuur en polijst het afgesneden uiteinde en plaats het terug voordat u verder gaat met de volgende vezel.

Maak je geen zorgen als de vezels niet allemaal precies gelijk liggen met het koppelvlak. Het is het beste om de fout te maken dat ze iets verzonken zijn in plaats van dat ze uitsteken, maar een of twee millimeter verschil maakt niet echt uit.

Stap 12: De Raspberry Pi configureren

Het configuratieproces van de Raspberry Pi is gedocumenteerd in het bijgevoegde rtf-document dat deel uitmaakt van de zip-bestandsbijlage. U hebt geen extra hardware nodig om de Pi te configureren, behalve een vrije USB-poort op een pc om hem aan te sluiten, een geschikte USB-kabel en een SD-kaartlezer om de MicroSD-kaartafbeelding te maken. Je hebt ook een MicroSD-kaart nodig; 8G is meer dan groot genoeg.

Wanneer je de Pi hebt geconfigureerd en op de hoofdcontrollerkaart hebt aangesloten, zou deze als wifi-toegangspunt moeten verschijnen. Wanneer u uw pc op dit AP aansluit en naar https://raspberrypi.local of https://172.24.1.1 bladert, zou u de bovenstaande pagina moeten zien. Verschuif eenvoudig de schuifregelaars om de intensiteit en golflengten van het licht in te stellen dat u wilt zien.

Merk op dat de minimale intensiteit 2 is; dit is een eigenaardigheid van de Pi PWM-bibliotheek.

De tweede afbeelding toont de eenheid die het spectrum van een CFL-lamp nabootst, met emissies van ongeveer 420nm, 490nm en 590nm (violet, turkoois en amber), wat overeenkomt met de typische drie lampen met fosforcoating.

Stap 13: De Fiber Combiner

De fiber beam combiner is gemaakt van een 15 x 15 mm vierkante acrylstaaf. Merk op dat sommige acrylkunststoffen overmatige absorptie hebben in het spectrum van 420 nm en lager; om dit te controleren voordat u begint, schijnt u de UV-LED door de staaf en controleert u of deze de straal niet overmatig verzwakt (gebruik een stuk wit papier zodat u de blauwe gloed van de optische witmakers in het papier kunt zien).

U kunt de 3D-afdrukbare mal afdrukken om de staaf naar beneden te schuren of uw eigen mal maken van een geschikte plastic plaat. Snijd de staaf tot ongeveer 73 mm en schuur en polijst beide uiteinden. Bevestig vervolgens de mal aan twee tegenover elkaar liggende zijden van de staaf met dubbelzijdig plakband. Schuur met korrel 40 tot u zich binnen 0,5 mm of zo van de mallijnen bevindt, verhoog dan geleidelijk tot 80, 160, 400, 800, 1500, 3000, 5000 en tenslotte korrel 7000 om een taps gepolijst oppervlak te krijgen. Verwijder vervolgens de mal en verplaats hem om de andere twee zijden te schuren. U zou nu een taps toelopende piramide moeten hebben die geschikt is voor montage in de vezelcombinatorplaat. Het smalle uiteinde is 6 mm x 6 mm om te passen bij de start van de vezel.

Opmerking: in mijn geval heb ik niet helemaal geschuurd tot 6 mm x 6 mm, zodat de combiner een beetje uit de montageplaat steekt. Dit maakt niet uit, aangezien de 6 mm-vezel een perspassing is en tegen het smalle uiteinde van de combiner aanligt als deze ver genoeg wordt ingedrukt.

Strip ongeveer 2,5 cm van de buitenmantel van de 6 mm vezel en zorg ervoor dat u de vezel zelf niet beschadigt. Als de buitenmantel van de vezel niet goed genoeg in de koppelingsplaat past, wikkelt u er gewoon een stuk tape omheen. Het moet dan in staat zijn om naar binnen te worden geduwd en behaaglijk te slapen met de combiner-piramide. Monteer het geheel op de grondplaat in lijn met de vezeluitgangen.

Let wel op dat je bij het combineren wel wat licht verliest. Je kunt de reden zien aan de optische sporen hierboven, omdat het concentreren van het licht er ook voor zorgt dat de stralingshoek groter wordt en we wat licht verliezen in het proces. Voor maximale intensiteit bij een enkele golflengte, gebruikt u de optionele vezelkoppelingsplaat om een LED of LED's rechtstreeks op 3 mm vezel af te koppelen.

Stap 14: De individuele vezeluitgangskoppelingsplaat

Dit is slechts een tweede afdruk van de hoofdvezelgids. Nogmaals, denk eraan om op een schaal van 105% af te drukken om ruimte te maken voor de vezels door de gaten. U schroeft deze plaat eenvoudig in lijn met de hoofdvezelgeleider, schroeft de combinereenheid los en vervangt deze door deze plaat. Vergeet niet om het op de juiste manier te monteren, de gaten komen maar in één richting uit!.

Stop nu die 12 stukjes vezel die je hebt afgesneden in de gaten in de plaat. Om een of meer golflengten te selecteren, verwijdert u gewoon een stuk vezel en plaatst u een langere lengte in het gat. U kunt desgewenst alle 12 golflengten tegelijk uitkiezen.

Stap 15: Meer kracht!. Meer golflengten

De Pi kan meer kanalen aansturen als je dat wilt. De beschikbaarheid van LED's in andere golflengten zal echter waarschijnlijk een uitdaging zijn. U kunt 365nm UV-LED's goedkoop krijgen, maar de flexibele glasvezelkabel van 6 mm begint sterk te absorberen, zelfs bij 390nm. Ik ontdekte echter dat individuele vezels met die golflengte zouden werken, dus als je wilde, zou je een LED kunnen toevoegen of vervangen om je een kortere UV-golflengte te geven.

Een andere mogelijkheid is om de helderheid te verhogen door de LED's te verdubbelen. U kunt bijvoorbeeld een 5 X 5 fiber coupler (of 4 X 6) ontwerpen en printen en 2 LED's per kanaal hebben. Houd er rekening mee dat je een veel grotere voeding nodig hebt, omdat je bijna 20 ampère nodig hebt. Elke LED heeft zijn eigen voorschakelweerstand nodig; niet direct parallel de LED's. De MOSFET's hebben meer dan genoeg capaciteit om twee of zelfs meerdere LED's per kanaal aan te sturen.

Je kunt niet echt LED's met een hoger vermogen gebruiken omdat ze geen licht uitstralen uit een klein gebied zoals de 3W LED's en je ze dus niet efficiënt met glasvezel kunt koppelen. Zoek op 'behoud van etendue' om te begrijpen waarom dit is.

Het lichtverlies door de combiner is vrij hoog. Dit is helaas een gevolg van de wetten van de fysica. Bij het verkleinen van de bundelstraal vergroten we ook de divergentiehoek en dus ontsnapt er wat licht omdat de lichtgeleider en de vezel slechts een acceptatiehoek van ongeveer 45 graden hebben. Merk op dat het uitgangsvermogen van individuele vezeluitgangen aanzienlijk hoger is dan de gecombineerde golflengtekoppelaar.