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

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