這是一個手工制作的普通10mmLED的10倍放大版本,包含3個1W功率的LED,由樹脂澆注而成。它還包括一個脈沖寬度調(diào)制(PWM)調(diào)光電路。我從制作LED的木制模型開始;使用硅膠翻模制作出澆注的模具;最后在硅膠模具中澆注樹脂。
我將會帶給你這個世界上最大號的自制LED!
這個有點復雜的制作涉及以下技能:
-焊接/電子技術(知道如何閱讀電路圖)
-木工(需要能夠使用車床,鋼絲鋸,各種砂光機,鉆孔機等)
-樹脂鑄造(這也是我第一次鑄造東西,所以不要擔心難度)
制作步驟:
1 制作LED木模
1.1 LED木模的工具和材料
● 車床
● 各種車刀
● 鋼絲鋸/曲線鋸
● 振動砂光機
● 帶式砂光機
● 夾鉗
● 鑿子(或其他可以刮去膠的工具)
● 搖臂鋸(或其他切割松木板的工具)
● 油灰刀(可選的,但是用起來不錯)
● 安全保護:防護眼鏡(必需的),護耳用具(強烈推薦),口罩或者面具(強烈推薦,尤其在打磨的時候)
●15塊萬能電路板
●2.5cm*15cm*20cm松木板
●木工膠
●報紙
●紙巾
1.2 切割木板
你需要把木板鋸成20cm長的小段(需要約6-8段)。我們的目標是20cm*14cm*14cm的木塊。
1.3 粘接木料
現(xiàn)在木料被分成20cm長的小段,我們需要把它們粘接成木塊,這樣才能在車床上加工。在每一個木塊預先清除干凈鋸末的表面上(這個很重要)涂一層薄薄的膠水(不要一下子用太多!),然后在一起夾緊。
在膠接木材之前挑選一下,最壞的木料放在中間或者外邊(中間會被藏起來,而最外面的會被切削掉大部分)。預先放好墊紙免得膠水在夾子和工具臺上到處都是。
這些木塊上膠后都會彎曲,由于它們來自同一塊木板,彎曲的方向應該相同。在上夾鉗的時候注意使所有的木塊朝同一個方向彎曲,這樣各塊之間的間隙較小,最終結(jié)合的更牢固。
膠水干燥以后刮去那些多余的膠水,膠水固化以后比木頭硬,會對你的車床刀具造成更多的損耗。
1.4 車床加工
如果這是你第一次碰車床,也許你該好好讀一讀使用說明和教程。我相信車床是一個非常安全的工具,但要是你不清楚自己在上面做了什么的話,它也可能是非常致命的危險品。
在木塊的每一個面的大致中心上畫一個X。
1.5 車削圓柱
用鑿刀把木塊修成圓柱形,然后用平鑿和圓鑿把它車成一個直徑11cm的均勻圓柱體。如果你沒有卡尺,可以用一個卡鉗和直尺測量,我就是這么做的。
用你的尺子在木塊上標出14cm長度,這是LED的總長。從這一段長度的左側(cè)開始,標記一下2cm和10cm的點。
1.6 制作曲面
首先不要車削那2cm的部分,它們是將來LED的唇部,直徑11cm已經(jīng)達到要求了。用鑿子把多余的部分削到車床正常工作所需的最小直徑。然后處理長10cm的大塊部分,把右邊除了多余部分之外全部削到10cm直徑,預計做成曲面的部分逐步向下切削。
做完以后打磨再上一些蠟。我不確定是否必須這么做,至少我是這么干了。
1.7 切割打磨頂端
我不知道現(xiàn)代機床會怎么樣,但是我的這個在兩端留下了需要切掉的小柱。一般來說我會用帶鋸鋸它,但是LED過大了,所以我選用了曲線鋸。鋸痕盡可能接近 LED。看起來顏色不一樣,但是弧度一致。在曲面部分,鋸掉以后用振動砂光機磨平,基座那一邊用帶式砂光機打磨。新打磨的表面上都上一些蠟。現(xiàn)在你有了一個LED頭部的木制版本!
1.8 找準中心,鉆孔
接下來需要找到它的中心,這樣就能在等距離的部位為LED的引腳鉆兩個安裝孔。這一步不是很必要,因為你可以不將基座包進硅膠。(要替代這里的做法,你只需要在大致的中心鉆個孔然后插入一根銷釘,既是支撐同時也做好了模具。)要找到圓心你需要一把尺子和一個直角三角尺。在LED的基座上隨意繪制一個內(nèi)接三角形,找出每一邊的中點,使用三角尺畫出每一條邊的垂直平分線,它們應當相交于同一個中心點,這是三角形外接圓的中心,也是LED的圓心。
現(xiàn)在你已經(jīng)找到了圓心,畫出一條直徑。鉆兩個孔(大小參照后面一步你所用的“引腳”直徑),每個和圓心相隔1.5cm。
1.9 做LED的引腳和支撐
切下4根鋁管(譯注:原文4根,圖片上看疑為2根)。為了找準長度,至少30cm,然后加上它插進你的基座的長度(這些鋁管將會成為LED的引腳)。在我的例子里,選用了32cm的長度。用強力膠(或者其他的高強度膠粘劑),把這些引腳粘到木制LED上。
現(xiàn)在所有木工活都完了,可喜可賀!
2 用LED木模制作澆注模具
2.1 模具材料和制作
- 4罐有機硅填料
- 約10ml的甘油。
為了使硅填料更適于制作模具,在每罐填料中添加了2.5ml甘油。混合均勻你的硅填料和甘油!
將混合好的填料涂到木制LED上,我還涂了基座部分,但這在稍后帶來了很多麻煩,所以我建議不要在底面涂上填料。然后注意唇部涂上足夠厚的填料,這里很容易只上了薄薄的一層,稍后會裂開,我就吃了這個虧。我先后涂了兩次完成這個模具,每次用了一罐填料。
注意:這東西的氣味真的很糟糕,想象比醋強烈100倍的氣味燒灼著你的眼睛和喉嚨。注意通風。
2.2 脫模
把木制的LED從固化的硅橡膠中取出應該是比較簡單的,只要你不像我這樣在基座上涂了大量的硅填料就好。當把硅膠模具從木模上脫下時,可以嘗試把它卷起并慢慢剝下來。
3 電子電路
3.1 材料和工具
你應該具備一些電子制作經(jīng)驗,但這不是必需的。需要這些電子元件:
-(1X)555定時器
-(1X)0.1uF電容(通常用瓷片)
-(1X)100K歐姆線性電位器
-(1X)電位器旋鈕
-(1X)33K歐姆電阻
-(10X)10歐姆電阻(1/4瓦或更大功率)
-(1X)3.3K歐姆電阻
-(1X)510歐姆電阻
-(1X)0.25英寸旋鈕
-(3X)1瓦白光LED(通常它們焊接在星形PCB上)
-(1X)開關(從我為LED準備的一個舊燈座上弄到的)
-(1X)NPN晶體管(我用了一個2N4401)
-(1X)二極管(我用了一個1N4148)
注:電阻值可以調(diào)節(jié),只要比較接近我給的值就行(10歐姆的電阻除外,不要換成其他阻值的電阻)
-鋁條
-導熱膠
● 焊接工具
3.2 LED驅(qū)動電路
我為這個LED做的驅(qū)動電路包括一個限流電阻(由一些串并聯(lián)的電阻構(gòu)成),還有一個555定時器芯片能夠給LED送出不同占空比的脈沖,從而調(diào)節(jié)LED的亮度。
我個人采用搭腿懸空焊接的方式(不使用電路板或者萬能板),只是因為我不喜歡切下一小塊萬能板然后在上面研究應該怎么安排走線。
3.3 安裝LED
把LED用導熱膠安裝在一小段鋁條上。這些LED會大量發(fā)熱,包在樹脂里會更熱,所以要盡可能做好散熱(熱量會通過稍后安裝的支柱鋁管導出)。
在安裝注意LED的方向,為之后把它們串接在一起提供方便。
3.4 鉆孔并膠接鋁管
在每根鋁管的頂端鉆一個1/8英寸的孔(也許有些大了,你自己看著辦),LED的供電線會從鋁管穿過并最終從這個孔穿出。每根管穿過一條線。
當穿好線以后用導熱膠固定,并把鋁管粘接在剛才粘LED的鋁基板背面。后來我又上了不少膠,因為原先的膠不足以保證強度。
4 澆鑄LED
4.1 澆鑄LED所需材料和工具
-1.4kg液體透明樹脂
-大約5.6ml的固化劑(或者120滴,我試著測量每10滴有多少毫升,然后換算了一下)
● 攪拌桶
● 電鉆和擋板,或者一個木制攪拌器(電鉆更容易,更快,也更安全)
● 用來夾持LED模具的設備
4.2 填充模具
用一個燒杯或者其他容器將樹脂倒入保持直立狀態(tài)的硅膠模具。
1.4kg液體樹脂同5.6ml的固化劑攪拌均勻(用一個電鉆和攪拌器會更容易,我用一頭粘上一小塊木板的木條做了一個)。
所有的樹脂都從模具的頂部開孔倒入。
倒完樹脂以后插入焊接完的LED模塊(用膠帶或者夾鉗什么的固定),然后就可以走開等它硬化了(記得走前確保LED引腳垂直)。
注意:這些東西聞起來很糟糕,所以找個通風良好的地方干活吧。
4.3 澆注脫模
這和之前木模的脫模差不多,就不多說了。剛剛脫模出來的表面還是很粗糙啊。
4.4 拋光
澆注過程很難稱得上完美,LED表面有著波紋,凹坑,線條,以及其他所有能想到的東西。用振動砂光機(180目)打磨,來去掉所有大的凹凸不平的部分。接著慢慢打磨,最后用了600目的磨料(因為我沒有更高標號的了)。砂光完成以后用拋光劑和軟布拋光。
很遺憾在拋光/打磨的過程中,沒能去掉所有不滿意的缺陷。
5 收尾工作
5.1 所有部件總裝
將LED驅(qū)動電路裝到一個舊的燈座里,取代原先的交流市電插頭,我用了一個12V350mA的電源適配器給它供電。
燈座上的開關和旋鈕
5.2 插入LED
這下可沒有什么難度。插入LED,用環(huán)氧膠或者強力膠粘緊。干燥以后,把LED的兩根引出線分別接到555驅(qū)動電路的輸出和底線上。
站起來發(fā)光吧!這是LED最大亮度的狀態(tài)
5.3 大功告成!
LED燈現(xiàn)在完成了,你可以調(diào)節(jié)不同的亮度,順便讓燈的發(fā)熱不那么嚴重。
希望你能享受DIY這個最大號LED的樂趣!
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