创意点亮生活 巨无霸级别LED灯制作

2014-11-22 17:54:01来源: 互联网 关键字:LED灯制作

LED灯大家都不陌生,但是你见过10倍大于正常尺寸的LED吗?每个工程师都有一颗创造的心,;零星的创意火花就能生产出一件颇具创意的产品。本篇文章就将向大家展示一个超大号的LED灯制作全过程。这只灯的主体由树脂浇灌而成,电路结构包括一个脉冲宽度调制(PWM)调光电路,先使用木头制作模具,再使用树脂浇注主体。除了电源设计知识之外,还需要一定的焊接和木工技能。

制作LED木模

LED木模的工具和材料

车床、各种车刀、钢丝锯/曲线锯、振动砂光机、带式砂光机、夹钳、凿子(或其他可以刮去胶的工具)、摇臂锯(或其他切割松木板的工具)、油灰刀(可选的,但是用起来不错)、15块万能电路板、2.5cm*15cm*20cm松木板、木工胶、报纸、纸巾。

切割木板

首先需要把木板锯成20cm长的小段(需要约6-8段)。我们的目标是20cm*14cm*14cm的木块。

粘接木料

现在木料被分成20cm长的小段,需要把它们粘接成木块,这样才能在车床上加工。在每一个木块预先清除干净锯末的表面上(这个很重要)涂一层薄薄的胶水,然后在一起夹紧。

在胶接木材之前挑选一下,最坏的木料放在中间或者外边(中间会被藏起来,而最外面的会被切削掉大部分)。预先放好垫纸免得胶水在夹子和工具台上到处都是。

这些木块上胶后都会弯曲,由于它们来自同一块木板,弯曲的方向应该相同。在上夹钳的时候注意使所有的木块朝同一个方向弯曲,这样各块之间的间隙较小,最终结合的更牢固。

胶水干燥以后刮去那些多余的胶水。

车床加工

在木块的每一个面的大致中心上画一个X。在使用车床时一定要小心,并且注意安全。如果是初次接触机床,那么最好阅读一下使用说明书,以免发生危险。

车削圆柱

用凿刀把木块修成圆柱形,然后用平凿和圆凿把它车成一个直径11cm的均匀圆柱体。如果没有卡尺,可以用一个卡钳和直尺测量。

用尺子在木块上标出14cm长度,这是LED的总长。从这一段长度的左侧开始,标记一下2cm和10cm的点。制作曲面

首先不要车削那2cm的部分,它们是将来LED的唇部,直径11cm已经达到要求了。用凿子把多余的部分削到车床正常工作所需的最小直径。然后处理长10cm的大块部分,把右边除了多余部分之外全部削到10cm直径,预计做成曲面的部分逐步向下切削。

切割打磨顶端

经过切割之后,车床在两端留下了需要切掉的小柱。一般来说会用带锯锯它,但是LED过大了,所以选用了曲线锯。锯痕尽可能接近 LED。看起来颜色不一样,但是弧度一致。在曲面部分,锯掉以后用振动砂光机磨平,基座那一边用带式砂光机打磨。新打磨的表面上都上一些蜡。现在就有了一个LED头部的木制版本!

找准中心,钻孔

接下来需要找到它的中心,这样就能在等距离的部位为LED的引脚钻两个安装孔。这一步不是很必要,因为可以不将基座包进硅胶。(要替代这里的做法,只需要在大致的中心钻个孔然后插入一根销钉,既是支撑同时也做好了模具。)要找到圆心就需要一把尺子和一个直角三角尺。在LED的基座上随意绘制一个内接三角形,找出每一边的中点,使用三角尺画出每一条边的垂直平分线,它们应当相交于同一个中心点,这是三角形外接圆的中心,也是LED的圆心。

找到了圆心之后,画出一条直径。钻两个孔(大小参照后面一步所用的“引脚”直径),每个和圆心相隔1.5cm。

做LED的引脚和支撑

切下2根铝管。为了找准长度,至少30cm,然后加上插进基座的长度(这些铝管将会成为LED的引脚)。这里选用了32cm的长度。用强力胶(或者其他的高强度胶粘剂),把这些引脚粘到木制LED上。

现在所有木工活都完了,可喜可贺!用LED木模制作浇注模具

模具材料和制作

4罐有机硅填料、约10ml的甘油。

为了使硅填料更适于制作模具,在每罐填料中添加了2.5ml甘油。混合均匀硅填料和甘油!

将混合好的填料涂到木制LED上,建议不要在底面涂上填料。然后注意唇部涂上足够厚的填料,这里很容易只上了薄薄的一层,稍后会裂开。涂抹的时候注意通风,因为涂料的味道非常刺鼻。

脱模

把木制的LED从固化的硅橡胶中取出应该是比较简单的,只要不要像这样在基座上涂了大量的硅填料就好。当把硅胶模具从木模上脱下时,可以尝试把它卷起并慢慢剥下来。

电子电路

材料和工具

(1X)555定时器、(1X)0.1uF电容(通常用瓷片)、(1X)100K欧姆线性电位器、(1X)电位器旋钮、(1X)33K欧姆电阻、(10X)10欧姆电阻(1/4瓦或更大功率)、(1X)3.3K欧姆电阻、(1X)510欧姆电阻、(1X)0.25英寸旋钮、(3X)1瓦白光LED(通常它们焊接在星形PCB上)、(1X)开关(从为LED准备的一个旧灯座上弄到的)、(1X)NPN晶体管(用了一个2N4401)、(1X)二极管(用了一个1N4148)、铝条、导热胶、焊接工具。

注:电阻值可以调节,只要比较接近给出的值就行(10欧姆的电阻除外,不要换成其他阻值的电阻)

LED驱动电路

上图是这个LED做的驱动电路包括一个限流电阻(由一些串并联的电阻构成),还有一个555定时器芯片能够给LED送出不同占空比的脉冲,从而调节LED的亮度。

采用搭腿悬空焊接的方式(不使用电路板或者万能板),只是因为不喜欢切下一小块万能板,然后在上面研究应该怎么安排走线。

安装LED

把LED用导热胶安装在一小段铝条上。这些LED会大量发热,包在树脂里会更热,所以要尽可能做好散热(热量会通过稍后安装的支柱铝管导出)。

安装的时候注意LED的方向,为之后把它们串接在一起提供方便。

钻孔并胶接铝管

在每根铝管的顶端钻一个1/8英寸的孔,大小可自行斟酌。LED的供电线会从铝管穿过并最终从这个孔穿出。每根管穿过一条线。

当穿好线以后用导热胶固定,并把铝管粘接在刚才粘LED的铝基板背面。浇铸LED

浇铸LED所需材料和工具

1.4kg液体透明树脂、大约5.6ml的固化剂、 搅拌桶、电钻和挡板,或者一个木制搅拌器(电钻更容易,更快,也更安全)、用来夹持LED模具的设备

填充模具

用一个烧杯或者其他容器将树脂倒入保持直立状态的硅胶模具。

1.4kg液体树脂同5.6ml的固化剂搅拌均匀(用一个电钻和搅拌器会更容易,用一头粘上一小块木板的木条做了一个)。

所有的树脂都从模具的顶部开孔倒入。

倒完树脂以后插入焊接完的LED模块(用胶带或者夹钳什么的固定),然后就可以走开等它硬化了(记得确保LED引脚垂直)。

浇注脱模

这和之前木模的脱模差不多,就不多说了。刚刚脱模出来的表面还是很粗糙。

抛光

浇注过程很难称得上完美,LED表面有着波纹,凹坑,线条。用振动砂光机(180目)打磨,来去掉所有大的凹凸不平的部分。接着慢慢打磨,最后用了600目的磨料。砂光完成以后用抛光剂和软布抛光。很遗憾在抛光/打磨的过程中,没能去掉所有不满意的缺陷。

收尾工作

所有部件总装

将LED驱动电路装到一个旧的灯座里,取代原先的交流市电插头,然后用了一个12V350mA的电源适配器给它供电。

灯座上的开关和旋钮

插入LED

这下可没有什么难度。插入LED,用环氧胶或者强力胶粘紧。干燥以后,把LED的两根引出线分别接到555驱动电路的输出和底线上,然后就大功告成了。

展示一下成品的效果。

电子设计也许并非那么枯燥的一件事情,偶尔搞一些小发明,在充满乐趣的同时,还能得到一些意想不到的收获。这款DIY的灯泡虽然算不上有多大的技术含量,但是也不乏是一个突发奇想的创意。希望各位像 本篇文章的内容一样,能够在生活中利用电源知识创造更多的创意小设计。

关键字:LED灯制作

编辑:探路者 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/LED/2014/1122/article_11529.html
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现任华润矽威科技(上海)有限公司市场部经理/高工,上海市传感技术学会理事、副秘书长。

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