Портал создан при поддержке Федерального агентства по печати и массовым коммуникациям.

Ультрафиолетовый фонарик

Обычный светодиодный фонарик несложно превратить в ультрафиолетовый. Такая вещь пригодится в хозяйстве и поможет увидеть невидимое.

Даже такой совершенный оптический прибор, как человеческий глаз, в состоянии видеть лишь небольшую область широкого спектра электромагнитных излучений. Но, несмотря на это, человек смог не только открыть и изучить практически все виды излучений, но и использовать. Например, ультрафиолетовое излучение. 

Рис.1
Рис.2
Рис.3
Рис.4
Рис.5
Рис.6
Рис.7
Рис.8
Рис.9
Рис.10
Рис.11
Рис.12
Рис.13
Рис.14
Рис.15
Рис.16
Схема

Ультрафиолетовое излучение (часто его называют просто ультрафиолет) – это электромагнитное излучение, занимающее спектральный диапазон между фиолетовой областью видимого спектра света и рентгеновским излучением. Оно было открыто более двухсот лет назад. В 1801 году немецкий физик Иоганн Вильгельм Риттер начал поиск излучения за пределами фиолетовой области видимого спектра. Вскоре, после ряда экспериментов с фоторазложением хлорида серебра, ультрафиолетовое излучение было обнаружено.    

У этого излучения имеется множество интересных свойств. Пожалуй, самое известное – способность вызывать фотолюминесценцию у некоторых веществ. Под воздействием ультрафиолетовых лучей эти вещества начинают светиться различными цветами видимого спектра. Одним из первых это явление обнаружил знаменитый американский учёный-экспериментатор Роберт Вуд. В 1919 году Роберт Вуд продемонстрировал экспертам секретного бюро лаборатории главного цензора Британского военно-морского флота, что ряд веществ, светящихся под воздействием УФ-лучей, могут быть использованы шпионами и лазутчиками в качестве невидимых чернил.  

В настоящее время ультрафиолетовая фотолюминесценция широко используется для защиты важных документов и банкнот от подделок, для выявления следов загрязнений, невидимых в обычном свете, в криминалистике, и множестве других случаях. Ультрафиолетовые фонарики можно использовать и в быту. С их помощью легко проверить на подлинность подозрительные банкноты, выявить в машине протечки масла, антифриза, и прочих технических жидкостей (они легко заметны в ультрафиолетовых лучах). Я использую ультрафиолетовый фонарик во время генеральных уборок на кухне, так как в ультрафиолетовом свете становятся видны даже самые незаметные капли жира и масла.

Обеспечим библиотеки России научными изданиями!

К сожалению, далеко не в каждом магазине можно найти ультрафиолетовые электрические фонарики. А те, что есть – или имеют совсем небольшую мощность, или стоят весьма дорого. Но  мощный ультрафиолетовый фонарь  очень легко сделать из обычного недорогого светодиодного электрического фонарика, заменив в нём светодиоды видимого света на УФ-светодиоды. 

Как сделать ультрафиолетовый фонарик

Внимание! Ультрафиолет опасен для зрения – ни в коем случае не направляйте ультрафиолетовый фонарик в глаза. 


1. Разборка фонарика

Что для этого надо? В первую очередь, сам фонарь. Существует два вида небольших электрических фонарей: со множеством светодиодов небольшой мощности, либо с одним мощным светодиодом.  (Рис. 01)  

  Оба фонарика куплены в ближайшем магазине по цене до 300 рублей. Можно переделать оба вида фонариков. Но гораздо легче и проще это сделать с фонариком, в котором один мощный светодиод. Выбрав фонарик, разбираем его. Как правило, все электрические фонарики устроены примерно одинаково, и состоят из корпуса, в который ввёрнут светодиодный модуль, зеркального отражателя, торцевой крышки, и источника питания. В нашем случае это стандартная кассета на три элемента ААА по 1,5 вольта. Выключатель может быть как в корпусе фонаря, так и в торцевой крышке. (Рис. 02 )  
  Выкручиваем из корпуса фонаря светодиодный модуль. Он нужен не только для непосредственно крепления светодиода, но и для отвода от светодиода избыточного тепла во время работы (а мощные светодиоды нагреваются очень сильно). Разбираем модуль. (Рис. 03 -06)  
  
 К сожалению, многие производители недорогих электрических фонариков экономят на мелких деталях, на материалах и  качестве сборки. Этот фонарик не исключение. Светодиод никак не закреплён, хотя отверстия с резьбой для винтиков имеются. Вызывает улыбку «минусовый» провод светодиода и его контакт с корпусом модуля. Производитель «забыл» и про термопасту между светодиодом и модулем, а значит, нельзя ожидать нормального теплоотвода. Но всё это легко исправить! Главное, имеющийся в фонарике светодиод имеет стандартный размер и форму «звезда».  

2. Приобретение необходимых комплектующих

Следующим шагом покупаем мощный ультрафиолетовый светодиод. Для экономии финансовых средств был приобретён УФ-светодиод безымянного производителя, по размерам и форме совпадающий с установленным в фонарике.  

 Есть небольшая тонкость. Во время работы светодиоды очень чувствительны к превышению допустимой силы тока. Если это условие не соблюсти, то срок жизни светодиода резко сократится, или он вообще перегорит. Самый простой способ ограничить силу тока - поставить последовательно со светодиодом резистор (на чём также сэкономили изготовители фонарика).

Расчёт значения электрического сопротивления можно выполнить по следующей формуле (в её основе всем известный закон Ома):

R=(Vбат- Vсв)/I

R=r + Rкорп+Rдоб

 При этом Vбат – это напряжение источника питания. В нашем случае это 4,5 вольта (три элемента ААА по 1,5 вольта). Vсв и I – напряжение и сила тока, необходимые для нормальной работы светодиода. В нашем случае - 3,6 вольт и 0,7 ампер. R – значение сопротивления, необходимое для ограничения силы тока. Оно состоит из сопротивления добавочного резистора Rдоб, электрического сопротивления соединительных проводников (корпуса фонарика, выключателя, резьбовых соединений) Rкорп, и внутреннего сопротивления источника питания r. 

  Подставив все значения, получаем, что R примерно равно 1,3 Ом. Это очень маленькое значение, соизмеримое с внутренним сопротивлением щелочных элементов питания ААА (порядка 0,15 Ом для одного элемента) и электрическим сопротивлением корпуса фонарика. После такой примерной оценки был выбран резистор на 0,22 Ома с запасом мощности 1 Ватт. Светодиод и резистор куплены в ближайшем магазине радиотоваров, на это потрачено всего 150 рублей. Во время расчёта добавочного сопротивления внимательный читатель наверняка заметил основной недостаток стабилизации тока при помощи резистора – зависимость силы тока от напряжения и внутреннего сопротивления источника питания. Так, по мере разрядки батареек, сила тока (а значит, и яркость фонарика) будет падать. А если в фонарик поставить вместо батареек аккумуляторы – то сила тока наоборот возрастёт, так как внутреннее сопротивление аккумуляторов гораздо меньше. Но, простота и копеечная стоимость резистора с лихвой всё окупают. (Рис. 07)    

3. Доработка фонарика и проверка работы

Детали купили, что дальше? Дальше отпаиваем старый светодиод от «плюсового» провода и разбираем светодиодный модуль. К «плюсовому» проводу припаиваем один вывод резистора. К другому выводу резистора припаиваем небольшой кусочек изолированного многожильного провода. К контактной площадке «–» светодиода припаиваем кусочек неизолированного многожильного провода, согнутого в форме колечка.  (Рис. 08)    

  После сборки резистор будет расположен внутри светодиодного модуля. И чтобы выводы резистора случайно не коснулись модуля и не замкнули электрическую цепь, на корпус резистора был одет небольшой кусочек термоусадочной трубки. Можно и просто намотать два-три витка изоленты. (Рис. 09)    

Обратно собираем светодиодный модуль, при этом «плюсовый» провод должен пройти через соответствующее отверстие в модуле. (Рис. 10)  

Для надёжного теплоотвода смазываем контактную площадку светодиодного модуля термопастой, монтируем УФ-светодиод, закрепляем его при помощи двух небольших винтиков (один из которых проходит через колечко «минусового» провода и замыкает этот провод на корпус модуля), припаиваем «плюсовый» провод к площадке «+» светодиода. (Рис. 11,12)  

Есть две небольшие тонкости:  

     – Один из винтиков одновременно является и «минусовым» проводником. По этому, при сборке нужно внимательно следить, чтобы термопаста не попала в отверстие для этого винтика. Иначе контакт может сильно ухудшиться или вообще пропасть.  
       – Во время сборки нужно проверить, не касаются ли шляпки винтиков площадок «+» светодиода. Если касаются, то необходимо поверх площадки подложить изолирующие прокладки из картона или пластика.    

Перед окончательной сборкой необходимо проверить, всё ли правильно собрано и насколько корректно выбрано значение добавочного сопротивления. При помощи временных проводков собираем воедино все элементы электроцепи, при этом батарейный блок подключаем последовательно с мультиметром, включенным в режим измерения тока. Всё работает, светодиод светится!  (Рис. 13) 

В итоге потребляемый ток даже меньше рекомендуемого значения. В принципе, это не страшно и даже хорошо. Есть небольшой запас на случай, если в фонарик будут установлены батарейки или аккумуляторы с очень низким внутренним сопротивлением. Добавочное сопротивление выбрано правильно.    

Полностью собираем фонарик. Вот и всё, переделка закончена. Причём денег было потрачено гораздо меньше, чем при покупке готового фонарика. (Рис. 14)   

Включите модифицированный фонарик, желательно в затемнённом помещении, и ваша квартира откроется с новой, неожиданной стороны! Вы удивитесь, как много вокруг нас вещей, выкрашенных люминесцентными красками, тусклыми и невзрачными при дневном свете, и яркими и разноцветными при воздействии ультрафиолета. Но, самое главное, не забывайте про свое зрение и не светите таким фонариком в глаза себе или другим.  

Фото автора 

Автор: Олег Мамаев

Источник: nkj.ru