2017/8/22

自製點光源

在台灣電子業發達,想要自製一個LED光源,上網就可以買到很多零組件,其中自製一個小FOV用的光源相對大FOV來說容易很多,原因就在於可以選擇高功率的LED,例如 3W / 5W / 10W的LED如下:
圖片來源:露天拍賣
如果有LED型號更好
有LED就可以去找原廠的資料:Cree
找到原廠資料時,就會發現,露天的賣家資料有時候是亂兜在一起,例如亮度等級,白光(2850K~5000K)的5000K是用Q3、Q4、Q5在分亮度等級,R3是綠光等在用,不過這不是重點,一般的使用者其實沒人在管這些分類資料。
首先會看到光譜:
藍色線就是這顆LED的光譜
很明顯在IR段680nm以上,光的能量很低
在UV段低於430nm以下也很低,在綠光450nm左右最高
再來一個重點是出光角度與光的強度關係:
Relative Luminous Intensity vs Angle
很明顯在接近 +-40的角度範圍內,亮度大概還有中心 0 度時的80%,也就是最中間跟邊邊的亮度差距約20%,實際上因為光行進距離的關係亮度差異會更大,考慮光的行進距離,到10度時,光強度剩下約94.2%,到30度光的強度剩下65%左右,所以在中心區域的亮度會比周圍高。
至於亮度高多少?看範圍(角度)跟距離,所以範圍越小、距離越短,相當於FOV越小時,因為角度小,直接光源的亮度均勻性相對會比較好;反之亮度均勻性會越差;不管使用哪種透鏡,中間0度比較亮是無法避免的。

所以FOV越小的光源反而越容易得到較高的亮度均勻性,所以 DIY 光源從 LED 點光源開始其實是一個不錯的選擇。

先不管均勻性,有了LED之後接下來就要幫LED接上電源跟電路,現在已經有很多廠商會幫忙加上降壓&限流電阻跟導熱基板(星狀),留電路接點等,甚至連調光器電路都作好,如下圖示產品:
圖片來源:露天拍賣
圖片來源:露天拍賣
看了這個圖還不會接的話...

再來就是加上散熱,同樣在拍賣網站上也幫忙準備好了:
圖片來源:露天拍賣

再來是電源供應器,要省錢可以用退役舊電腦上的電源供應器供12V的電,或者是另外買一個12V,50W的電源供應器來接也不貴:
圖片來源:露天拍賣

最後就是幫以上這些東西加上配線、外殼,這個部分反而是麻煩,料就不是那麼現成可買可用。

不算五金、配線、外觀件,以上這些料在拍賣網站上買起來一組約600,比起專業廠商動輒賣2~3000以上便宜不少。

今天收到一個設備廠商提供的資料,很老實的表示使用這種星狀基板LED作了365、400、420、940的四種波長光源給光譜量測應用;其實如果把散熱做好,問題也不大。
有設備廠商敢用證明DIY LED光源是真的可行;但是說破了就沒價值,工業光源廠商應該會很希望我把這一篇文章刪掉。

7 則留言:

  1. 作者已經移除這則留言。

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  2. 我想要自製一個管內窺視鏡的點光源,希望亮度越大越好,體積越小越好,能防水。

    不知道大大有什麼建議?

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  3. 建議還是要先定義出需要的亮度,再來找LED跟透鏡,剩下的就是如何密封防水跟散熱。

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    1. 感謝回覆

      因為我買的管類內視鏡自帶光源不足,所以才想是否能DIY一個點光源作為輔助°

      我對這方面並不瞭解,所以也無法說清楚亮度的定義°

      防水/體積小是重點,不然進不了管路° 但價格也是一個考量,希望能不要太貴,因為有點實驗性質。

      如果前輩能指點一二,萬分感謝🙏

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  4. 如果是尺寸問題就只能儘量找小體積、高亮度的LED來設計;
    既有光源的外觀尺寸與接續方式及相關形狀尺寸是重要的參考,以找到的小體積高亮度LED設計換掉原有的LED,
    我會從這方向先去著手,
    然後再設法解決電路跟散熱的問題。

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    1. 乎然想到手機的閃光燈?我試了一下亮度倒是非常充足,尺寸也小°

      但不知道合不合適拆下其元件來改裝?會不會有什麼問題?

      困惑中?

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  5. 可以試試,
    DIY的精神就是從嘗試錯誤中學習^_^
    LED記得要小心注意電源、電流的限制,以及散熱的處理

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