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标题: DIY自制 9x18极光LED [打印本页]

作者: xyza 时间: 2016-6-30 14:02
标题: DIY自制 9x18极光LED
本帖最后由晨洋宝贝于 2016-7-1 01:40 编辑

DIY自制 9x18极光LED

　　视频中这个闪烁的美丽光轮就是“极光”——是利用二极管做出的一款艺术品。极光的电路中有162个RGB发光二极管，每圈的颜色变换都是由一个微型控制器用一种改进过的脉宽调制方式控制。下面我们一起看看9x18的极光LED的制作过程吧！

http://www.tudou.com/v/FpaaE1cxzfo/&resourceId=0_04_05_99/v.swf

DIY自制极光LED 图1

　　一、工作原理

　　RGB发光二极管（也被叫做全彩发光二极管），可以发出各种颜色的光，涵盖的色彩范围一点儿也不比彩虹少。其原理：把红绿蓝三原色的三个小发光二极管装在一起，通过改变三原色的亮度比例，混合出各种颜色。

　　电路使用RGB发光二极管和12位的PWM,让亮度在变化时更加平滑，人眼对光强属于非线性响应，所以软件对亮度变化曲线做gamma修正，来给人以亮度均匀变化的视觉体验。

　　电路使用脉冲调制和多工驱动相结合的方式：把每个脉宽调制的循环拆成多个脉冲，再分别驱动三原色二极管，于是三原色二极管就一个脉冲调制循环里被分别点亮数次(大概有点像脉冲宽度调制和脉冲增量调制的混合吧)，而整个全彩二极管的平均亮度输出与这段时间内的脉冲次数成正比。这样做不仅能通过以不同频率点亮三原色来减少发光二极管的可见闪烁，还能通过结合多个脉宽调制的脉冲增加脉冲调制分辨率。不过减少可见闪烁后的发光二极管闪烁频率还是很高的，让极光看上去的刷新率比123Hz高的多。

DIY自制极光LED 图2

　　在时序表中可以看到，小编取了7个发光二极管的R/G/B总线信号。R/G/B通道间隔着轮流点亮，这些脉冲控制着发光二极管确切的点亮时段。当R/G/B总线中任意一个处在高电平时，LED就会点亮。总的点亮时段和颜色则取决于R/G/B总线的高电平组合。

　　比如说,图中：

　　LED1只点亮在1级（最低的亮度）红

　　LED2会点亮到2级绿

　　LED3会亮到3级蓝

　　LED4会点亮到3级黄（红+绿）

　　LED5会点亮到3级紫(红+蓝)

　　LED6会点亮到3级青色（绿+蓝）

　　LED7会点亮到255级(最高的亮度)白

　　从1到255的时间大概为8.1毫秒，所以时续表看起来似乎是由暗到明点亮的，但是其实肉眼看只是有亮度差异而已。

　　二、电路图：

DIY自帮帮这父亲！也许他的孩子不在这座城市，也许万一，这个孩子，就在这座城市家。一切为了孩子制极光LED 图3

　　电路图见上图，在这一版本中增加了红外接收头,所有功能可以通过SONY的家电遥控器控制。

　　极光有18个全彩二极管在9个回路里。总共有162个发光二极管。每圈都是分隔开来控制的。所有有9个LED电路需要控制。

　　三、电路板

　　双层的电路板,全彩的LED管脚挺粗的,焊盘要大点。

DIY自制极光LED 图4

　　四、DIY 极光LED需要的元件清单

电阻：

　　4x 47 Ohm (0603)

　　162x 150Ohm (0603)

　　9x 220 Ohm (0603)

　　13x 1k Ohm (0603)

　　4x 10k Ohm (0603)

电容：

　　1x 0.1uF (0603)

　　2x 10uF (1206)

　　1x 22uF (1210)

三极管和MOSFET管：

　　3x DMP3098L

　　9x MMBT2222A

单片机：

　　1x PIC24FV16KA301

红外接收头：

　　1x VS1838

轻触开关：

　　1x Tactile Switch

全彩LED(共阴)：

　　162x Tricolor LED (common-cathode)

　　4向摇杆开关(Panasonic EVQQ7)

　　5V直流电源或4x镍氢电池和电池盒

DIY自制极光LED 图5

制作过程中所用到的工具：

　　放大镜——焊接完检测是否有短路或者虚焊

　　镊子——贴片元件的拾取

　　可调温的防静电电烙铁——这里用的是936焊台，一般调温烙铁的请注意接地防静电。

　　烙铁头——用2C焊贴片，尖头焊LED，马蹄焊单片机。

　　焊锡——贴片用的是0.4mm，LED用的是1mm

　　松香——必需品

　　吸锡器——很重要，比吸锡带用起来要方便多了。

　　钳子——LED引脚剪切

　　剪刀——常用

　　电线——常用

　　Microchip PICKIT3编程器——对单片机PIC24FV16KA301烧写程序

DIY自制极光LED 图6

作者: xyza 时间: 2016-6-30 14:11

　　五、组装步骤

　　由于多数元件都是贴片的，用的是“涂焊膏、放元件、烤！”的贴片焊接技巧。当然，焊接贴片电路有许多办法，你可以选择你擅长的。

　　1、准备工作当然是数清并准备好所有的贴片元件。可以预先把贴片元件按位置整理好，这样把焊膏涂在PCB上后就可以马上找到元件并且安上去。

DIY自制极光LED 图7

　　2、涂焊膏

　　这一步可以用钢网模板做的。这里我用手工把焊膏用一只注射器涂在需要焊膏的位置。

DIY自制极光LED 图8

　　3、安置元件

DIY自制极光LED 图9

　　布置焊膏完成后，可以开始把贴片元件都摆放到适当的位置去了。

　　由于元件很多，我们需要个计划，可以按照先中央再四周的顺序进行摆放。

DIY自制极光LED 图10

DIY自制极光LED 图11

　　同时要小心身上的静电击穿元件，最好有防静电桌垫，如果没有，可以把铝箔铺在PCB板下面进行工作吧！

　　特别要注意那个四向摇杆开关的方向，这个开关方向如果错了你就没法给PIC编程，然后就得用热风枪把它吹掉重焊了。注意别把PIC的方向弄错了。

DIY自制极光LED 图12

　　所有贴片元件焊完了，仔细检查一下，确保没有短路，虚焊的现象，150欧的电阻特别要注意，因为LED焊上去后，这个电阻就很难再焊了，除非把LED拆下来。

　　LED安装时分18个扇区，每扇区9个，先插入LED，往中间挤一下，使得LED的引脚和焊盘完全接触。然后接上电源，按动轻触开关到纯色模式，这时请检测LED是否工作正常，红，绿，蓝三色是否都亮，颜色亮度是否一致，不一致的请挑出来，我制作下来，162颗LED中有三个特别亮。

　　需要注意LED的方向，图上红色箭头的LED的那端是平的，LED另一头是圆的，如果插反的话LED是不会亮的哦。

　　4、烤！

　　接下来把PCB放进电烤箱，这时需要一个红外/激光温度计用了测量烤箱温度。

DIY自制极光LED 图13

　　放在一个托盘上的PCB，小心的把PCB板放在烤箱里，不要碰乱了贴片元件的位置。放在烤箱的中间，因为温度比较稳定。打开开关，把烤箱温度开到最高，然后监测PCB附近的温度，等到温度逼近160摄氏度时就调低烤箱温度，反复调节烤箱温度使得这个温度保持1到2分钟，然后继续调高温度到200摄氏度以上。这时你就会看到焊膏都融化了，也许还会冒一点烟。

DIY自制极光LED 图14

　　等到所有的焊膏都融化就可以把烤箱关掉。可以把PCB放在烤箱里冷却，也可以小心的拿出来，但无论如何不要冷却的过快（比如放在一个冷的表面上）就可以了。

　　在PCB冷却到能用手摸时，再进行检查工作，戴上放大镜观察所有的细节，元件、焊点什么的。比如SSOP（PIC24F）的引脚很接近，要仔细检查有没有桥接的情况，可以用吸锡带来修复这个问题。

　　5、电器检查和编程

　　在继续进行之前，先用万用表测试一下，确保电源和ICP相关的部分没有短路的元件。

DIY自制极光LED 图15

　　接下来打开电脑，启动Microchip IDE，用提供的HEX文件给PCB板上的PIC微型控制器编程。

DIY自制极光LED 图16

　　这时需要一个5V的电源供应，我用一个两脚的插针连接电源(注意电源的极性),以及一个5脚的插针连接编程器。我用的是老式的编程器：ICD2，把高电压编程模式的电压设置低于9V。

DIY自制极光LED 图17

　　建议在MCLR针脚使用高速并联稳压器来稳定电压，这里小编把一个8.2V的稳压二极管连接在MCLR和GND之间也正常完成了编程。

　　6、测试LED

　　鉴于任何零件都有次品率，所以在焊接前会把全部162个LED都检查一遍。1.4MHz下工作的PIC16F627

DIY自制极光LED 图18

　　每个全彩LED需要测试的其实是三个发光二极管，可以用到了一个8位的微型控制器（PIC16F627），5分钟就能装好。这个测试器能测试7种不同的RGB混合颜色，所以能轻易发现有缺陷的全彩二极管。你每次可以同时测试3个LED，它们相互之间的对比也能让你更容易发现异常。

　　7、焊接LED

DIY自制极光LED 图19

DIY自制极光LED 图20

DIY自制极光LED 图21

DIY自制极光LED 图22

DIY自制极光LED 图23

DIY自制极光LED 图24

　　为了保险起见最后做个测试，把9个发光二极管插进孔里（注意极性！），按两条竖线径向安好，接通电源。如果可以看到颜色变化的话，就真的要大功告成了。

　　如果没问题，把9个发光二极管再拿出来，因为也要把过长的引脚剪掉再把它们装上PCB。

　　从中间的一圈孔开始装，装好一圈翻转过来焊接完毕后打开电源测试一下，如果全部发光二极管都亮的话再装下一圈。直到所有LED都装好为止。

作者: xyza 时间: 2016-6-30 14:17

　　六、供电

DIY自制极光LED 图25

　　电源可以用4节镍氢电池来为极光供电。4节镍氢电池串联的电压刚好5V左右，适用各种要求5V电压的电路，给极光用的话也可以持续供电几个小时。

DIY自制极光LED 图26

　　Molex插针，DC 5V, 4A

　　PCB板上有一个2脚的插针用来接电源。供电的就是普通的5V电源，至少要有1A的输出电流。可以像我这样直接把直流输出口换成插口，好插在针脚上，也可以直接用焊锡把电源和PCB上的针脚焊在一起。

　　需要注意的是电路为了减小体积，没有加电源稳压和防接反电路，所以电源千万别接反，特别是测试时，看看清楚再接上。电源电压不要超过5.5V，超过单片机要损坏的。

　　七、遥控器与控制操作

DIY自制极光LED 图27

DIY自制极光LED 图28

　　程序中遥控代码使用的是SONY的代码，需要改成其他遥控器的定义需要自己改变include的文件。

　　程序中使用下图红色的5向键，上下为模式切换，左右为速度变化，中间为暂停/启动。

　　我手头只有SONY兼容小遥控器，没有5向键，所以改了一下代码，其他功能键都和原来保持一致。

　　八、极光LED制作完成。

DIY自制极光LED 图29

极光9x18的LED视频链接：

http://www.tudou.com/v/JJ6CrsmZb00/&resourceId=0_04_05_99/v.swf

http://www.tudou.com/v/Y-avn92tMv4/&resourceId=0_04_05_99/v.swf

作者: yidong158 时间: 2016-6-30 15:18
好漂亮的灯。

作者: Love恋爱Summ 时间: 2016-6-30 15:32
好漂亮的灯可以量产

作者: 尹会胜 时间: 2016-6-30 21:44
好漂亮啊，看了都心动！

作者: ytfic 时间: 2016-7-1 09:45
i漂亮，很喜欢~

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