June 27, 2022

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DIY LED 손전등 만들기

DIY 시리즈 세 번째 이야기 입니다. 이번에는 파워 LED를 이용한 손전등(?) 제작을 해보겠습니다.

LED는 이제 일상에서 아주 다양하게 사용하고 있는데요 사용하시는데  필요한 간단한 정보를 알아 보도록 하겠습니다.

이번에 사용할 제품은 파워 LED 시리즈 입니다. 소비 전류가 높고 빛의 밝기가 매우 밝으면서 발열이 많은 제품 입니다.

led

종류는 소비 전력에 따라 1W(와트), 3W, 5W 로 나뉘고 방열판에 LED가  부착된 상품도 있습니다.

우선 각 상품별 빛의 밝기를 확인해 보겠습니다. LED의 밝기는 Candela [칸델라]의 국제 단위를 사용합니다.

그러나 칸델라가[cd]가 얼마라고 말해도 밝기를 가늠하기는 애매합니다. 직접 전원을 연결해서 짐작해 보도록 하겠습니다.

1와트

1W 파워LED 사진 입니다. 색상별로 평균값의 전압 과 전류를 연결하였습니다. 불이 들어오면 밝기에 감짝 놀랄 정도 입니다.

3와트

3W 파워 LED 사진 입니다. 스마트폰 사진이라 화면상으로 큰 차이가 없어 보이지만 직접 보시면 차이가 확연히 보입니다.

3w 백색

5W 제품은 화이트 색상만 샘플로 촬영 하였습니다. 와트가 높아질수록 소비 전류와 전압이 높아지면서 발열도 높아 집니다.

여기까지 와트별 파워 LED의 밝기를 살펴 보았습니다. 파워 LED는 악세사리를 이용해서 사용하는 방법도 있습니다.

특히 LED는 렌즈를 이용하셔서 다양한 효과가 가능합니다. 3W 빨강 LED를 이용해서 렌즈의 효과를 한번 보겠습니다.

렌즈

렌즈별로 반사각도가 있어서 빛이 좁아지거나 넓어지는 모습이 보입니다.

LED의 장시간 사용을 위해서는 저항과 다이오드 그리고 방열판을 사용하시는 것이 좋습니다.

방열판

파워 LED 전용 방열판이 있으나 방열판 면적이 높을 수록 방열 효과가 좋으므로 사각 방열판을 적절히 이용하셔도 됩니다.

 

LED를 처음 접하시는 분들이 곤란해 하시는 부분이 저항값을 선정하는 부분 입니다.

저항값을 구하기 위해서는 우선 사용하시는 LED의 정확한 사용 전압과 전류를 확인 하셔야 합니다. (상품 데이터시트 참조)

이번에 사용할 제품은 PP00W-8L613(화이트) 입니다. 사용 전압은 최소 2.7V 에서 최대 4.0V , 사용 전류는 350mA 입니다.

다음으로 사용하시는 전원을 선정하셔야 합니다. 이번 제작에는 9v 망간전지를 사용해 보겠습니다.

 

저항값 계산은 옴의 법칙을 이용합니다. (옴의 법칙 R=V/I (R:저항, V:전압, I:전류))

저항 = (사용전압ㅡLED전압)/LED 전류

저항 = (9V-3V)/350mA

저항 = 6V/0.35A = 17.1428…. (단위 변환으로 350mA 에서 0.35A)

저항값으로 약 17.14가 나옵니다. 정확한 저항값이 없는 경우는 근사치 저항을 사용하시면 됩니다.

근사치 저항값을 낮게 선정하시면 빛은 밝게 되며, 높은 저항값을 선정하시면 빛의 밝기는 줄어들지만 LED 수명이 늘어납니다.

 

저항값의 계산이 끝나면 저항의 전력(와트)를 선정하시면 됩니다.

와트 구하는 공식은 P=I*V 입니다.

와트 = 전류 X 전압

와트 = 0.35A X  6V (저항에 걸리는 전압) = 2.1W

와트값으로 2.1이 나옵니다. 작은 와트를 사용하시면 저항이 타버리게 됩니다. 일반적으로 와트값의 2배 정도를 사용합니다.

지루한 애기가 끝이 나네요^^; LED는 직렬 또는 병렬로 구성하시는 것에 따라 계산이 조금씩달라 집니다.

디바이스마트 홈페이지에 자세한 구성 및 계산 방법이 나와 있으니 참조하시기 바랍니다.

LED 알아보기

 

이제 직접 회로를 구성해 보겠습니다. LED를 처음 접하시는 분들을 위해 간단하게 납땜 방법에 대해서 애기하겠습니다.

납땜은 전자부품이 회로에서 전기가 통하게 동작을 할 수 있도록, 회로에 단단하게 고정하는 작업 입니다.

사진을 보면서 간단하게 애기해 보겠습니다. 납땜은 정확한 방법이 있는게 아니니 본인이 편한 방법을 찾으시면 됩니다.

납땜순서

1. 회로기판(양면기판,범용기판) 네 모서리에 서포트를 이용해서 고정 합니다. 처음 하시는 경우 양면이 편합니다.

2. 사용할 부품을 회로기판에 삽입 합니다. (부품들이 다리가 세워져 있는 DIP 타입인 경우)

3. 회로기판 뒷면에 부품의 다리를 구부려서 움직이지 않도록 고정해 줍니다.

4. 플럭스를 납땜할 부위에 도포해 줍니다. (접착면 산화 방지, 납 자체에 플럭스가 포함되어 있어 이 부분은 생략 가능)

납땜 순서2

5. 충분히 예열된 인두기에 페이스트를 살짝 묻혀 줍니다. (페이스트는 납의 부착을 좋게 하고 인두기팁에 달라붙는 걸 방지)

6. 납땜할 부위에 인두기를 고정하고 실납을 인두기팁에 가져가서 녹여 줍니다. (세척제 사용은 언급하지 않겠습니다)

7. 납땜을 완료한 모습입니다. 부품의 다리는 니퍼를 이용해서 절단합니다. 잘 보이게 하기 위해 납땜의 양이 조금 많네요.

8. 사용한 인두기팁(인두기끝부분)에 묻은 납을 인두기팁 크리너을 이용해서 제거해 줍니다.

 

납땜은 여러번 해보시면 됩니다. 어렵게 생각하지 마시고 저렴한 제품들로 연습을 해보시길 바랍니다.

부품의 다리를 구부려서 납땜을 하시면 모양이 좋지 않습니다. 한손으로 부품과 실납을 같이 고정하면서 납땜을 하셔도 됩니다.

다른 방법으로는 한쪽 다리만 구부려서 고정 후 다른 다리를 적당한 길이로 먼저 절단하시고 납땜 하시면 됩니다.^^

 

납땜을 하시다 잘못 작업하여 납을 제거해야 하는 경우에는 일반적으로 두 가지 방법을 사용합니다.

솔더위크를 납 위에 올려 두고 인두기를 가져가면 솔더위크가 납을 흡수하게 됩니다.

다음으로 납을 인두기로 녹인 후 수동 흡입기를 이용해서 흡입하는 방법 입니다.

솔더위크 사용

제작에 사용하는 파워 LED 처럼 다리가 펼쳐서 있는 부품들을 SMD 타입의 부품 이라고 합니다. (자세한 내용은 패스ㅎ)

SMD 타입의 부품을 납땜할 경우 우선 납땜할 부분(방열판)에 먼저 납을 묻혀두고, 다음으로 부품 다리를 가져가 고정해 줍니다.

여기까지 납땜에 관한 간단한 내용을 마무리 하고 손전등 제작으로 들어가겠습니다.

케이스 모음

이번 손전등 제작에 사용할 케이스 입니다. 품명은 NT-20-22 입니다. 손전등이 꼭 원통일 필요는 업겠죠^^;

정면에 드릴날을 이용해서 LED 렌즈 구멍을 뚫어 LED를 고정하였습니다. 방옆판에 LED를 납땜하였습니다.

회로모음2

납땜하기전 회로기판에 부품을 삽입해 보았습니다. (A1-50×50-양면, 시멘트 저항 WCR 20Ω 5W, 다이오드, 토글스위치)

다이오드의 전압은 낮아서 저항값 계산하실때 빼고 하셔도 됩니다. 배터리와 회로기판을 플라스틱 케이스에 넣어 봅니다.

케이스에 위치를 확인 후 다시 회로기판을 꺼내 납땜을 실시 합니다. 흔들림 방지를 위해 글루건으로 회로기판을 고정합니다.

완성왼관모음

완성 모습 입니다. 시중의 LED 손전등과 비교해 본 사진 입니다. 렌즈 또는 반사판을 이용하면 충분한 밝기가 가능해 보입니다.

테스트2

마지막으로 테스트 모습으로 마무리 합니다. 부족한 내용을 여기까지 읽어 주셔서 감사합니다.^^

 

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