這是一個(gè)手工制作的普通10mmLED的10倍放大版本,包含3個(gè)1W功率的LED,由樹(shù)脂澆注而成。它還包括一個(gè)脈沖寬度調(diào)制(PWM)調(diào)光電路。我從制作LED的木制模型開(kāi)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(shù)脂。
我將會(huì)帶給你這個(gè)世界上最大號(hào)的自制LED!
這個(gè)有點(diǎn)復(fù)雜的制作涉及以下技能:
-焊接/電子技術(shù)(知道如何閱讀電路圖)
-木工(需要能夠使用車(chē)床,鋼絲鋸,各種砂光機(jī),鉆孔機(jī)等)
-樹(shù)脂鑄造(這也是我第一次鑄造東西,所以不要擔(dān)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(chē)床
● 各種車(chē)刀
● 鋼絲鋸/曲線鋸
● 振動(dòng)砂光機(jī)
● 帶式砂光機(jī)
● 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(lái)不錯(cuò))
● 安全保護(hù):防護(hù)眼鏡(必需的),護(hù)耳用具(強(qiáng)烈推薦),口罩或者面具(強(qiáng)烈推薦,尤其在打磨的時(shí)候)
●15塊萬(wàn)能電路板
●2.5cm*15cm*20cm松木板
●木工膠
●報(bào)紙
●紙巾
1.2 切割木板
你需要把木板鋸成20cm長(zhǎng)的小段(需要約6-8段)。我們的目標(biāo)是20cm*14cm*14cm的木塊。
1.3 粘接木料
現(xiàn)在木料被分成20cm長(zhǎng)的小段,我們需要把它們粘接成木塊,這樣才能在車(chē)床上加工。在每一個(gè)木塊預(yù)先清除干凈鋸末的表面上(這個(gè)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(huì)被藏起來(lái),而最外面的會(huì)被切削掉大部分)。預(yù)先放好墊紙免得膠水在夾子和工具臺(tái)上到處都是。
這些木塊上膠后都會(huì)彎曲,由于它們來(lái)自同一塊木板,彎曲的方向應(yīng)該相同。在上夾鉗的時(shí)候注意使所有的木塊朝同一個(gè)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(huì)對(duì)你的車(chē)床刀具造成更多的損耗。
1.4 車(chē)床加工
如果這是你第一次碰車(chē)床,也許你該好好讀一讀使用說(shuō)明和教程。我相信車(chē)床是一個(gè)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(xiǎn)品。
在木塊的每一個(gè)面的大致中心上畫(huà)一個(gè)X。
1.5 車(chē)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(chē)成一個(gè)直徑11cm的均勻圓柱體。如果你沒(méi)有卡尺,可以用一個(gè)卡鉗和直尺測(cè)量,我就是這么做的。
用你的尺子在木塊上標(biāo)出14cm長(zhǎng)度,這是LED的總長(zhǎng)。從這一段長(zhǎng)度的左側(cè)開(kāi)始,標(biāo)記一下2cm和10cm的點(diǎn)。
1.6 制作曲面
首先不要車(chē)削那2cm的部分,它們是將來(lái)LED的唇部,直徑11cm已經(jīng)達(dá)到要求了。用鑿子把多余的部分削到車(chē)床正常工作所需的最小直徑。然后處理長(zhǎng)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(yù)計(jì)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(jī)床會(huì)怎么樣,但是我的這個(gè)在兩端留下了需要切掉的小柱。一般來(lái)說(shuō)我會(huì)用帶鋸鋸它,但是LED過(guò)大了,所以我選用了曲線鋸。鋸痕盡可能接近 LED。看起來(lái)顏色不一樣,但是弧度一致。在曲面部分,鋸掉以后用振動(dòng)砂光機(jī)磨平,基座那一邊用帶式砂光機(jī)打磨。新打磨的表面上都上一些蠟。現(xiàn)在你有了一個(gè)LED頭部的木制版本!
1.8 找準(zhǔn)中心,鉆孔
接下來(lái)需要找到它的中心,這樣就能在等距離的部位為L(zhǎng)ED的引腳鉆兩個(gè)安裝孔。這一步不是很必要,因?yàn)槟憧梢圆粚⒒M(jìn)硅膠。(要替代這里的做法,你只需要在大致的中心鉆個(gè)孔然后插入一根銷(xiāo)釘,既是支撐同時(shí)也做好了模具。)要找到圓心你需要一把尺子和一個(gè)直角三角尺。在LED的基座上隨意繪制一個(gè)內(nèi)接三角形,找出每一邊的中點(diǎn),使用三角尺畫(huà)出每一條邊的垂直平分線,它們應(yīng)當(dāng)相交于同一個(gè)中心點(diǎn),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(huà)出一條直徑。鉆兩個(gè)孔(大小參照后面一步你所用的“引腳”直徑),每個(gè)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(zhǔn)長(zhǎng)度,至少30cm,然后加上它插進(jìn)你的基座的長(zhǎng)度(這些鋁管將會(huì)成為L(zhǎng)ED的引腳)。在我的例子里,選用了32cm的長(zhǎng)度。用強(qiáng)力膠(或者其他的高強(qiáng)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(jī)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(lái)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(huì)裂開(kāi),我就吃了這個(gè)虧。我先后涂了兩次完成這個(gè)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(qiáng)烈100倍的氣味燒灼著你的眼睛和喉嚨。注意通風(fēng)。
2.2 脫模
把木制的LED從固化的硅橡膠中取出應(yīng)該是比較簡(jiǎn)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(dāng)把硅膠模具從木模上脫下時(shí),可以嘗試把它卷起并慢慢剝下來(lái)。
3 電子電路
3.1 材料和工具
你應(yīng)該具備一些電子制作經(jīng)驗(yàn),但這不是必需的。需要這些電子元件:
-(1X)555定時(shí)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(kāi)關(guān)(從我為L(zhǎng)ED準(zhǔn)備的一個(gè)舊燈座上弄到的)
-(1X)NPN晶體管(我用了一個(gè)2N4401)
-(1X)二極管(我用了一個(gè)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(dǎo)熱膠
● 焊接工具
3.2 LED驅(qū)動(dòng)電路
我為這個(gè)LED做的驅(qū)動(dòng)電路包括一個(gè)限流電阻(由一些串并聯(lián)的電阻構(gòu)成),還有一個(gè)555定時(shí)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(gè)人采用搭腿懸空焊接的方式(不使用電路板或者萬(wàn)能板),只是因?yàn)槲也幌矚g切下一小塊萬(wàn)能板然后在上面研究應(yīng)該怎么安排走線。
3.3 安裝LED
把LED用導(dǎo)熱膠安裝在一小段鋁條上。這些LED會(huì)大量發(fā)熱,包在樹(shù)脂里會(huì)更熱,所以要盡可能做好散熱(熱量會(huì)通過(guò)稍后安裝的支柱鋁管導(dǎo)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(gè)1/8英寸的孔(也許有些大了,你自己看著辦),LED的供電線會(huì)從鋁管穿過(guò)并最終從這個(gè)孔穿出。每根管穿過(guò)一條線。
當(dāng)穿好線以后用導(dǎo)熱膠固定,并把鋁管粘接在剛才粘LED的鋁基板背面。后來(lái)我又上了不少膠,因?yàn)樵鹊哪z不足以保證強(qiáng)度。
4 澆鑄LED
4.1 澆鑄LED所需材料和工具
-1.4kg液體透明樹(shù)脂
-大約5.6ml的固化劑(或者120滴,我試著測(cè)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(gè)木制攪拌器(電鉆更容易,更快,也更安全)
● 用來(lái)夾持LED模具的設(shè)備
4.2 填充模具
用一個(gè)燒杯或者其他容器將樹(shù)脂倒入保持直立狀態(tài)的硅膠模具。
1.4kg液體樹(shù)脂同5.6ml的固化劑攪拌均勻(用一個(gè)電鉆和攪拌器會(huì)更容易,我用一頭粘上一小塊木板的木條做了一個(gè))。
所有的樹(shù)脂都從模具的頂部開(kāi)孔倒入。
倒完樹(shù)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(kāi)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(lái)很糟糕,所以找個(gè)通風(fēng)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(shuō)了。剛剛脫模出來(lái)的表面還是很粗糙啊。
4.4 拋光
澆注過(guò)程很難稱(chēng)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(dòng)砂光機(jī)(180目)打磨,來(lái)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?yàn)槲覜](méi)有更高標(biāo)號(hào)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(guò)程中,沒(méi)能去掉所有不滿(mǎn)意的缺陷。
5 收尾工作
5.1 所有部件總裝
將LED驅(qū)動(dòng)電路裝到一個(gè)舊的燈座里,取代原先的交流市電插頭,我用了一個(gè)12V350mA的電源適配器給它供電。
燈座上的開(kāi)關(guān)和旋鈕
5.2 插入LED
這下可沒(méi)有什么難度。插入LED,用環(huán)氧膠或者強(qiáng)力膠粘緊。干燥以后,把LED的兩根引出線分別接到555驅(qū)動(dòng)電路的輸出和底線上。
站起來(lái)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(yán)重。
希望你能享受DIY這個(gè)最大號(hào)LED的樂(lè)趣!
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