ขาตั้งจอแสดงผลคริสตัลเรืองแสง: 5 ขั้นตอน (พร้อมรูปภาพ)

2024 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-30 13:06

ย้อนกลับไปตอนที่ฉันเรียนจบมหาวิทยาลัย ฉันกำลังทดลองการตรวจหาสสารมืดโดยตรงที่เรียกว่า CRESST การทดลองนี้ใช้เครื่องตรวจจับอนุภาคโดยอาศัยผลึกแคลเซียม tungstate (CaWO4) ที่เป็นประกาย ฉันยังคงมีคริสตัลแตกเป็นของที่ระลึก และอยากจะสร้างแท่นแสดงที่กระตุ้นการเรืองแสงของคริสตัลอยู่เสมอ

ฉันตระหนักดีว่าผู้คนอาจจะไม่คัดลอกงานสร้างที่แน่นอนนี้ เนื่องจากคริสตัลแคลเซียมทังสเตตไม่มีขายในเชิงพาณิชย์ และไฟ LED UVC ที่ฉันใช้ก็ค่อนข้างแพง อย่างไรก็ตาม อาจช่วยคุณได้หากคุณกำลังวางแผนที่จะสร้างขาตั้งจอแสดงผลสำหรับแร่ธาตุเรืองแสงอื่นๆ เช่น อำพันหรือฟลูออไรท์

ขั้นตอนที่ 1: รวบรวมวัสดุ

• เรืองแสง CaWO4 คริสตัล
• กล่องโปรเจ็กต์ขนาดเล็ก (เช่น conrad.de)
• 278 nm UVC LED (เช่น Crystal IS)
• กราบขวา LED (PCB แกนโลหะ) (เช่น Lumitronix)
• แผ่นความร้อน (เช่น Lumitronix)
• ฮีทซิงค์ (เช่น Lumitronix)
• โมดูล step up (เช่น ebay.de)
• ไดรเวอร์บูสต์ LED (เช่น ebay.de)
• แบตเตอรี่ LiPo (เช่น ebay.de)
• สวิตช์สไลด์
• 0.82 โอห์ม 1206 ตัวต้านทาน SMD

การเรืองแสงในแคลเซียม tungstate สามารถถูกกระตุ้นที่ความยาวคลื่น < 280 นาโนเมตร อยู่ค่อนข้างไกลใน UV และ LED ที่ความยาวคลื่นนี้มักจะค่อนข้างแพง (~150 $/pc) โชคดีที่ฉันได้รับ LED SMD ขนาด 278 นาโนเมตรฟรี เนื่องจากเหลือตัวอย่างทางวิศวกรรมจากบริษัทที่ฉันทำงานอยู่ ไฟ LED ประเภทนี้มักใช้สำหรับฆ่าเชื้อ

คำเตือน: แสงยูวีอาจทำให้เกิดอันตรายต่อดวงตาและผิวหนัง ตรวจสอบให้แน่ใจว่ามีการป้องกันที่เหมาะสมเช่น แว่นตายูวี

ตามแผ่นข้อมูลจำเพาะ ไฟ LED มีกำลังเอาต์พุตแบบออปติคัลที่ ~25 mW กระแสไฟทำงาน 300 mA และแรงดันไฟไปข้างหน้าสูงที่ ~12 V เนื่องจากนี่หมายความว่า LED จะกระจายความร้อนประมาณ 3 W จึงต้องติดตั้งเข้ากับ อ่างความร้อนที่เหมาะสม ดังนั้นฉันจึงซื้อ PCB แกนโลหะ (กราบขวา) ด้วยรอยเท้าที่เหมาะสม แผ่นระบายความร้อน และแผ่นระบายความร้อนขนาดเล็ก เนื่องจากไฟ LED อาจเสียหายได้ง่ายเนื่องจากกระแสไฟสูงเกินไป จึงควรสั่งงานด้วยตัวขับกระแสไฟคงที่ ฉันได้บอร์ดควบคุมบูสต์กระแสไฟคงที่ราคาถูกมากโดยอิงจาก XL6003 IC ซึ่งเพิ่มแรงดันเอาต์พุตด้วย ตามเอกสารข้อมูล แรงดันไฟขาออกไม่ควรเกิน 2x ของแรงดันไฟขาเข้า อย่างไรก็ตาม เนื่องจากฉันต้องการให้พลังงานทุกอย่างจากแบตเตอรี่ LiPo 3.7 V ฉันจึงเพิ่มตัวแปลงสเต็ปอัพที่เพิ่มแรงดันแบตเตอรี่เป็น ~6 V ก่อนไดรเวอร์ LED กระแสไฟขาออกของไดรเวอร์ LED ถูกกำหนดโดยตัวต้านทาน SMD สองตัวที่เชื่อมต่อแบบขนานบนบอร์ด ตามแผ่นข้อมูล XL6003 กระแสจะได้รับโดย I = 0.22 V / Rs โดยค่าเริ่มต้นจะมีตัวต้านทาน 0.68 โอห์มสองตัวที่เชื่อมต่อแบบขนานซึ่งมีค่าประมาณ ~650 mA เพื่อลดกระแส ฉันต้องเปลี่ยนตัวต้านทานเหล่านี้ด้วยตัวต้านทาน 0.82 โอห์ม ซึ่งจะให้ ~270 mA

ขั้นตอนที่ 2: ติดตั้ง LED

ในขั้นตอนต่อไปฉันบัดกรี LED ลงบนกราบขวา ดังที่ได้กล่าวไปแล้ว สิ่งสำคัญคือต้องได้รับ PCB ที่มีรอยเท้าที่ตรงกันของ LED ของคุณ การบัดกรีบน PCB แกนโลหะอาจทำได้ยากเนื่องจากบอร์ดกระจายความร้อนได้ค่อนข้างดี เพื่อให้การบัดกรีง่ายขึ้น แนะนำให้วาง PCB บนจานร้อน แต่ฉันก็ทำได้โดยไม่ต้องใช้ ไฟ LED ควรถูกประกอบเข้ากับบอร์ดด้วยแผ่นแปะระบายความร้อน หลังจากการบัดกรี ฉันติดกราบขวากับฮีทซิงค์โดยใช้แผ่นระบายความร้อน

ขั้นตอนที่ 3: เชื่อมต่ออุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์

ฉันติดส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์ทั้งหมดไว้ที่แผ่นด้านล่างของตัวเครื่อง โปรดทราบว่าฮีทซิงค์ค่อนข้างร้อน ดังนั้นควรใช้กาวที่สามารถทนต่ออุณหภูมิสูงได้ แบตเตอรี่จะเชื่อมต่อกับโมดูล step up ซึ่งเพิ่มแรงดันไฟฟ้าเป็นประมาณ 6 V จากนั้นเอาต์พุตจะต่อสายเข้ากับไดรเวอร์ LED boost ซึ่งเชื่อมต่อกับ LED มีการเพิ่มสวิตช์แบบสไลด์หลังแบตเตอรี่ แต่คุณอาจต้องการทำการบัดกรีหลังจากที่คุณได้ติดตั้งสวิตช์แบบสไลด์ในขั้นตอนต่อไปเท่านั้น

ขั้นตอนที่ 4: แก้ไขสิ่งที่ส่งมาด้วย

ฉันได้ทำการดัดแปลงบางอย่างกับ encluse โดยใช้เครื่องมือ dremel ของฉัน หลุมรูปร่องถูกใส่เข้าไปในด้านบนเพื่อให้ไฟ LED หลบหนี นอกจากนี้ ฉันยังใส่ช่องระบายอากาศด้านข้างบางช่อง ทำอีกรูสำหรับสวิตช์สไลด์ซึ่งยึดด้วยกาวร้อน ฉันไม่ค่อยพอใจกับรูปลักษณ์ของตู้เพราะรูดูค่อนข้างหยาบ โชคดีที่ส่วนใหญ่ไม่สามารถมองเห็นได้ คราวหน้าฉันจะทำกล่องแบบกำหนดเองโดยใช้เครื่องตัดเลเซอร์

ขั้นตอนที่ 5: เสร็จแล้ว

หลังจากปิดล้อมโครงการเสร็จเรียบร้อยแล้ว คริสตัลสามารถวางบนร่องที่ด้านบน และตื่นเต้นโดย LED จากด้านล่าง การปล่อยแสงฟลูออเรสเซนต์ค่อนข้างสว่าง โปรดทราบว่าแสงทั้งหมดมาจากคริสตัลจริงๆ เนื่องจากแสง UVC มองไม่เห็น

การสร้างสามารถปรับปรุงได้อย่างแน่นอนในสองสามวิธี อย่างแรกเลย การจัดการความร้อนของ LED นั้นไม่ค่อยดีนักและตัวระบายความร้อนก็ค่อนข้างร้อน เนื่องจากมีการระบายอากาศน้อยมากเนื่องจากติดตั้งฮีตซิงก์ภายในตัวเครื่อง จนถึงตอนนี้ฉันไม่กล้าเปิด LED นานกว่าสองสามนาที ประการที่สอง ฉันต้องการสร้างกล่องหุ้มที่ดีกว่าในครั้งต่อไปโดยใช้กล่องตัดด้วยเลเซอร์แบบกำหนดเองซึ่งทำจากอะครีลิคสีดำ นอกจากนี้ยังสามารถเพิ่มโมดูลเครื่องชาร์จ LiPo พร้อมปลั๊ก microUSB เพื่อที่คุณจะได้ไม่ต้องเปิดกล่องเพื่อชาร์จใหม่