Night City Skyline LED-wandlamp - Ajarnpa

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-01-30 11:19

Dit instructable beschrijft hoe ik een decoratieve wandlamp bouwde. Het idee is dat van een nachtelijke skyline van de stad, met enkele verlichte ramen in gebouwen. De lamp is gerealiseerd met een semi-transparant blauw plexiglas paneel met de bouwsilo's in zwart geschilderd. Het licht komt van 108 "vensters" die worden verlicht door leds die in gaten in het paneel zijn bevestigd. De lamp wordt gevoed door een 12V batterij of voeding.

Stap 1: Materialen en gereedschappen

- Halftransparant blauw plexiglas paneel 50 cm x 22 cm (~ 20” x 9”), 3 mm (0.12”) dik

- wit plexiglas paneel 50 cm x 22 cm (~ 20” x 9”), 3 mm (0.12”) dik

- 2 meter aluminium kanaal 15 mm x 10 mm x 1 mm (~ 0.6” x 0.4” x 0.04”)

- Zwarte verf

- Zelfklevend papier

- kunststof afstandhouders, 7 mm (0,275”) dik

- 6 x M3 x 12 bouten met verzonken kop

- 108 witte 3 mm leds

- 3 NUD4001

- 3 weerstanden van 2,2 ohm

- draad

- schakelaar

- 12 V aansluiting of voeding

Gereedschap:

- Oefening

- 2,5 mm boor

- M3-kraan

- verzinken

- soldeerbout

- metaalzaag

Stap 2: Enkele voorlopige berekeningen

Ik heb het aantal verlichte ramen voornamelijk bepaald op basis van elektrische kenmerken van het soort leds en de huidige driver die ik heb gebruikt. De leds zijn 3 mm witte leds, die werken met 3,3 V en maximaal ongeveer 0,025 A absorberen.

Om een constante en stabiele stroom te hebben, heb ik 3 huidige LED-driver NUD4001 gebruikt.

Ik heb de leds in groepen van 3 in serie geschakeld, 12 groepen parallel voor elk van de 3 NUD4001, voor een totaal van 3 * 12 * 3 = 108 leds, zie onderstaand elektrisch schema.

Volgens de gedetailleerde instructies in de datasheet van de NUD4001 (https://www.onsemi.com/pub/Collateral/NUD4001-D. PDF) heb ik de elektrische waarden van mijn circuit berekend (voor elk van de 3 NUDS). De datasheet van de NUD4001 beveelt een totale vermogensdissipatie aan die lager is dan 1,13 W, gebaseerd op de warmtedissipatie van de SO-8-behuizing en padgrootte:

- Ledstroom: Iled = 0,025 A * 12 = 0,30 A

- Vsense: 0,7 V (zie afbeelding 2 in NUD-gegevensblad)

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

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

- Vdrop over de NUD4001: Vdrop = Vin – Vsense – Vled = 12 V – 0.7 V – 9.9 V = 1.4 V

- Vermogensdissipatie op de NUD4001: P = Vdrop * I out = 1,4 V * 0,30 A = 0,420 W

- Interne vermogensdissipatie van NUD4001 (Figuur 4 in datasheet, voor 12 V): 0,055 W

- Totale vermogensdissipatie: Ptot = 0,420 W + 0,055 W = 0,475 W

Aangezien ik hier geen pad heb (de NUD's zijn gesoldeerd aan draden en andere componenten maar "zwevend in de lucht"), verwacht ik een lagere warmteafvoer, dus ik neem aan (hoop) dat de waarde van 0,475 W die door mijn circuit wordt gegeven, laag genoeg is om de NUD4001 niet te beschadigen.

De berekening voor de weerstand geeft een waarde voor Rext = 2,33 ohm. Omdat een weerstand van 2,33 ohm niet in de handel verkrijgbaar is, heb ik een standaardwaarde gebruikt die er dicht bij ligt, 2,2 ohm.

Stap 3: Paneelrealisatie

De eerste stap in de paneelrealisatie was het kiezen van een mooie skyline van de stad om te reproduceren op het plexiglaspaneel. Na wat zoeken op internet heb ik de skyline in Fig. 1 geselecteerd.

Vervolgens heb ik met een software voor beeldmanipulatie (in mijn geval gimp, maar elke software voor beeldmanipulatie kan doen) de afmetingen aangepast zodat het in liggende richting op twee A4-vellen zou passen. Het beeld moest worden gebruikt als masker voor het schilderen van de gebouwen en het boren van gaten voor leds, dus ik "binariseerde" het om het puur zwart-wit te maken met zeer scherpe randen en voegde witte vlekken toe als referentie voor raamgaten. Uiteindelijk heb ik de afbeelding in tweeën gesplitst en afgedrukt op 2 zelfklevende vellen papier (Fig2, Fig3)

Na de afdrukken zorgvuldig te hebben uitgesneden heb ik het witte deel van de platen (de lucht) op het plexiglas paneel geplakt en het onbedekte gedeelte geverfd met zwarte spuitverf. Nadat de verf is opgedroogd heb ik het witte plakpapier verwijderd en het zwarte deel van de platen op de geverfde gebouwen geplakt. Vervolgens heb ik de witte vlekken gevolgd en de gaten voor de leds geboord en het zwarte zelfklevende papier verwijderd, waarbij ik ervoor zorgde dat de verf niet werd beschadigd. (Ik besloot de gaten na het schilderen te boren omdat de verf anders de gaten zou kunnen verstoppen en het moeilijk maken om de leds aan te sluiten).

Stap 4: Soldeer, soldeer, soldeer

Met het paneel geverfd en geboord begon ik de leds in de gaten te plaatsen, met de pinnen gebogen en uitgelijnd zodat ik de positieve (langere) pin van de ene led kon solderen met de negatieve (kortere) pin van de volgende, in series van 3.

Ik gebruikte draden om de openingen tussen de pinnen te dichten als ze te breed waren, en tussen NUD4001 pinnen en leds.

Ook moest ik pinnen en draden zo rangschikken om ze achter de zwarte verf te verbergen. Uiteindelijk vergde het nogal wat soldeerwerk (en daar ben ik niet zo goed in). Dus het lijkt allemaal nogal rommelig, en dat is het ook, maar op de een of andere manier werkt het;)

Stap 5: Sluit de doos

De laatste stap om mijn led-lamp af te maken, was het bevestigen van een tweede plexiglaspaneel aan de achterkant om alle circuits te beschermen. Tussen de 2 panelen heb ik 6 afstandhouders geplaatst om genoeg ruimte te laten voor alle interne componenten, en ik realiseerde een frame om alles bij elkaar te houden. Ik heb de spacer gemaakt van stukjes schroot plexiglas dat ik had liggen, waarbij ik 1 stuk van 3 mm dik en 1 stuk van 4 mm dik in elkaar zette. Ik realiseerde het frame uit 4 stukken aluminium kanaal zo lang als de zijkanten van het paneel, met de uiteinden op 45°. Het kanaal heeft een inwendige breedte van 13 mm (~ 0,5”), dus ik heb de afstandhouders 7 mm dik gemaakt (13 mm – 2 x 3 mm voor plexiglas panelen). Daarna heb ik de afstandhouders op het voorpaneel gelijmd, 2 aan elke lange kant en 1 aan de korte kanten, en heb ik het achterpaneel gelegd. Met de framezijkanten op hun plaats heb ik 6 gaten met een diameter van 2,5 mm gemaakt, van achteren, op de afstandsposities. Omdat ik de voorkant van het frame schoon en zonder gaten wilde, stopte ik met boren toen het gat ongeveer 5-6 mm diep was, daarna verwijderde ik het aluminium kanaal en maakte ik het gat helemaal af door de plexiglaspanelen en afstandhouders. Daarna heb ik de gaten geregen met de M3-tap. Ik heb ook de gaten in de achterkant van de aluminium kanalen voor de boutkoppen verbreed en verbreed. In het linker kanaal heb ik aan de zijkant een gat gemaakt voor de stroomkabel. Uiteindelijk heb ik alle panelen met afstandhouders en aluminium kanalen gemonteerd en de bouten vastgeschroefd. De bouten zijn 12 mm lang, ze gaan dus naar beneden door het achterpaneel, de afstandhouders en een deel van het voorpaneel, maar bereiken niet de voorkant van de framekanalen.

Stap 6: Zie het licht?

Na het monteren van de ledlamp heb ik een schakelaar aangesloten op de stroomkabel en een 12V batterij, en de lamp aangezet.

Uiteindelijk ben ik best tevreden met mijn werk, hoewel de leds iets te veel licht geven, vooral direct vooraan (ze hebben een smalle lichtkegel, dus zijdelings gezien lijken ze minder fel). Als ik de NUD4001-datasheet niet verkeerd begrijp, kan de helderheid van de leds worden verminderd door de weerstanden van 2, 2 ohm te vervangen door hogere, maar voorlopig laat ik mijn lamp zoals hij is.