Спектральный анализ прибор своими руками. Как сделать спектрометр из мобильника? Есть простой рецепт. CCD, BT-CCD и PDA матрицы

22.02.2019

Неопытному покупателю легко растеряться среди цветных упаковок со светодиодными лампами на 220 В, которые представлены десятками разных производителей. Попытки разобраться на месте и спросить у продавца: «Какая лампочка из недорогой серии лучше?» как правило, заканчиваются стандартным ответом: «Да всё они из Китая».

Разве все одинаково плохи?

Неужели все дешёвые светодиодные лампы из Китая примерно одного качества? Вовсе нет! Некоторые китайские компании, специализирующиеся на производстве светодиодных источников света, уже более 10 лет поставляют в Россию продукцию приемлемого качества по доступным ценам. Среди них стоит отметить, например, Camelion и Supra которые работают по сертификату соответствия. Также в России успешно развивают свой бизнес компании по сборке LED-ламп из качественных полуфабрикатов китайского происхождения.

Однако российский рынок по-прежнему переполнен низкокачественными светодиодными лампами на 220 вольт от малоизвестных китайских фирм. Они продолжают заполнять наши магазины лампочками и светильниками, которые не способны отработать и полгода. Тем не менее люди их покупают в основном из-за привлекательного внешнего вида и низкой цены.

Что не так в дешёвых китайских светодиодных лампах и почему лучше отказаться от их покупки? Давайте разберёмся.

Электронная начинка

В магазине и, тем более на интернет-сайте определить некачественный товар невозможно. На первый взгляд, светодиодная лампочка типа no name не хуже других и светит ярко, а указанные на упаковке параметры просто впечатляют. Но стоит разобрать корпус и мнение о приобретённом осветительном приборе изменится. Во-первых, светодиоды. Предприимчивые китайцы продолжают монтировать SMD-кристаллы предыдущих поколений, от которых ведущие производители избавляются за копейки. Такие светодиоды обладают меньшим соотношением мощности и светового потока, а значит, менее эффективны. Чтобы увеличить яркость через них умышленно пропускают ток больше номинального и, таким образом, привлекают внимание покупателей в момент покупки.
Во-вторых, вместо светодиодного драйвера лампы оснащают простейшим источником питания, собранным на RC-цепочке, диодном мосте, емкостном фильтре и ограничительном резисторе. Всего получается 7–8 радиодеталей стоимостью меньше 0,5$ в рознице. Любое перенапряжение в сети приведёт к деградации кристаллов и выходу лампы из строя в целом.

В-третьих, пайка всех компонентов электрической цепи оставляет желать лучшего. В некоторых моделях ламп можно увидеть криво расположенные SMD-элементы, что свидетельствует о сборке ламп без применения автоматизированного оборудования.
Для соединения плат между собой и с цоколем используют тончайшие провода, которые нередко сами отваливаются.

Материалы корпуса

Если одновременно взять в руки фирменную светодиодную лампу наподобие лампы от Osram и дешёвую типа no name, то можно сразу ощутить разницу в материалах, из которых изготовлен корпус. У качественного продукта большая часть корпуса выполнена из сплава алюминия или теплопроводящего пластика, обычно с продолговатыми отверстиями по окружности.
В дешёвых светодиодных лампочках из Китая корпус делают из тонкого пластика, который от нагрева со временем может пожелтеть. Отверстия в нём либо отсутствуют, либо они неэффективны. При надавливании он может деформироваться и даже треснуть, если лампу случайно уронить. Такое же низкое качество имеет изолятор на цоколе, разделяющий фазу от нуля. Матовый рассеиватель и металлический цоколь, как правило, со своей функциональной нагрузкой справляются.

Качество сборки

Чтобы светодиодная лампочка была по-настоящему дешёвой, собирать её следует быстро и без контроля качества. Отсюда и возникают нелепые неисправности. Например, может отсутствовать точечная сварка или пайка в местах крепления проводов с цоколем. В этом случае один из проводов зажимают между цоколем и пластиком.

Не стоит удивляться, если при вкручивании лампочки в патрон, рассеиватель расшатается и останется в руке. В самом простом случае его крепят на клей, иногда на силикон, который после нагрева теряет свои клеящие свойства.

Плата, так называемого драйвера, внутри пластмассового корпуса часто фиксируется с ним кусочком липкой ленты. Такого нехитрого крепления хватает на пару трясок, после чего плата держится исключительно на припаянных проводках.

Избегайте покупки светодиодных ламп цилиндрической формы, которые в народе получили название «кукуруза». Эта технология не оправдала себя и считается пережитком прошлого.

Видео обзор китайской лампы

Итоги

На начало 2018 года стоимость 7 ваттных светодиодных ламп нормального качества снизилась до 200 рублей. Конечно, это касается только , продукция которых собирается на территории РФ и отличается стабильной работой. Теперь семьи со средним доходом могут постепенно перейти на светодиодное освещение своих домов и ощутить реальную экономию электроэнергии.

Получается, что с китайскими светодиодными лампами от неизвестных марок лучше не связываться. Покупка «кота в мешке» через AliExpress в результате окажется дешёвой только в кавычках.

Читайте так же

Обзор напрашивался давно, а сегодня я заболел и решил посвятить день вынужденного бездействия служению людям.
Давно озадачившись экономией электроэнергии, да и просто увлекаясь светодиодами, решил упорядочить информацию, о тех представителях китайского диодного света, которые честно отдают их обладателю оплаченные ватты и люмены. Таковых набралось аж пять штук:)
Все товары были любезно предоставлены продавцами за полную стоимость:)

Сразу хочу отметить, что лампочек вообще пробовал достаточно много, но в обзоре рассмотрел только те, которыми действительно можно осветить зал, кухню и прочие жилые помещения, а не только чулан и лестничную клетку. Замеров светового потока и освещенности, к сожалению, не будет – нет оборудования. Фото потрохов тоже нет, фото светодиодов сделал для тех ламп, которые смог разобрать без повреждений.

Виновницы обзора:

Для сравнения присутсвует лампочка на 60 ленинских ватт, часы и газета «Ульяновск сегодня»:)

Без рассеивателей (первые три представителя):

Тестовый стенд:

Итак, начнем. Первый представитель коммунистического освещения:

Заказан был экземпляр в 25Вт, реальная мощность около 16Вт.
Свет приятный, без посторонних оттенков. Светит ярко шо писец, на небольшую кухню лампы хватает с большим запасом. Включается сразу, не «пыхает» от выключателя с подсветкой, радиатора хватает, рука терпит после нескольких часов работы в открытом плафоне. Габариты, конечно, чудовищные - жена ласково называет её «ананас»:) Хочу заметить, что далеко не всякий ананас дотянет размером до этой лампочки:)
Работает больше года. Мог бы рекомендовать к покупке, если бы продавец не нагрел меня на 10Вт:)

Второй участник был выписан из небезызвестного магазина BuyInCoins.

Мощность честная, но исполнение худшее среди конкурентов. Свет отдает зеленцой. Поначалу лампочка висела в ванной, я не вынес зеленоватое отражение своего организма в зеркале – угнетает . Включается с задержкой. Всполохи ночью в ванной комнате от выключателя с неонкой - тоже вымораживаю:). Лампочка нашла свое применение в люстре в зале, среди еще двух лампочек. Там она не «пыхает», а неприятный оттенок незаметен на фоне товарок. Работает больше года.

Третья лампочка.

Недешево, но светит суперски. Собрана на диодах 5630, прекрасный световой оттенок, честная мощность, полноразмерный радиатор гарантирует диодам долгую жизнь, размер еще позволяет засунуть ее практически в любую люстру. Озаряет моё бытие около 4х месяцев.

Четвёртая представительница уже обозревалась на муське.

Светит честно, теплый свет, диоды 5630, достаточный радиатор, умеренные габариты.
Долгосрочного тестирования не проводил – нет вакансий в светильниках:)

И последний светик.

Свет прекрасный – как и у всех представителей 5630. Мощность честная, самые скромные габариты, герметичная колба – висит в ванной комнате около полугода. После часа работы рука терпит с трудом, так что втыкать её в невентилируемые светильники не стоит. Как и любую другую светодиодную лампочку:)

Теперь сравнение потребляемой мощности и освещенности:

Краткое резюме. Свет в Китае есть! :) Но он не из кукурузы, ибо corn-лампы не имеют радиатора, следственно светят на 20-30% мощности. Зачем покупать машину, если она не едет быстрее 30 км/ч? :) Лампочка не может стоить менее 1$ за 1Вт мощности. Чудес не бывает. Лучше всего брать лампы на современных диодах – 5630/5730. Они имею лучший световой оттенок и лучший квантовый выход.

Конечно, неплохо было бы свести фотки с освещенностью в коллаж (а лучше и вовсе их перефоткать), но, прошу прощенья, простуда валит с ног.

Всем спасибо за внимание и терпение! Отчет первый, летящие тапки приветствуются. :)

Автор Александр дата 10.07.2013

В России, поиск по FlexLED LED-E27-5W-01C выдает цену 480 рублей , хотя мне помнится я её брал за 350!

FlexLED LED-E27-5W-01C будет эталонной лампой, поверим что она то точно на свои 5W светит! Характеристики лампы . Световой поток 220 лм у Теплый белый, есть еще Холодно белый у ней 300 мл. Какой цвет выбрать зависит от использования лампы, как я понял из этого исследования , желтый белый лучше подойдет для спальной для спокойного настроя, белый белый ближе к солнечным лучам и может вызвать если не бессонницу то расстройства сна точно.

Китайцы пишут, что их лампа светит на 500-600 лм, но светит она точно также как FlexLED LED-E27-5W-01C с документированными 220 мл!!!

FlexLED сделан гораздо качественнее китайца, гораздо тяжелее, все элементы толще, ни что не гремит — для носки в кармане и показа друзьям я бы конечно выбрал его.

Колпачки слегка отличаются оттенками. У FlexLED он посажен на клей, у китайца на резбу — постоянно откручивается при закручивании лампочки. Еще китаец совсем не герметичен, FlexLED тоже не заявляет о герметичности но у него нет щелей на ребрах!

Хотел измерить потребляемую мощность — не получилось. Школьного Амперметра не нашел, обычные токовые клещи не уловили ничего, а мультиметр с точностью до сотых погиб при измерении… (ну перепутал дырки тока и напряжения, за чем сгорать то сразу, вообще в каждом электро устройстве должна быть защита от меня по ГОСТУ)!

Приступаю к стендовым испытаниям, о результате сообщу через 5 лет. Пока могу сказать что светодиодные лампы лучше работают на частый вкл/выкл например в ванной где люминесцентная перегорала за пол года, светодиодная уже светить два года!!! Пока ризницы между дешевым китайцем и дорогим китайцем, кроме стилистической, не вижу никакой — все конечно будет зависит от срока службы.

UPD: Познакомился с еще одним типом светодиодных ламп High power led lamp e27 11w 2835 SMD . 11w лампа в три раза больше 9W рассмотренной выше и чуть чуть тяжелее, никакого металла кроме цоколя. Все дело в используемых светодиодах здесь их мало но очень много, называются они 2835 SMD!

Одна такая лампочка мне обошлась в 150 рублей, покупал лотом по 5 штук, пока они летели у продавца из предложения пропали 11w лампы! Почта России сработала на удивление быстро 25 июля поступила в Почту Китая, 9 августа забрал в Почте Россия - конечно же коробки с лампами, что находились с края упаковки, сильно помяты (!!!>) последний раз мою коробку уронили не донеся 3 метра до выдачи, на моих глазах. Естественно одна из трех(другие пока не смотрел) ламп не работает. Решил разобрать!

Липкой фиговиной питание крепиться внутри лампы, чтобы не болталось. Как я и ожидал, лампа наработает из-за эффекта впервые описанным в 1908 году, итальянским физиком Недо Пойяли! Элегантного решение этой проблемы я не нашел, но этот вполне работающий!

Однако по конструкции других лам, заметно что китайцы и не думают этот провод припаивать он фиксируется насаживанием и точечными обжимом цоколя на пластмассу и в других лампах снаружи заметен его торчащий кончик!!!

Внутренности греются, и лучше бы они были в металлическом корпусе а то вдруг начнется запаховыделение от пластмассы.

О свете — по китайской нумерологии лампа на 11w-ая должна светить сильнее китайской 9w-ой так оно и есть — светить процентов на 70% сильнее другого китайца. Но до светимости 9.5w лампы Flextron как то не дотягивает, глазом это лучше видно чем на фото. Однако Flextron на фото с цветом Холодный это им дает пару сотню люминов форы лампам с цветом Теплый. Однозначно видно только то что 9w проигрывают всем, хотя должны быть близки к 11w товарищу. Кстати 11w 2835 SMD краснит почему то на фоне всех!

Промежуточный вывод: Нормальная цена светодиодной лампы со средней светимостью 150 рублей. Альтернативы дорогим ярким лампам на 1000 люменов в Китае нет. Остальное покажет время — хотелось бы чтобы китайская электроника также долго служила — про светодиоды не говорю они слишком сложны для кустарного производства и поэтому покупаются у одного поставщика и абсолютно одинаковы(заявляю это огульно на основе визуального сравнения).

В центре Flextron 9,5w, по бокам 9w и 11w 2835 SMD!

UPD: Невыбрасывайте сломавшуюся LEDлампу, её еще можно починить. Та самая моя недопаенная китайцами лампа 11w 2835 SMD погасла. Разобрал увидел перегоревший светодиод.

Сравнил с фотками выше — не было там черной точки. Осторожненько кусачками раскрошил светодиод до контактов, он очень хрупкий. Запаял как смог — лампа светит дальше!

В предыдущих статьях я описывал, как тестировал различные светодиоды для растений. Для анализа спектра я и взятые у знакомого учителя физики.

Но потребность в таком приборе появляется периодически и спектроскоп, а еще лучше спектрометр хотелось бы иметь под рукой.

Мой выбор — ювелирный спектроскоп с дифракционной решеткой

Раз вещь для ювелиров - то в комплекте шел «кожаный» чехол

Размеры у спектроскопа маленькие

Что в прочем было ясно из описания магазина
Собрано все крепко, так что расчлененки не будет.
Поверим и так, что с одной стороны трубки стоит объектив-линза, с другой дифракционная решетка и защитное стекло.

А внутри красивая радуга. Налюбовавшись ею вволю стал искать, а что бы такое посмотреть на спектре.
К сожалению, по прямому назначению спектроскоп применить не удалось, так как вся моя коллекция брильянтов и драгоценных камней ограничилась обручальным кольцом, совершенно непрозрачным и не дающим никакого спектра. Ну разве что в пламени горелки))).
Зато ртутная люминисцентная лампа честно дала много красивых полосок. Вволю налюбовавшись различными источниками света озадачился вопросом, что нужно картинку как то зафиксировать и спектр измерить.

Немного DIY

В голове уже давно крутилась картинка насадки на фотоаппарат, а под столом стоял , не прошедший еще последней модернизации, но вполне успешно справляющийся с ПВХ пластиком.

Конструкция получилась не очень красивой. Все таки люфты по X и Y я победил не до конца. Ничего ШВП уже лежат в сборе и ждут, когда опорные линейные рельсы приедут.

А вот функциональность получилось вполне приемлемой, чтобы радуга отобразилась на стареньком Canon, давно лежащем без дела.

Правда тут меня ждало разочарование. Красивая радуга становилась какой то дискретной.

Всему вина - RGB матрица любого фотоаппарата и камеры. Поигравшись с настройками баланса белого цвета и режимами съемки, я смирился с картинкой.
Ведь преломление света не зависит от того, каким цветом фиксировать изображение. Для спектрального анализа подошла бы и черно-белая камера с максимально равномерной чувствительностью по всей ширине измеряемого диапазона.

Методика спектрального анализа.

Путем проб и ошибок нарисовалась такая методика
1. Рисуется картинка шкалы видимого диапазона света (400-720нм), на ней обозначаются основные линии ртути для калибровки.

2. Снимается несколько спектров, обязательно с эталонным ртутным. В серии съемок нужно зафиксировать положение спектроскопа на объективе, чтобы исключить сдвиг спектра из серии снимков по горизонтали.

3. В графическом редакторе шкала подгоняется под ртутный спектр, а все остальные спектры масштабируются без горизонтального сдвига в редакторе. Получается что-то вроде этого

4. Ну а потом все загоняется в программу анализатор Cell Phone Spectrometer из этой статьи

Проверяем методику на зеленом лазере, у которого длина волны известна - 532нм

Погрешность получилась около 1% что при ручной методике подгона ртутных линий и рисования шкалы практически от руки очень даже неплохо.
Попутно узнал, что зеленые лазеры не прямого излучения, как красные или синие, а используют твердотельную диодную накачку (DPSS) с кучей вторичных излучений. Век живи - век учись!

Измерение длины волны красного лазера тоже подтвердило правильность методики

Для интереса померил спектр свечки

и горящего природного газа

Теперь можно мерить спектр светодиодов, например «полный спектр» для растений

Спектрометр готов и работает. Теперь буду готовить с его помощью следующий обзор — сравнение характеристик светодиодов разных производителей, дурят ли нас китайцы и как сделать правильный выбор.

Вкратце, полученным результатом доволен. Может быть имело смысл подключить спектроскоп к веб камере для непрерывного измерения спектра, как в этом проекте

Тестирование спектрометра моим помощником

Спектроскоп - это, как известно, прибор, позволяющий выяснить состав вещества по спектру его излучения.

Направив, например, спектроскоп на люминесцентную лампу дневного света, мы увидим в ее спектре ярко-зеленые, яркие сине-фиолетовые линии и более слабые оранжевые. Они говорят о том, что в колбе лампы присутствует ртуть (сине-фиолетовая составляющая), а также некоторые другие элементы.

В тех случаях, когда сами по себе объекты исследования не светятся, их заставляют светиться, нагревая, скажем, в пламени горелки или пропуская через них сильный электрический ток.

Чтобы сделать простой спектроскоп своими руками понадобятся:

CD- или DVD-диск;
картонная коробка примерно 20x20x20 см (главное, чтобы в ней поместился диск);
два лезвия от безопасной бритвы;
небольшая картонная трубка;
немного целлофановой ленты;
алюминиевая фольга;
клей.

Спектроскоп состоит из трех основных частей: щелей, сделанных при помощи бритвенных лезвий, дифракционной решетки из компакт-диска и просмотрового устройства, представляющего собой бумажную трубку.

Установите компакт-диск в верхней части окна, прорезанного в коробке, отступив примерно сантиметр от левого края, и поблизости к нижнему окну, как показано на фото (рис. 2). Отметьте с помощью фломастера или карандаша положение центрального отверстия диска. Эта отметка покажет вам, где в дальнейшем будет проходить бумажная трубка. Теперь разместите ее на коробке таким образом, чтобы нижний ее конец оказался над отметкой, которую вы только что нарисовали.

Нарисуйте еще один круг на поле, обозначив окружность бумажной трубки (рис. 3). Сместите ее на 1 - 2 см и очертите вокруг нее еще один круг. Эти круги подскажут вам, где нужно вырезать овальное окно (рис. 4).

Теперь вырежьте это окно острым ножом (рис. 5). Овал позволит поставить бумажную трубку под некоторым углом к поверхности диска.

Следующий шаг - сделайте разрез. Поверните ящик на четверть оборота так, чтобы овал оказался с правой стороны. Используйте диск еще раз, чтобы сделать еще один небольшой круг ближе к левой части ящика.

Щели будут расположены в крайней левой части ящика. Вырежьте небольшой прямоугольник в стенке коробки на высоте, отмеченной кружком, который вы сделали с помощью диска. Прямоугольник должен иметь ширину около 1 см и высоту примерно 4 см.

Осторожно разверните упаковку лезвий от безопасной бритвы и поставьте два лезвия над прямоугольным отверстием так, чтобы их острые края почти соприкасались друг с другом. Закрепите лезвия скотчем (рис. 6,7).

Открыв ящик, разместите в нем диск поблизости к щели. Прикрепите его скотчем к задней стенке коробки так, чтобы его рабочая сторона была обращена кверху (рис. 8).

Закройте коробку, обеспечьте ее светонепроницаемость с помощью черной бумаги или алюминиевой фольги (рис. 9).

Вставьте бумажную трубку (рис. 10). Алюминиевая лента или фольга сделают уплотнение светонепроницаемым. Чтобы убедиться, что угол, под которым в коробку вставлена смотровая труба, подобран правильно, направьте входную щель на источник света.

Посмотрите через бумажную трубку и подрегулируйте угол ее наклона, чтобы увидеть полный спектр - от красного до фиолетового (рис. 11). Вот и все, спектроскоп своими руками успешно собран.

Теперь, направьте щели на источник света, например, на обычную лампочку накаливания. Прибор покажет простой спектр, неяркие линии.

Это потому, что свет исходит от горячего тела (вольфрамовая нить в лампочке).

Горячий газ неон в лампе дневного света состоит из нескольких цветов, но они расположены в основном в красных и оранжевых частях спектра.

Красный свет светоизлучающих диодов имеет непрерывный спектр, поскольку в них нет горячего газа (рис. 12).

Зеленый свет светоизлучающих диодов и выглядит зеленым. Однако есть источники, которые излучают в желто-зеленой части спектра, а также дают некоторое количество оранжевых и красных линий (рис. 12).