[Tch] 反射式屏幕挂灯

Reflective screen hanging lamp

Posted by Kannmu on March 2, 2024

Intro

最近想添置一个屏幕挂灯,但是看到明基1k多的价格直接劝退。不如来DIY一个吧。

Screen_Light_20240302184703.jpg Screen_Light_20240302184704.jpg Screen_Light_20240302184706.jpg Screen_Light_20240302184709.jpg

光路

最开始发现的方案是使用现成的LED灯带 + 反光管。但是这样长度太大,体积不好控制。因此最终选择把LED灯珠布置在PCB上,并加上一个反射板来将光线反射到桌面上的键盘区域。

下图是反射板光路的侧截面轮廓图,曲线分为两段,红色的第一段为一个抛物线,蓝色的第二段为直线。对应到反射板三维模型上,第一段则为一个抛物线沿着垂直于抛物线平面的直线运动掠过的面,第二段为一平面。

Kannmu_Light_Reflector.png

将LED灯珠放置在抛物线的焦点处,在这张图中即为原点的位置。由于PCB物理遮挡,则仅有上部180°范围内会有光线射出。其中左上的150°范围的光线会被抛物线面接收到,并反射为水平向右的光线。

水平向右的光线接着被平面反射到桌面上的对应区域。可以控制在键盘与手附近的矩形区域内均匀照射。(需要对反射板平面段使用砂纸进行打磨磨砂处理,否则会对灯珠进行成像投影,光线不够均匀)。

电路

电路可以直接看我在立创开源的工程

原理图

PCB

电路部分反而非常简单了,主要部分是一个使用CH224K芯片的PD快充诱骗器,默认配置到输出12V的电压,因此从供电的TypeC口输入电压及为12V。之后经过XL1509降压到5V(顺便当限流2A用),再过一个保险丝后到LED灯珠阵列。

还有一个TypeC口用来提供另一个功能,使用SL2.1A的USB2.0一拖四扩展坞,将其中的一路拿来接GL823K芯片来做SD卡读卡器(未验证,因为手边没有SD卡hhh)。剩下的三个USB2.0接口很适合插上鼠标键盘等的2.5G接收器(因为屏幕灯挂在开阔的高处,无线信号会好很多)。

制造

反射板部分直接交给代工3D打印就可以了。不过需要注意的是模型的薄壁部分不要过薄,否则打印出来会因为受潮或者热胀冷缩而大幅度变形。

电路部分,PCB加工交给嘉立创打样。并且立创的基础库原件可以很便宜的进行SMT贴片加工。绝大部分的常用电阻电容,还有一些AMS1117等非常非常常用的芯片都很推荐直接SMT加工。在这里我五块板子贴片了两片,包含PCB加工一共也就花了不到100块。

但是对于类似排针排母这样的插件,嘉立创目前都归类为扩展库,每种原件需要额外加20块钱,就不是很划算了。不过对于16Pin及以上的TypeC接口还是推荐使用SMT加工,除非有热风枪、加热台或者回流焊机这样的工具,仅使用烙铁将会非常难以焊接(引脚太接近,且角度刁钻)。