Lâmpada de parede LED Night City Skyline: 6 etapas (com fotos)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:39

Este manual descreve como construí uma luminária de parede decorativa. A ideia é a de um horizonte noturno de cidade, com algumas janelas iluminadas nos prédios. A lâmpada é realizada com um painel de plexiglass azul semitransparente com as silouhettes do edifício pintadas de preto. A luz vem de 108 “janelas” que são iluminadas por leds fixados em orifícios no painel. A lâmpada é alimentada por uma bateria de 12 V ou fonte de alimentação.

Etapa 1: Materiais e Ferramentas

- Painel de plexiglass azul semitransparente de 50 cm x 22 cm (~ 20 "x 9"), 3 mm (0,12 ") de espessura

- painel de plexiglass branco de 50 cm x 22 cm (~ 20 "x 9"), 3 mm (0,12 ") de espessura

- Canal de alumínio de 2 metros de 15 mm x 10 mm x 1 mm (~ 0,6 "x 0,4" x 0,04 ")

- Tinta preta

- Papel adesivo

- espaçadores de plástico, 7 mm (0,275”) de espessura

- 6 x M3 x 12 parafusos de cabeça escareada

- 108 leds brancos de 3 mm

- 3 NUD4001

- 3 resistores x 2,2 ohms

- arame

- trocar

- 12 V melhor ou fonte de alimentação

Ferramentas:

- Furar

- Broca de 2,5 mm

- torneira M3

- escarear

- ferro de solda

- serra de metal

Etapa 2: alguns cálculos preliminares

Decidi o número de janelas acesas principalmente com base nas características elétricas do tipo de leds e driver de corrente que usei. Os leds são leds brancos de 3 mm, que funcionam com 3,3 V e absorvem no máximo cerca de 0,025 A.

Para ter uma corrente constante e estável, usei 3 drivers de LED de corrente NUD4001.

Liguei os leds em grupos de 3 em série, 12 grupos em paralelo para cada um dos 3 NUD4001, para um total de 3 * 12 * 3 = 108 leds, consulte o esquema elétrico abaixo.

Seguindo as instruções detalhadas contidas na ficha do NUD4001 (https://www.onsemi.com/pub/Collateral/NUD4001-D. PDF) calculei os valores elétricos do meu circuito (para cada um dos 3 NUDS). A folha de dados do NUD4001 recomenda uma dissipação de energia total inferior a 1,13 W, com base na dissipação de calor da caixa SO-8 e tamanho da almofada:

- Corrente de Leds: Iled = 0,025 A * 12 = 0,30 A

- Vsense: 0,7 V (consulte a Figura 2 na folha de dados NUD)

- 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 através do NUD4001: Vdrop = Vin - Vsense - Vled = 12 V - 0,7 V - 9,9 V = 1,4 V

- Dissipação de energia no NUD4001: P = Vdrop * I out = 1,4 V * 0,30 A = 0,420 W

- Dissipação de potência interna do NUD4001 (Figura 4 na folha de dados, para 12 V): 0,055 W

- Dissipação de potência total: Ptot = 0,420 W + 0,055 W = 0,475 W

Como não tenho almofada aqui (os NUDs são soldados a fios e outros componentes, mas "flutuando no ar"), espero uma menor dissipação de calor, então presumo (espero) que o valor de 0,475 W fornecido pelo meu circuito seja baixo o suficiente para não danificar o NUD4001.

O cálculo da resistência fornece um valor para Rext = 2,33 ohm. Como um resistor de 2,33 ohm não está disponível comercialmente, usei um valor padrão próximo a ele, 2,2 ohm.

Etapa 3: realização do painel

O primeiro passo para a realização do painel foi escolher um belo horizonte da cidade para reproduzir no painel de acrílico. Depois de algumas pesquisas na Internet, selecionei o horizonte na Fig. 1.

Então, com um software de manipulação de imagens (gimp no meu caso, mas todo software de manipulação de imagens pode fazer) adaptei as dimensões para que coubessem em duas folhas A4 na orientação paisagem. A imagem deveria ser usada como máscara para pintar os edifícios e fazer os furos para leds, então eu a “binarizei” para torná-la puro preto e branco com bordas muito nítidas e adicionei pontos brancos como referência para os furos das janelas. Por fim, divida a imagem em duas e imprima em 2 folhas de papel adesivo (Fig2, Fig3)

Depois de cortar cuidadosamente as estampas, coloquei a parte branca das folhas (o céu) no painel de acrílico e pintei a parte descoberta com tinta spray preta. Depois que a tinta secou, retirei o papel adesivo branco e colei a parte preta das folhas nos prédios pintados. Em seguida, seguindo as manchas brancas, fiz os furos para os leds e retirei o papel adesivo preto, tomando cuidado para não danificar a pintura. (Decidi fazer os furos depois de pintar porque caso contrário a tinta poderia entupir os furos e dificultar o tamponamento dos leds).

Etapa 4: solda, solda, solda

Com o painel pintado e furado comecei a colocar os leds nos orifícios, com os pinos tortos e alinhados para que pudesse soldar o pino positivo (mais longo) de um led com o pino negativo (mais curto) do próximo, em série de 3.

Usei fios para fechar as lacunas entre os pinos quando muito grandes e entre os pinos e leds do NUD4001.

Também tive que organizar pinos e fios para escondê-los atrás da tinta preta. No final, exigiu muita solda (e eu não sou muito bom nisso). Portanto, tudo parece muito confuso, e é, mas de alguma forma funciona;)

Etapa 5: feche a caixa

A última etapa para terminar minha lâmpada led foi consertar um segundo painel de acrílico na parte traseira para proteger todos os circuitos. Entre os 2 painéis coloquei 6 espaçadores para deixar espaço suficiente para todos os componentes internos, e criei uma moldura para manter todos juntos. Fiz o espaçador com pedaços de plexiglass que tinha espalhados, juntando 1 peça de 3 mm de espessura e 1 peça de 4 mm de espessura. Realizei a moldura a partir de 4 peças de canal de alumínio do comprimento das laterais do painel, com as extremidades em 45 °. O canal tem uma largura interna de 13 mm (~ 0,5”), então fiz os espaçadores com 7 mm de espessura (13 mm - 2 x 3 mm para painéis de plexiglass). Em seguida, colei os espaçadores no painel frontal, 2 em cada lado comprido e 1 nos lados curtos, e coloquei o painel traseiro. Com os lados da moldura colocados no lugar fiz 6 furos de 2,5 mm de diâmetro, por trás, nas posições dos espaçadores. Como eu queria a parte frontal da moldura limpa e sem orifícios, parei de perfurar quando o orifício estava com cerca de 5-6 mm de profundidade, removi o canal de alumínio e terminei todo o orifício através dos painéis de acrílico e espaçadores. Em seguida, rosquei os orifícios com a torneira M3. Também alarguei e alarguei os orifícios na parte de trás dos canais de alumínio para as cabeças dos parafusos. No canal esquerdo fiz um furo na lateral para o cabo de força. Por fim montei todos os painéis com espaçadores e canais de alumínio e aparafusei os parafusos. Os parafusos têm 12 mm de comprimento, então eles descem pelo painel traseiro, os espaçadores e parte do painel frontal, mas não alcançam a parte frontal dos canais da estrutura.

Etapa 6: Veja a luz?

Depois de montar a lâmpada led conectei um interruptor no cabo de força e uma bateria de 12V, e liguei a lâmpada.

No final, estou bastante satisfeito com meu trabalho, embora os leds façam um pouco de luz demais, especialmente diretamente na frente (eles têm um cone de luz estreito, portanto, quando vistos lateralmente, parecem menos brilhantes). Se eu não interpretar mal a folha de dados do NUD4001, o brilho dos leds poderia ser reduzido substituindo os resistores de 2, 2 ohms por outros maiores, mas por enquanto vou manter minha lâmpada como está.