Всем доброго времени суток!
Небольшой обзор светодиодов, которые можно использовать для изготовления печатных плат с помощью фоторезиста, а также для травления рисунка на ножах, молотках и пр.
(Альтернатива УФ-лампе.)
Готовых печатных плат в обзоре не будет, но будут результаты нескольких экспериментов, и пример готового устройства из этих светодиодов.
Решил перейти от метода изготовления печатной платы с помощью маркера к более продвинутому методу с использованием фоторезиста.
Для тех, кто не знаком с этой темой:
Кратко о технологии:
Фоторезист — светочувствительный материал, который реагирует на световые волны в определенном спектре, в данном случае на ультрафиолет.
Бывает в виде пленки, в жидком виде в аэрозольном баллончике, пастообразном, как например паяльная маска.
Кратко об изготовлении печатной платы:
1 — Берем покрытый медной фольгой текстолит и наносим на нее фоторезист (в моем случае пленку);
2 — изготавливаем фотошаблон (печатаем на принтере на прозрачной пленке или бумаге);
3 — прикладываем шаблон к заготовке и светим ультрафиолетом;
4 — проявляем в растворе проявителя (в моем случае кальцинированной соды);
В местах которые затенялись шаблоном фоторезист смывается (или наоборот только там и остается. Зависит от типа фоторезиста).
5 — травим плату в специальном растворе.
На участках не покрытых фоторезистом металл съедается, но остается под слоем фоторезиста, в соответствии с рисунком фотошаблона.
6 — смываем фоторезист.
Плата готова, можно лудить-паять.
Подробнее писать не буду, вот нагляднее:
Печатные платы —
youtu.be/5Rm_oP_iEqQ?list=PLDz5ARz_I77qVSDPcub5nhKbj27hKxTzP
Прочие металлические предметы:
www.youtube.com/watch?v=vmcxiWC4z_k
youtu.be/Ac9Kp8tBrwM
В оффлайне ультрафиолетовой лампы я не нашел, а стоимость заказа в наших интернет-магазинах с учетом доставки приближалась к 500 рублям, поэтому было решено заказать пару сотен УФ-светодиодов в Китае для изготовления из них матрицы. По деньгам вышло примерно то же на то же, но применение светодиодов на мой взгляд имеет несколько преимуществ:
— более направленный световой поток, более мощный (т.к. светит в одну сторону, а не везде и вокруг как лампа), а значит меньше боковая засветка и меньшее время экспонирования,
— прочнее хрупкой стеклянной лампы.
На момент заказа данный лот был одним из самых дешевых. У продавца почти всегда стоит скидка на этот товар, поэтому если ее не увидите советую подождать пока он не поставит ее снова.
Итак. Заказывал в конце ноября, получил в начале января.
Было заказано 200 светодиодов, столько и пришло.
Как был упакован весь заказ уже не вспомню, но каждая сотня светодиодов была упакован в антистатический пакетик.
Вот так светит один светодиод:
Насколько он ультрафиолетовый и каков спектр его излучения я не знаю. Но работает он так, как мне нужно.
Светодиоды были установлены на панель из оргстекла, в отверстия диаметром 5 мм, закреплены термоклеем. 12 рядов по 16 светодиодов, 192 шт. всего. Расстояние между центрами отверстий 12,5 мм. Получается прямоугольная область 150 х 200 (мм).
Светодиоды имеют диаметр ~5 мм возле юбки, со стороны «линзы» диаметр чуть меньше ~4,5 мм, по бортику ~ 5,5 мм. Светодиод вставляется до упора бортиком в поверхность панели, что позволяет установить его перпендикулярно ее поверхности.
Однако не во всех светодиодах кристалл располагается строго на оптической оси линзы.
Сделал корпус, запаял и получилось вот это:
Экспериментальным путем было установлено, что рабочее напряжение данных светодиодов 3,2 В, разброс между различными экземплярами невелик.
Продавцом заявляется рабочий ток в 20 мА.
Вся матрица работает от 12 В. Светодиоды подключены группами по 3 шт. плюс ограничительный резистор на 120 Ом.
Итого 64 группы. И расчетный суммарный ток 1,28 А.
После того, как я закупил все детали пришло понимание, что хорошо бы ограничить ток ниже 20 мА — кто его знает насколько описание продавца соответствует действительности? Хотел было подключать матрицу через диод, чтобы на нем падало некоторое напряжение и ток был бы поменьше, но оказалось, что напряжение на блоке питания, выделенном для работы с этой конструкцией, под нагрузкой просаживается до 11,6 В., и рабочий ток получается ~ 16,6 мА. Так и оставил.
Для лучшего охлаждения светодиодов ножки у них укорачивать не стал. Сколь-нибудь сильного нагрева диодов я не заметил, сама панель с диодами чуть теплая, а корпус холодный. Правда дольше, чем на 10 минут устройство не включалось.
Сделал несколько фото для оценки равномерности освещения (но вот забыл установить ручные настройки и нащелкал все автоматом, немного поправил в редакторе):
Нарисованный на листе А4 прямоугольник имеет размеры 200х150 (мм).
Расстояние от матрицы до бумаги ~12 см.
~ 32 см
~ 50 см
Освоение всего процесса производил с помощью тестового шаблона. Шаблон был нарисован в графическом редакторе и распечатан на прозрачной пленке лазерным принтером (ссылка на шаблон в конце обзора). Самые тонкие линии на шаблоне должны были быть 0,1 мм. Но для принтера распечатать такой шаблон оказалось не по зубам — несколько линий 0,1 мм сливались в одну, да и размер более толстых линий наверняка немного ушел. Оценить качество шаблона мне нечем, довольствуюсь тем, что имею.
Использовал фоторезист Ardyl Alpha 340, пленочный негативный.
Плату перед наклейкой пленки очищал губкой для посуды (двуслойной), жестким слоем с моющим средством. Обезжиривал изопропиловым спиртом.
Наклеивал «на сухую», «прижигал» феном для волос.
Шаблон крепил к заготовке скотчем, а прижимался он прослойкой воды.
Вот каких результатов мне удалось добиться:
Время засветки составляло 20 секунд.
Цифры справа — толщина дорожек, расстояние между ними такое же (расчетное, не беря во внимание точность принтера).
Видно, что в одном месте перемычку между двумя линиями — скорее всего пылинка попала. Да, такая вот мелочь, попробую в следующий раз наклеивать фоторезист под струей воды.
Выше я привел самый лучший результат, которого я смог добиться.
И на нем видно, на что можно рассчитывать используя фоторезист.
Другие примеры моих экспериментов доступны по ссылке —
тут.
В них то, что получалось при засветке с разного расстояния от заготовки и при различных значениях времени засветки.
Так как ни какого устройства в настоящее время я не собираю, то публикую в обзоре только эти результаты. А если ждать пока я чего-нибудь соберу, то увеличивается вероятность того, что продавец будет отправлять товар уже из совсем другой партии.
Ну что сказать? Товаром я доволен. К покупке рекомендую.
Несмотря на невысокую стоимость светодиодов сэкономить тут врят-ли получиться — стоимость светодиодов плюс стоимость остальных материалов скорее всего будет сопоставима со стоимостью ультрафиолетовой лампы и доставки (как в моем случае). Да и возится со всем этим еще. Я это устройство делал недели две, по вечерам после работы и остальных дел.
С лампой проще — купил, вкрутил (если есть куда) и используешь. Места занимает меньше.
Ну это если не рассматривать изготовление подобной «люстры» из ламп.
Зато время экспонирования при использовании диодов заметно меньше. И если при засветке фоторезиста разница может и не существенна, то при засветке маски эта разница должна быть заметнее (насколько мне известно маску засвечивать сильно дольше, чем фоторезист, сам не пробовал).
Что использовалось:
— принтер Xerox 3010 (тонер-картридж новый);
— пленочный фоторезист Ordyl Alpha 340;
— прозрачная пленка Lomond 0701415;
— проявитель — кальцинированная сода;
— раствор травления — лимонная кислота с перекисью.
Ну вроде все, о чем хотел поведать.
Немного полезных ссылок:
Топик на радиокоте, побудивший заняться изготовлением данного девайса.
Вдруг не все знают — растворы для травления плат —
тут на радиокоте.
Один из способов увеличения контрастности фотошаблонов:
youtu.be/Gg_c-TwfNLE?list=PLDz5ARz_I77qVSDPcub5nhKbj27hKxTzP
Способ работает не на всех принтерах, на старых черно-белых должен работать. Я проверял на HP 1200, HP P1505 — зачерняет только в путь, однако не использовал, т.к. печатать-то я буду на своем. У моего принтера тип тонера другой и к нему чернила от такого маркера не липнут практически.
UPD: Для уменьшения боковой засветки брал оргстекло потолще (5 мм, толще у меня нет), чтобы убрать свет от средней части светодиода, а внешнюю сторону окрасил черной краской.
UPD_2: Ножки у светодиодов не откусывал для лучшего охлаждения — дольше прослужат.
UPD_3: Светодиодные ленты не использовал из-за того, что на них устанавливаются диоды с широким углом рассеивания — боковая засветка будет больше, чем у обозреваемых. Во всяком случае других лент я не видел.
Для засветки подходит эта лампа. 25 сек. для Alphы
25-30 секунд на альфу
1:30 — 2 минуты на маску
у меня так и не получилось проявить в канцелярском силикатном клее Attache, пришлось вернуться к соде
Недостаток в том, что после травления, фоторезист ацетоном смывать приходится.
За счёт поворотного механизма можно расположить сподручнее. Лампа там только одна, т.е. меньше боковой засветки фоторезиста под маской.
такую либо поднимать выше и увеличивать время засветки, либо будет неравномерное экспонирование
А так то да, сам тоже пользую лампы для ногтей.
я правда ну очеень редко изготавливаю платы. но этот метод ни разу не использовал.
все по старинке. лазерный принтер, бумага А4, утюг и хлорное железо.
зы. — раствор травления — лимонная кислота с перекисью.
возьму на заметку. спасибо
Битумный лак, точнее гудрон, найденный на стройке растворённый в бензине. Соль с медным купоросом, нагреваемая на водяной бане почти до кипения.
Вот такое было, а хлорное железо в нашей «деревне» достать было не реально!
В нашей тоже. Вначале различные кислоты использовали, потом в Питер и Москву летали, в т.ч. и за комплектухой. Благо-билеты бесплатные были
Есть печка с принтера, но ей нужно еще сделать мозги и мотор-редуктор какой-то подобрать, оборотов на 10 в мин.
Нашёл 4 одинаковые лампы в офлайне (найти несколько шт. уф ламп было самой сложной задачей) в городе были только 18W
В строительном магазине где купил лампы купил люминевый профиль, цоколи под T8 и баласт.
Из профиля создал каркас, сделал вырезы под цоколи и закрепил их холодной сваркой, подключил баласт. В магазине канцтоваров били куплены два лотка для бумаги из которых был сделан кожух (кожух обклеен фольгой изнутри).
Если так критично чтобы плата была готова за 20 минут, значит ваше время дорого стоит, а если оно дорого стоит то да, в этом случае есть смысл переплачивать за правильные лампы. Но если производить платы с такой скоростью и главное необходимостью в такой скорости, то вероятно за ваш проект вы получаете достаточную прибыль. А это значит что вполне по силам купить профессиональное оборудование для производства плат и не заниматься колхозингом ламп.
20 минут экспозиции мне хватало чтобы достать из-под ванны хлорное железо, разогреть его, достать сверлильный станочек, вставить в него сверло и т.д и т.п.
В общем приведите мне примеры когда при производстве плат дома на кухне нужно реально за 20 минут получить уже готовую.
изготовление платы за 20 минут — не цель, но пример того, что на самом деле 20 минут засветки резиста — это неоправданно долго. то есть можно плату делать и два дня, но зачем? зачем терять время на ерунду? печатаем шаблон. запихиваем его в пары растворителя для уплотнения, тем временем включаем ламинатор, электроплитку, набираем горячей воды и ставим греться раствор для травления, наклеиваем резист и ламинируем. шаблон готов, засвечиваем, ставим травиться.
ну и если уж на то пошло — «приведите примеры, когда НУЖНО терять 20 минут на засветку резиста, вместо 20 секунд» ;) вложение в спецлампы — да, может быть дороговато, ибо не всегда можно их купить по нормальной цене. но это однократное вложение! плюс вот альтернатива — светодиоды. я прям сам задумался не купить ли.
Купил 3 самые дешёвые лампы фирмы IEK кажется вместе со светильниками по 100р за штуку и всё. И засвечивал и получалось 0,15 дорожки и зазоры. Меньше не делал не было необходимости.
Сейчас бы наверное если делал платы — собирал бы УФ из светодиодов, но покупать дорогие лампы black light точно бы не стал.
Кароче, если вставляет сам процесс производства плат и доведение его до совершенства, то да 20 секунд это круто и нужно работать над его уменьшением. Если в принципе интересует готовая плата то вот прям пофиг. Более важно стабильность результата.
P.S. Использовал фоторезист в баллончиках, предварительно покрывая большой кусок текстолита и забрасывал в тёмное место. При необходимости сделать плату просто отпиливал нужный кусок. Так практичней получается.
Комменты вообще занятные, кто то вообще утверждает что получил фиолетовые обычные диоды ))))
На Радиокоте благо уже большая статистика накоплена по применению этих диодов в экспокамерах.
На практике эти диоды ведут себя как хотят, запускаться могут в шахматном порядке, мерцать постоянно или временами.
Многие жалуются, что применяя с ограничительным резистором все равно быстро дохнут и понижение тока до 10ма не помогает, видимо качество светодиодов аховое.
С другой стороны, те кто применяет не резистор, а драйвер например NSI45020, говорят что с ним светодиоды эти работаю отлично и не дохнут, только цена этих драйверов…
выпрямительный мост>конденсатор на 400V>NSI45020>~100 светодиодов последовательно > profit
на лампу автора 2 шт.
Цена за 10шт NSI45020 вроде где то 2$
предположим что у Вас падение на светодиоде 3,2В тогда 311/3,2=97 ок возмём 95шт.
итого 311-95*3,2=7В (максимальное падение на драйвере 45В)
7*,02=0,14Вт (пожалуй понадобиться система охлаждения на жидком азоте)
Во-вторых, вы понимаете, надеюсь, что драйвер регулирует ток в цепочке путем изменения своего сопротивления, а следовательно и падения напряжения? Чтобы иметь запас регулирования, скажем 0.3 вольта на каждый светодиод, на драйвере должно падать от нуля до 30 вольт. Ладно, 100 светодиодов у нас не получается, пусть будет хотя бы 90 — тогда получаеется 27 вольт, и мощность до 0,54 Вт. Что уже заметно превышает предельную для этой микросхемки.
А 7 вольт падения — это вообще разговор ниочем для цепочки из сотни светодиодов.
А перед созданием надо «домашнее задание делать» после расчётов устройство и собирать а если совсем бяда с напряжением и светодиодами есть 2 решения
1)балластный драйвер дёшево и сердито
2)nsi шки на 120в
Да и запас всего 7В при напряжении 220В приведёт к тому что при понижении напряжения сети на 4-5В этого запаса уже не останется и драйвер выйдет из режима стабилизации с последующим снижением тока и как следствие яркости светодиодов.
— Экспокамера на УФ светодиодах radiokot.ru/forum/viewtopic.php?f=8&t=53052
— Таймеры для экспокамер radiokot.ru/forum/viewtopic.php?p=1786526&sid=34e3ee53026e72ac95c489ffd4c32e69#p1786526
(фото с радиокота)
Нашел, ищется в алиэкспрессе по словам «uv led strip». Не знаю, правда как греться будет, но можно и на профиль алюминиевый посадить… В любом случае меньше работы, чем паять кучку светиков. Цена вопроса для 5м, 60 диодов 5050 на метр, около 20$
Итог — посредственный.
(Оба видео с Радиокота из темы по УФ диодам в экспокамерах, ссылки выше были)
Та тема на радиокоте большая, все не упомнишь, но по прочтении сделал вывод, что светодиоды не стоит перегревать и питать максимальным током. В своей поделке это учел. Буду надеяться, что в плане качества китайцы не сплоховали.
На втором видео светодиоды посажены достаточно плотно друг к другу, а еще некоторые люди припаивают их вплотную к плате, делая выводы короткими, что тоже не есть гуд в плане охлаждения.
Поэтому выводы у светодиодов я оставлял как есть, думаю так правильнее.
Подскажите на каком расстоянии находилась лампа при засветке в 20 сек?
Правда мощность будет не 12-18 ватт, а все 125 или 250 (лампы разные бывают, до 750W вроде).
P.S. Воняющая озоном ДРЛка + балласт, не дороже ли выйдет светодиодов и уж тем более 4х УФ ламп за 300р в сумме, про отсутствие озона вообще молчу ))))
Знакомый такую конструкцию в погреб сделал (временную, естественно), обеззараживать в конце лета при просушивании и проветривании.
Не разбитая ДРЛ лучше засвечивает фоторезист чем разбитая. Проверено собственной обгорелой от УФ излучения мордой.
Если делать на светодиодах, то только для себя, когда качество ненужно иначе от клиента можно серьезную «предъяву» получить, когда его какой нибудь банк завернет.
Особенно косяки сразу вылезают на «автоматах».
P.S. Делаю печати профессионально лет 16 уже.
aliexpress.com/item/12V-LED-Digital-Display-External-Trigger-Delay-Timer-Control-Switch-Relay-Module/32590275491.html
US $3.90
Timing Range: 0~999 seconds
Working Voltage: DC 12V
Output Capacity: Can Control the Load within DC 30V 10A or AC 250V 10A
Но я то профессионально занимаюсь и таймер (обратного отсчета) мне нужен несколько иной, мне главное что бы он мог:
— Дискретность в 1секунду
— Память минимум на 2 установки (а желательно на 5-10)
— Звуковое оповещение выключения таймера (окончание отсчета)
— Установка времени энкодером, но можно и кнопками
— Ну и что бы собран был желательно на ARDUINO или на крайняк на Atmega
И да, лампа готовая недорого же стоит на том же али, зачем эти диоды сомнительного качества, и куча потраченого времени.
Проверенно.
насчет драйверов от сберегаек — в курсе, но у меня вот качественные попались, одна сгорела всего. а одной лампочкой светить долго.
Если деньги зарабатывать то ставить нужно Филипс Гло 15w (500р штука в офлайне, нужно минимум штуки 2-3).
Качественный ЭПРА будет стоить 1000-1500 на одну лампу, это к вопросу о ЭПРА от энергосберегаек.
И готовый девайс покупать не разумней. Готовый девайс это развод для лохов.
Для изготовления печатей в профессиональных целях не применяют светодиоды, а исключительно только лампы!
И уж тем более не сделать нормально даже одну печать в готовой лампе для ногтей.
P.S. Если человеку требуется думать как включить люминесцентную лампу, то лучше вообще нечего не делать, а пойти и купить готовую экспокамеру тысяч за 10-15.
отдельный вопрос — почему профи не применяют светодиоды. думаю, просто потому что профессиональные светодиодные лампы стоят невменяемо дорого.