Stand Layar Kristal Fluorescent: 5 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Terakhir diubah: 2024-01-30 09:57

Dulu ketika saya lulus dari universitas, saya sedang mengerjakan eksperimen untuk deteksi langsung materi gelap yang disebut CRESST. Percobaan ini menggunakan detektor partikel berbasis kristal kalsium tungstat (CaWO4) yang berkilau. Saya masih memiliki pecahan kristal sebagai suvenir dan selalu ingin membuat stan pajangan yang menggairahkan fluoresensi kristal.

Saya menyadari bahwa orang mungkin tidak akan menyalin bangunan yang tepat ini karena kristal kalsium tungstat tidak tersedia secara komersial dan juga LED UVC yang saya gunakan cukup mahal. Namun, ini mungkin membantu Anda jika Anda berencana untuk membuat dudukan pajangan untuk mineral fluoresen lainnya seperti amber atau fluorit.

Langkah 1: Kumpulkan Bahan

• kristal CaWO4 fluoresen
• kotak proyek kecil (misalnya conrad.de)
• 278 nm UVC LED (misalnya Crystal IS)
• LED kanan (PCB inti logam) (misalnya Lumitronix)
• bantalan termal (misalnya Lumitronix)
• heatsink (misalnya Lumitronix)
• modul peningkatan (mis. ebay.de)
• Driver boost LED (mis. ebay.de)
• Baterai LiPo (mis. ebay.de)
• sakelar geser
• 0.82 Ohm 1206 SMD resistor

Fluoresensi dalam kalsium tungstat dapat tereksitasi pada panjang gelombang < 280 nm. Ini cukup jauh di UV dan LED pada panjang gelombang ini biasanya cukup mahal (~150 $/pc). Untungnya, saya mendapatkan beberapa LED SMD 278 nm secara gratis karena merupakan sisa sampel teknik dari perusahaan tempat saya bekerja. Jenis LED ini biasanya digunakan untuk desinfeksi.

PERINGATAN: Sinar UV dapat menyebabkan kerusakan pada mata dan kulit. Pastikan untuk memiliki perlindungan yang tepat, mis. kacamata UV

Menurut lembar spesifikasi, LED memiliki daya keluaran optik ~25 mW, arus operasi 300 mA, dan tegangan maju tinggi ~12 V. Karena ini berarti LED membuang panas sekitar 3 W, mereka harus dipasang ke pendingin yang tepat. Oleh karena itu, saya membeli PCB inti logam (kanan) dengan tapak yang tepat, bantalan termal, dan heat sink kecil. Karena LED dapat dengan mudah rusak oleh arus yang terlalu tinggi, LED harus dioperasikan dengan driver arus konstan. Saya mendapat papan driver boost arus konstan yang sangat murah berdasarkan IC XL6003 yang juga meningkatkan tegangan output. Menurut datasheet tegangan output tidak boleh lebih tinggi dari 2x tegangan input. Namun, karena saya ingin menyalakan semuanya mulai dari baterai LiPo 3,7 V, saya menambahkan konverter step up lain yang meningkatkan voltase baterai menjadi ~6 V sebelum driver LED. Arus keluaran driver LED diatur oleh dua resistor SMD yang terhubung secara paralel di papan. Menurut datasheet XL6003 arus diberikan oleh I = 0,22 V/Rs. Secara default ada dua resistor 0,68 Ohm yang terhubung secara paralel yang berjumlah ~650 mA. Untuk menurunkan arus, saya harus mengganti resistor ini dengan resistor 0,82 Ohm yang akan menghasilkan ~270 mA.

Langkah 2: Memasang LED

Pada langkah selanjutnya saya menyolder LED ke kanan. Seperti yang telah disebutkan, penting untuk mendapatkan PCB dengan jejak yang cocok dari LED Anda. Menyolder pada PCB inti logam bisa jadi sulit karena papan menghilangkan panas dengan cukup baik. Untuk mempermudah penyolderan, disarankan untuk meletakkan PCB di atas hot plate tetapi saya juga berhasil melakukannya tanpa. LED harus digabungkan ke papan dengan pasta termal. Setelah menyolder saya memasang kanan ke heatsink menggunakan bantalan termal.

Langkah 3: Hubungkan Elektronik

Saya merekatkan semua komponen elektronik ke pelat bawah enklosur saya. Perhatikan bahwa heatsink menjadi cukup panas sehingga berguna untuk menggunakan lem yang dapat menahan suhu tinggi. Baterai terhubung ke modul step up yang meningkatkan tegangan menjadi sekitar 6 V. Outputnya kemudian dihubungkan ke driver boost LED yang terhubung ke LED. Sakelar geser ditambahkan setelah baterai tetapi Anda mungkin ingin melakukan penyolderan hanya setelah Anda memasang sakelar geser pada langkah berikutnya.

Langkah 4: Ubah Enklosur

Saya membuat beberapa modifikasi pada encluse menggunakan alat dremel saya. Sebuah lubang berbentuk celah diletakkan di bagian atas agar lampu LED bisa keluar. Selain itu, saya menempatkan beberapa bukaan di samping untuk ventilasi. Lubang lain dibuat untuk sakelar geser yang direkatkan dengan lem panas. Saya tidak terlalu senang dengan tampilan enklosur karena lubangnya terlihat cukup kasar. Untungnya kebanyakan dari mereka tidak terlihat. Lain kali saya mungkin akan membuat kotak kustom menggunakan pemotong laser.

Langkah 5: Selesai

Setelah menutup kandang proyek selesai. Kristal dapat ditempatkan pada celah di bagian atas dan dirangsang oleh LED dari bawah. Emisi fluoresensi cukup terang. Perhatikan bahwa semua cahaya benar-benar berasal dari kristal karena sinar UVC tidak terlihat.

Membangun tentu dapat ditingkatkan dalam beberapa cara. Pertama-tama manajemen termal LED tidak bagus dan heat sink menjadi sangat panas. Ini karena ventilasi sangat sedikit karena heat sink dipasang di dalam enklosur. Sejauh ini saya tidak berani menjalankan LED lebih lama dari beberapa menit. Kedua, saya ingin membuat selungkup yang lebih bagus lain kali menggunakan kotak potong laser khusus yang terbuat dari akrilik hitam. Selain itu, modul pengisi daya LiPo dengan colokan microUSB dapat ditambahkan sehingga Anda tidak perlu membuka kotak untuk mengisi ulang.