Источник света для оптоволоконного кабеля

Как сделать волоконно-оптическую светодиодную лампу

Ранее я уже делал подобные проекты, но в этот раз я хотел сделать что-то попроще, то, что будет легким в изготовлении, и то, что смогли бы сделать многие из вас. «Механические» части лампы печатаются на 3D-принтере, электронная часть довольно проста, а пластиковое оптическое волокно притягивает взгляд. Сейчас я расскажу, как легко и просто изготовить такую светодиодную лампу.

Шаг 1. Детали, необходимые материалы

Детали, распечатанные на 3D-принтере, файлы tinkercad;

Адресные светодиоды WS2812 (изготавливаются из ленты, 60 светодиодов на 1 м) – 32 шт.;

Кабель питания 5 В с вилкой постоянного тока 5,5×2,5 мм – 1 шт.;

Кабель питания 5 В/1 А со штепсельной вилкой 5,5×2,5 мм – 1 шт.;

И ещё немного по мелочи: провода, термоусаживаемые муфты для соединений и клей для горячего склеивания.

Если у вас нет опыта работы в tinkercad, прилагаю файлы stl:

Шаг 2. Электрическая схема

Как видно из рисунка, cхема устройства чрезвычайно проста.

Шаг 3. Сборка

Я начал с 3D-печати компонентов. Сам процесс занимает довольно много времени, поэтому во время печати компонентов я занимался тем, что соединял друг с другом части светодиодной ленты. Перед установкой паяных деталей желательно проверить правильность работы светодиодов в соответствии с инструкциями, приведёнными на шаге 3 проекта «Волоконная оптика и светодиодные лампы – Украшение стен» (единственное, что я изменил, – это значение DATA PIN на 5 и NUM_LEDS на 32).

После завершения печати рамы последовала самая сложная часть – установка и крепление в каналах рамы лампы четырёх полосок светодиодной ленты по 8 светодиодов в каждой. Я чуть-чуть приподнял защитный пластик самоклеющегося слоя светодиодной ленты и для более точной фиксации использовал несколько волоконно-оптических концов, вставленных через боковые отверстия. Затем я аккуратно снял защитный слой и, прижав ленту к раме, закрепил её. На фотографиях выше эти операции показаны в деталях.

После этой процедуры я вставил в боковые отверстия несколько кусков пластикового оптоволокна. Я вырезал куски как можно более перпендикулярно, используя тот же шаблон, что и в проекте «Волоконная оптика и светодиодные лампы — Украшение стен«. Получилось 8 отрезков волокна, всего 16 отрезков разной длины соединяют пары отверстий, находящихся на одинаковом расстоянии от боковых сторон рамы лампы (см. фотографии выше).

Остальные соединения я сделал в соответствии с электронной схемой, затем установил опору лампы и зафиксировал её большим количеством клея для горячего склеивания, нажимную кнопку я прикрепил также с помощью клея для горячего склеивания (это надо делать после установки нажимного штифта), после чего в соответствующем месте опоры закрепил модуль Arduino Pro Mini. Вот и всё!

Шаг 4. Программное обеспечение

Последний шаг в изготовлении лампы – загрузка программы на микроконтроллер Arduino. Как видно из фотографий выше, я использовал адаптер с USB-порта на последовательный порт с подключённым чипом FT232RL. Естественно, загрузить код можно с помощью других адаптеров с USB-порта на последовательный порт. О технике программирования модуля Arduino Pro Mini есть много статей в Интернете.

Исходный код программы можно загрузить отсюда: github.

Несколько слов о программе…

Лампа работает в трёх основных режимах, которые можно выбирать двойным нажатием на кнопку: режим сплошного цвета (с эффектом «дыхания»), режим палитры и режим эффектов. Однократным нажатием на кнопку в режиме сплошного цвета выбираются различные цвета (9 цветов) также с эффектом «дыхания», в режиме палитры выбираются несколько цветовых палитр, которые можно взять здесь: PaletteKnife для FastLED, а в режиме эффектов выбираются… да, вы правы, эффекты:)

Программа представляет собой адаптированные коды из FastLED Breath для создания эффекта «дыхания», коды из palettes with button control для создания различных цветовых палитр и коды из DemoReel100 with button для создания эффектов. Для того чтобы перевести модуль Arduino Pro Mini в спящий режим двойным нажатием на кнопку, я воспользовался инструкциями из следующей статьи. При таком двойном нажатии также сохраняются текущий режим работы и настройки каждого режима работы.

Я воспользовался следующими внешними библиотеками (библиотеки sleep.h и EEPROM.h уже встроены в модуль Arduino): FastLED и ArduinoMultiButton.

Шаг 5. Пользование лампой

Как пользоваться лампой, показано на видео ниже.

Шаг 6. Некоторые выводы

Должен признаться, что я делал эту лампу для себя, так как мне хотелось получить в итоге нечто необычное.

Лампы сделанные по этому проекту

Я поставил лампу на прикроватный столик, пользовался ею несколько дней, и мне она очень понравилась. Я весьма доволен, что лампа в итоге так хорошо себя показала. Однако, возможно, в будущем я внесу в её конструкцию некоторые изменения…

Например, в режиме цветовой палитры я бы несколько понизил яркость или выбрал бы цветовые палитры с меньшей яркостью. Ещё я добавил бы ряд эффектов. Например, добавить шумовой эффект или запитать светодиодную ленту через транзистор MOSFET, снизив тем самым энергопотребление лампы в спящем режиме. Сейчас, если я выключаю лампу двойным нажатием на кнопку, она потребляет около 30 мА, в рабочем режиме она потребляет максимум 400 мА.

Спасибо что прочитали и удачного крафта!

Узнайте подробности, как получить Level Up по навыкам и зарплате или востребованную профессию с нуля, пройдя онлайн-курсы SkillFactory со скидкой 40% и промокодом HABR, который даст еще +10% скидки на обучение.

Источник

Все об оптоволоконном освещении

Благодаря развитию технологий оптических волокон стало возможным разделить в пространстве источник света и сам светильник на существенное расстояние. Такое оптоволоконное освещение идеально подходит для труднодоступных мест – куда нельзя провести проводку или эксплуатация электроприборов не соответствует условиям безопасности – например, в бане или сауне.

Рассмотрим, какие разновидности подобного рода подсветки существуют, из каких элементов она состоит, какими преимуществами обладает, как правильно установить и каковы главные особенности ее применения в помещении с повышенной влажностью и температурой.

Разновидности оптоволоконной подсветки для бани

Оптоволоконный светильник может иметь торцевую и боковую конструкцию для сауны или бани. Если нужно создать точечную подсветку, применяют устройства первого типа – когда свет выходит только из противоположного проектору конца кабеля. Если цель стоит оформление контурного освещения – используется вторая модификация. В ней светоисточники расположены на поверхности оптического волокна.

Кроме того, по виду применяемых материалов приборы освещения на основе оптоволоконного кабеля разделятся на два вида:

1. Со стеклянной сердцевиной, покрытой защитной оболочкой.
2. Пластиковым сердечником с изоляционным слоем или без него.

Различие между ними не только в стоимости, но также в эксплуатационных параметрах и назначении. Максимальное преимущество (как и цена) у стеклянных моделей. Они способны передавать излучение от источника на расстояние до десяти метров без существенных потерь интенсивности. Поэтому их можно использовать для основного освещения. Другое дело пластмассовые оптоволоконные кабели. Их чаще применяют для оформления декоративной подсветки.

Обратите внимание! Интенсивность освещения на выходе из оптоволоконного кабеля определяется не только длиной пути проходящего света и мощностью проектора, но также общей площадью сечения всех волокон, число которых может доходить до двухсот пятидесяти.

Составные элементы оптоволоконной системы освещения

Система подсветки на базе оптоволоконного кабеля включает несколько основных компонентов, варьируя которые можно задавать различные параметры освещения:

1. Проектор. Источник излучения, от которого через оптоволокно направляется свет к приемнику. Единственная часть системы, подключаемая к электросети. От его мощности напрямую зависит яркость светильника. Для помещений с повышенным нагревом воздуха прибор должен иметь терморегулятор или предохранитель.
2. Оптоволокно. Выступает в роли и передатчика светового излучения, и светильника – в зависимости от конструкции (в первом случае торцевого типа, во втором – бокового). Для помещения бани или сауны лучше использовать изделия со стеклянной изоляцией, так как они более стойки к нагреву.
3. Линзы, кристаллы, светильники. С их помощью создается направленное или рассеянное освещение.
4. Дополнительное оборудование. Это может быть набор линз и резьбовых адаптеров для них, светофильтры, лампы, контроллеры и устройства управления.

Еще одним важным элементом, входящим в состав системы оптоволоконного освещения, является сам источник света – лампочка. Применяются три ее разновидности:

Светодиоды отличаются тем, что затрачивают меньше энергии и выделяют мало тепла. Лампы второго и третьего типа нагреваются сильнее и требуют принудительного охлаждения – вентиляции.

Совет! Преимущество проекторов на базе лед-элементов для бани заключается не только в низком энергопотреблении при хорошей яркости, но также отсутствии в их устройстве вентиляторов (в отличие от газоразрядных и галогенных), шум от которых может существенно понизить комфорт отдыха.

Плюсы системы освещения

По сравнению с традиционно используемым освещением на базе лампочки накала и других аналогичных систем освещения оптоволоконная подсветка имеет ряд преимуществ:

1. Абсолютная пожаро- и электробезопасность. Если проектор (источник света) вынесен за область экстремальных температур и атмосферной влажности, помещение бани будет безопасно и сохранено от возможности короткого замыкания в системе освещения. Светящиеся элементы не производят тепла и могут устанавливаться даже под обшивку из горючих материалов.
2. Низкое энергопотребление.
3. Стойкость оптоволоконного кабеля к нагреву вплоть до двухсот градусов. Поэтому такие светильниками можно монтировать даже на потолке в парилке.
4. Небольшие размеры позволяют прятать оптоволоконный провод и прочие компоненты освещения даже под тесную обшивку.
5. Легкий монтаж. Установить оборудование не сложнее, чем провести обычную электрожилу.
6. Долговечность. Оптоволоконный материал практически не стареет, а источник света (особенно если выбран лед-элемент) может функционировать до 100 тыс. часов.
7. Визуальный комфорт восприятия. Освещение не вызывает раздражения зрения даже при большой яркости.
8. Отсутствие в составе компонентов каких-либо вредных веществ.
9. Возможность воплощения различных дизайнерских задумок. Большое разнообразие цветового, светового и фигурного оформления.

Пожалуй, единственным недостатком оптоволоконной системы освещения является его высокая цена. Однако если соразмерить все положительные эффекты, то он сразу потеряется на их фоне.

Установка и монтаж

Рассмотрим на примере, как своими руками сделать оптоволоконное боковое и торцевое освещение для бани.

Монтаж бокового освещения

Алгоритм установочных работ сводится к следующим действиям:

1. В предбаннике или раздевалке рядом с перегородкой в парную неподвижно закрепляется проектор.
2. В самой бане монтируется оптоволоконный кабель согласно дизайн-проекту.
3. Через отверстие в стене кабель выводится в помещение к проектору и соединяется с ним.
4. Оборудование подключается в сеть и проверяется на работоспособность.

Важно! Тип оптического волокна и его диаметр определяет такую важную величину, как его максимальный перегиб. Это нужно обязательно учитывать при проектировании фигурного декора и выборе оборудования.

Установка торцевого освещения

В отличие от вышеописанного способа монтажа оптоволоконного освещения установка торцевой подсветки осложняется тем, что для каждой точки выхода требуется отдельное крепление – соответствующее заранее спланированному проекту оформления. Световой поток от светильников прежде всего должен быть направлен на двери, полки, емкости под воду и источник нагрева. Во многих случаях сначала крепится оборудование, а затем материалы отделки и элементы интерьера. Поэтому все работы нужно вести аккуратно, чтобы не повредить осветительные компоненты.

Для установки оборудования и кабелей оптоволоконного освещения требуется применять различные крепежные элементы. Их монтаж сопряжен с определенными трудностями и необходимостью гармоничного сочетания с интерьером и системой внутренней отделки. Поэтому чтобы не пострадало оформление помещения и при этом соблюдалась равномерность подсветки, необходимо заранее продумать все ступени работ и учесть особенности применяемой светотехники, не забывая о правилах электробезопасности.

Особенности освещения бани и сауны

Баня и сауна – это источник повышенных значений температуры и влажности в воздухе. Поэтому выбирать и устанавливать приборы освещения в них, нужно исходя из следующих правил:

1. Материалы светильников и проводки должны иметь влаго- и термоустойчивость, выдерживать прямое попадание кипятка и пара.
2. Изделия должны быть герметичны и не пропускать влагу внутрь.
3. При свечении приборы не должны перегреваться и при случайном контакте человека не приводить к поражению электрическим током.
4. Световое излучение должно быть не резким, но при этом достаточно ярким ввиду отсутствия в бане или сауне естественного освещения.

Всеми этими свойствами обладает качественная оптоволоконная подсветка.

Основные выводы

Оптоволоконное освещение – это система подсветки на базе оптического кабеля, где светильники и источник света разделены. В его состав входят:

1. Оптоволокно.
2. Проектор.
3. Линзы.
4. Дополнительное оборудование.

Среди явных его преимуществ выделяются:

1. Пожаро- и электробезопасность при размещении проектора и светильников в смежных помещениях.
2. Визуальный комфорт при достаточной силе светового потока.
3. Простая установка.
4. Термо- и влагостойкость.
5. Долговечность.
6. Безвредность.

Единственный недостаток – высокая стоимость. Монтаж компонентов оптоволоконного освещения не сложнее, чем укладка электропроводки. Однако нужно учитывать особенности оборудования, интерьера и гибкость кабеля.

Если вы хотите поделиться своими знаниями в области оптоволоконного освещения, его применения, установки в бане, сауне и других помещения, обязательно напишите об этом в комментариях ниже.

Источник