Présentoir en cristal fluorescent : 5 étapes (avec photos)

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Dernière modifié: 2024-01-30 09:08

À l'époque où j'étais diplômé de l'université, je travaillais sur une expérience de détection directe de la matière noire appelée CRESST. Cette expérience utilise des détecteurs de particules à base de cristaux scintillants de tungstate de calcium (CaWO4). J'ai toujours un cristal brisé en souvenir et j'ai toujours voulu construire un présentoir qui excite la fluorescence du cristal.

Je me rends compte que les gens ne copieront probablement pas cette construction exacte, car les cristaux de tungstate de calcium ne sont pas disponibles dans le commerce et les LED UVC que j'ai utilisées sont assez chères. Cependant, cela pourrait vous aider si vous envisagez de construire un présentoir pour d'autres minéraux fluorescents comme l'ambre ou la fluorite.

Étape 1: Rassemblez les matériaux

• cristal de CaWO4 fluorescent
• petite boîte de projet (par exemple conrad.de)
• LED UVC 278 nm (par exemple Crystal IS)
• LED tribord (PCB à noyau métallique) (par exemple Lumitronix)
• coussin thermique (par exemple Lumitronix)
• dissipateur thermique (par exemple Lumitronix)
• module d'accélération (par exemple ebay.de)
• Pilote d'amplification de LED (par exemple ebay.de)
• Batterie LiPo (par exemple ebay.de)
• interrupteur à glissière
• Résistance CMS 0,82 Ohm 1206

La fluorescence dans le tungstate de calcium peut être excitée à des longueurs d'onde < 280 nm. C'est assez loin dans l'UV et les LED à cette longueur d'onde sont généralement assez chères (~150 $/pc). Heureusement, j'ai reçu gratuitement des LED SMD de 278 nm, car elles étaient des échantillons d'ingénierie de la société pour laquelle je travaille. Ce type de LED est généralement utilisé pour la désinfection.

AVERTISSEMENT: la lumière UV peut causer des dommages aux yeux et à la peau. Assurez-vous d'avoir une protection appropriée, par ex. Lunettes anti-UV

Selon la fiche technique, les LED ont une puissance de sortie optique d'environ 25 mW, un courant de fonctionnement de 300 mA et une tension directe élevée d'environ 12 V. Étant donné que cela signifie que les LED dissipent environ 3 W de chaleur, elles doivent être montées sur un dissipateur thermique approprié. Par conséquent, j'ai acheté un PCB à noyau métallique (tribord) avec la bonne empreinte, un tampon thermique et un petit dissipateur de chaleur. Comme les LED peuvent facilement être endommagées par des courants trop élevés, elles doivent être utilisées avec un pilote à courant constant. J'ai obtenu une carte de commande d'amplification de courant constant très bon marché basée sur le circuit intégré XL6003 qui augmente également la tension de sortie. Selon la fiche technique, la tension de sortie ne doit pas être supérieure à 2 fois la tension d'entrée. Cependant, comme je voulais tout alimenter à partir d'une batterie LiPo de 3,7 V, j'ai ajouté un autre convertisseur élévateur qui augmente la tension de la batterie à ~ 6 V avant le pilote LED. Le courant de sortie du driver LED est réglé par deux résistances CMS connectées en parallèle sur la carte. Selon la fiche technique XL6003, le courant est donné par I = 0,22 V/Rs. Par défaut, il y a deux résistances de 0,68 Ohm connectées en parallèle, ce qui équivaut à ~ 650 mA. Afin d'abaisser le courant, j'ai dû remplacer ces résistances par une résistance de 0,82 Ohm qui donnera ~270 mA.

Étape 2: Montage de la LED

Dans l'étape suivante, j'ai soudé la LED sur le tribord. Comme déjà mentionné, il est important d'obtenir un PCB avec l'empreinte correspondant à votre LED. Souder sur un PCB à noyau métallique peut être difficile car la carte dissipe assez bien la chaleur. Pour faciliter la soudure il est recommandé de mettre le PCB sur une plaque chauffante mais j'ai aussi réussi à m'en passer. La LED doit être couplée à la carte avec de la pâte thermique. Après avoir soudé, j'ai attaché le tribord au dissipateur thermique à l'aide du tampon thermique.

Étape 3: Connecter l'électronique

J'ai collé tous les composants électroniques sur la plaque inférieure de mon boîtier. Notez que le radiateur devient assez chaud, il est donc utile d'utiliser une colle qui peut résister à des températures élevées. La batterie se connecte au module élévateur qui augmente la tension à environ 6 V. La sortie est ensuite câblée au pilote d'amplification de LED qui est connecté à la LED. Un interrupteur à glissière a été ajouté après la batterie, mais vous souhaiterez peut-être effectuer la soudure uniquement après avoir monté l'interrupteur à glissière à l'étape suivante.

Étape 4: Modifier le boîtier

J'ai apporté quelques modifications à l'encluse à l'aide de mon outil dremel. Un trou en forme de fente a été placé dans le haut pour que la lumière LED s'échappe. De plus, j'ai mis quelques ouvertures sur le côté pour la ventilation. Un autre trou a été fait pour l'interrupteur à glissière qui a été fixé avec de la colle chaude. Je ne suis pas très satisfait de l'apparence de l'enceinte car les trous ont l'air assez rugueux. Heureusement, la plupart d'entre eux ne sont pas visibles. La prochaine fois, je ferai probablement une boîte personnalisée à l'aide d'un cutter laser.

Étape 5: Terminé

Après avoir fermé l'enceinte, le projet était terminé. Le cristal peut être placé sur la fente en haut et est excité par la LED d'en bas. L'émission de fluorescence est assez brillante. Notez que toute la lumière vient vraiment du cristal car la lumière UVC est invisible.

La construction peut certainement être améliorée de plusieurs manières. Tout d'abord, la gestion thermique de la LED n'est pas excellente et le dissipateur thermique devient assez chaud. C'est parce qu'il y a très peu de ventilation puisque le dissipateur thermique a été monté à l'intérieur du boîtier. Jusqu'à présent, je n'osais pas faire fonctionner la LED plus de quelques minutes. Deuxièmement, j'aimerais faire une plus belle enceinte la prochaine fois en utilisant une boîte personnalisée découpée au laser en acrylique noir. De plus, un module chargeur LiPo avec prise microUSB peut être ajouté afin que vous n'ayez pas besoin d'ouvrir la boîte pour la recharger.