ультрафіолетовий ліхтарик
Звичайний світлодіодний ліхтарик нескладно перетворити в ультрафіолетовий. Така річ стане в нагоді в господарстві і допоможе побачити невидиме.
Навіть такий досконалий оптичний прилад, як людське око, в змозі бачити лише невелику область широкого спектру електромагнітних випромінювань. Але, незважаючи на це, людина змогла не тільки відкрити і вивчити практично всі види випромінювань, але і використовувати. Наприклад, ультрафіолетове випромінювання.
Ультрафіолетове випромінювання (часто його називають просто ультрафіолет) - це електромагнітне випромінювання, що займає спектральний діапазон між фіолетовою областю видимого спектру світла і рентгенівським випромінюванням. Воно було відкрито більше двохсот років тому. У 1801 році німецький фізик Йоганн Вільгельм Ріттер почав пошук випромінювання за межами фіолетовою області видимого спектру. Незабаром, після ряду експериментів з фоторазложенія хлориду срібла, ультрафіолетове випромінювання було виявлено.
У цього випромінювання є безліч цікавих властивостей. Мабуть, найвідоміше - здатність викликати фотолюмінесценцію у деяких речовин. Під впливом ультрафіолетових променів ці речовини починають світитися різними кольорами видимого спектру. Одним з перших це явище виявив знаменитий американський учений-експериментатор Роберт Вуд. У 1919 році Роберт Вуд продемонстрував експертам секретного бюро лабораторії головного цензора Британського військово-морського флоту, що ряд речовин, що світяться під впливом УФ-променів, можуть бути використані шпигунами і розвідниками в якості невидимого чорнила.
В даний час ультрафіолетова фотолюмінісценція широко використовується для захисту важливих документів і банкнот від підробок, для виявлення слідів забруднень, невидимих в звичайному світлі, в криміналістиці, і безлічі інших випадках. Ультрафіолетові ліхтарики можна використовувати і в побуті. З їх допомогою легко перевірити на справжність підозрілі банкноти, виявити в машині протікання масла, антифризу, і інших технічних рідин (вони легко помітні в ультрафіолетових променях). Я використовую ультрафіолетовий ліхтарик під час генеральних прибирань на кухні, так як в ультрафіолетовому світлі стають видно навіть самі непомітні краплі жиру і масла.
На жаль, далеко не в кожному магазині можна знайти ультрафіолетові електричні ліхтарики. А ті, що є - або мають зовсім невелику потужність, або стоять вельми дорого. Але потужний ультрафіолетовий ліхтар дуже легко зробити зі звичайного недорогого світлодіодного електричного ліхтарика, замінивши в ньому світлодіоди видимого світла на УФ-світлодіоди.
Як зробити ультрафіолетовий ліхтарик
Увага! Ультрафіолет небезпечний для зору - ні в якому разі не направляйте ультрафіолетовий ліхтарик в очі.
1. Розбирання ліхтарика
Що для цього потрібно? В першу чергу, сам ліхтар. Існує два види невеликих електричних ліхтарів: з безліччю світлодіодів невеликої потужності, або з одним потужним світлодіодом. (Рис. 01)
Обидва ліхтарика куплені в найближчому магазині за ціною до 300 рублів. Можна переробити обидва види ліхтариків. Але набагато легше і простіше це зробити з ліхтариком, в якому один потужний світлодіод. Вибравши ліхтарик, розбираємо його. Як правило, всі електричні ліхтарики влаштовані приблизно однаково, і складаються з корпусу, в який ввёрнут світлодіодний модуль, дзеркального відбивача, торцевої кришки, і джерела живлення. У нашому випадку це стандартна касета на три елементи ААА по 1,5 вольта. Вимикач може бути як в корпусі ліхтаря, так і в торцевій кришці. (Рис. 02)
Викручуємо з корпусу ліхтаря світлодіодний модуль. Він потрібний не тільки для безпосередньо кріплення світлодіода, а й для відводу від світлодіода надлишкового тепла під час роботи (а потужні світлодіоди нагріваються дуже сильно). Розбираємо модуль. (Рис. 03 -06)
На жаль, багато виробників недорогих електричних ліхтариків економлять на дрібних деталях, на матеріалах і якість збірки. Цей ліхтарик не виняток. Світлодіод Ніяк не закріплений, хоча отвори з різьбленням для гвинтиків є. Викликає посмішку «мінусовий» провід світлодіода і його контакт з корпусом модуля. Виробник «забув» і про термопасту між світлодіодом і модулем, а значить, не можна очікувати нормального відводу тепла. Але все це легко виправити! Головне, наявний в ліхтарику світлодіод має стандартний розмір і форму «зірка».
2. Придбання необхідних комплектуючих
Наступним кроком купуємо потужний ультрафіолетовий світлодіод. Для економії фінансових коштів був придбаний УФ-світлодіод безіменного виробника, за розмірами і формою збігається з встановленим в ліхтарику.
Є невелика тонкість. Під час роботи світлодіоди дуже чутливі до перевищення допустимої сили струму. Якщо ця умова не дотримати, то термін життя світлодіода різко скоротиться, або він взагалі перегорить. Найпростіший спосіб обмежити силу струму - поставити послідовно зі світлодіодом резистор (на чому також заощадили виробники ліхтарика).
Розрахунок значення електричного опору можна виконати за такою формулою (в її основі всім відомий закон Ома):
R = r + R корп + R доб
При цьому V бат - це напруга джерела живлення. У нашому випадку це 4,5 вольта (три елементи ААА по 1,5 вольта). V св і I - напруга і сила струму, необхідні для нормальної роботи світлодіода. У нашому випадку - 3,6 вольт і 0,7 ампер. R - значення опору, необхідне для обмеження сили струму. Воно складається з опору додаткового резистора R доб. електричного опору з'єднувальних провідників (корпусу ліхтарика, вимикача, різьбових з'єднань) R корп. і внутрішнього опору джерела живлення r.
Підставивши всі значення, отримуємо, що R приблизно дорівнює 1,3 Ом. Це дуже маленьке значення, порівнянне з внутрішнім опором лужних елементів живлення ААА (близько 0,15 Ом для одного елемента) і електричним опором корпусу ліхтарика. Після такої приблизної оцінки було обрано резистор на 0,22 Ома з запасом потужності 1 Ватт. Світлодіод і резистор куплені в найближчому магазині радіотоварів, на це витрачено всього 150 рублів. Під час розрахунку додаткового опору уважний Новомосковсктель напевно помітив основний недолік стабілізації струму за допомогою резистора - залежність сили струму від напруги і внутрішнього опору джерела живлення. Так, у міру розрядки батарей, сила струму (а значить, і яскравість ліхтарика) буде падати. А якщо в ліхтарик поставити замість батарейок акумулятори - то сила струму навпаки зросте, так як внутрішній опір акумуляторів набагато менше. Але, простота і копійчана вартість резистора з лишком все окупають. (Рис. 07)
3. Доопрацювання ліхтарика і перевірка роботи
Деталі купили, що далі? Далі отпаиваем старий світлодіод від «плюсового» дроти і розбираємо світлодіодний модуль. До «плюсового» проводу припаюємо один висновок резистора. До іншого висновку резистора припаюємо невеликий шматочок ізольованого багатожильного дроту. До контактної майданчику «-» світлодіода припаюємо шматочок неізольованого багатожильного дроту, зігнутого в формі колечка. (Рис. 08)
Після складання резистор буде розташований всередині світлодіодного модуля. І щоб висновки резистора випадково не торкнулися модуля і не замкнули електричне коло, на корпус резистора був одягнений невеликий шматочок термоусадочної трубки. Можна і просто намотати два-три витка ізоляційної стрічки. (Рис. 09)
Назад збираємо світлодіодний модуль, при цьому «плюсовий» провід повинен пройти через відповідний отвір в модулі. (Рис. 10)
Для надійного тепловідведення змащуємо контактну площадку світлодіодного модуля термопастой, монтуємо УФ-світлодіод, закріплюємо його за допомогою двох невеликих винятково (один з яких проходить через колечко «мінусового» дроти і замикає цей провід на корпус модуля), припаюємо «плюсовий» провід до майданчика « + »світлодіода. (Рис. 11,12)
Є дві невеликі тонкощі:
- Один з гвинтиків одночасно є і «мінусовим» провідником. З цього, при складанні потрібно уважно стежити, щоб термопаста не потрапила в отвір для цього гвинтика. Інакше контакт може сильно погіршитися або взагалі пропасти.
- Під час складання потрібно перевірити, чи не стосуються капелюшки гвинтиків майданчиків «+» світлодіода. Якщо стосуються, то необхідно поверх майданчики підкласти ізолюючі прокладки з картону або пластику.
Перед остаточною збіркою необхідно перевірити, чи все правильно зібрано і наскільки коректно вибрано значення додаткового опору. За допомогою тимчасових дротів збираємо воєдино всі елементи електричного кола, при цьому комплект елементів живлення підключаємо послідовно з мультиметром, включеним в режим вимірювання струму. Все працює, світлодіод світиться! (Рис. 13)
Повністю збираємо ліхтарик. Ось і все, переробка закінчена. Причому грошей було витрачено набагато менше, ніж при покупці готового ліхтарика. (Рис. 14)
Увімкніть модифікований ліхтарик, бажано в затемненому приміщенні, і ваша квартира відкриється з нової, несподіваної сторони! Ви здивуєтеся, як багато навколо нас речей, пофарбованих люмінесцентними фарбами, тьмяними і непоказними при денному світлі, і яскравими і різнобарвними при впливі ультрафіолету. Але, найголовніше, не забувайте про свій зір і не світите таким ліхтариком в очі собі або іншим.
