Thử nghiệm tạo ánh sáng mặt trời nhân tạo tại nhà
(victorpoughon.fr)- Một nhà sáng tạo có nền tảng phần mềm đã làm phiên bản đầu tiên của thiết bị ánh sáng mặt trời nhân tạo mỏng hơn bằng lưới thấu kính và lưới LED, thay vì kiểu DIY Perks dùng LED 500W và gương phản xạ parabol 1,2m
- Cốt lõi của thiết kế là ghép 36 thấu kính vuông 30mm và 36 LED theo ma trận 6x6, đặt từng LED tại tiêu điểm của thấu kính tương ứng để tạo ánh sáng song song
- Thành phẩm gồm vùng phát sáng 180x180mm, tiêu cự hiệu dụng khoảng 55mm, 2 tấm thấu kính PMMA, LED LUXEON 2835 3V, PCB KiCad, linh kiện nhôm CNC và lớp tán xạ Rayleigh bằng phim in phun
- Dù đạt được ảo giác ánh sáng như đến từ rất xa và độ tương phản sáng-tối mạnh, độ sáng vẫn chưa đạt mục tiêu 10.000 lux, được ước tính ở mức 1.000~10.000 lux, đồng thời còn lộ hoa văn lưới thấu kính
- Tổng chi phí khoảng 1.000€, còn giá thành linh kiện của bản hoàn chỉnh được ước tính khoảng 300€ chưa tính vận chuyển; phiên bản tiếp theo sẽ cần công suất cao hơn, diện tích lớn hơn và thiết kế quang học-cơ khí chính xác hơn
Mục tiêu và cách tiếp cận
- Dự án bắt đầu từ video ánh sáng mặt trời nhân tạo của DIY Perks dựa trên LED 500W và gương phản xạ parabol 1,2m, với mục tiêu tạo ra một cấu trúc gọn hơn
- Thay vì dùng gương phản xạ parabol, tác giả chọn cấu trúc sắp xếp các thấu kính nhỏ thành lưới và ghép mỗi thấu kính với một LED
- Độ dày thiết bị được quyết định bởi tiêu cự của từng thấu kính, nên có thể giảm tổng thể tích
- Dùng nhiều LED công suất thấp thay vì một nguồn sáng công suất cao duy nhất có thể có lợi hơn cho quản lý nhiệt
- Tác giả cũng muốn học về chế tạo và thiết kế 3D, nên triển khai dự án theo hướng thiên về phần mềm
- CAD modeling chủ yếu dùng build123d
- Việc rà soát lắp ráp cuối cùng và một số thử nghiệm dùng FreeCAD và OpticsWorkbench
- Thiết kế PCB dùng KiCad
- Mô phỏng và tối ưu quang học được viết bằng Python, sau này trở thành dự án mã nguồn mở torchlensmaker
- Việc lắp ráp PCB và gia công các chi tiết nhôm, nhựa CNC dùng JLCPCB và JLCCNC
Thông số thiết bị hoàn chỉnh
- Thiết bị hoàn chỉnh là cấu trúc mảng LED-thấu kính 6x6 hoạt động trên mặt bàn
- Thông số cơ khí
- Cạnh mỗi thấu kính vuông: 30mm
- Tiêu cự hiệu dụng: 55mm
- Kích thước mảng: 6x6, tổng cộng 36 LED
- Tổng vùng phát sáng: 180x180mm
- Linh kiện chính
- Thấu kính: 1 mảng thấu kính hai mặt lồi và 1 mảng thấu kính phẳng-lồi bằng acrylic PMMA được gia công CNC
- Hoàn thiện thấu kính: vapor polish finish
- LED: LUXEON 2835 3V, Ref 2835HE, CRI 95+, nhiệt độ màu 4000K, 65mA
- PCB: thiết kế tùy chỉnh
- Linh kiện lắp ráp: chi tiết nhôm CNC 60601 và chi tiết in 3D bằng resin đen mờ
- Lớp khuếch tán Rayleigh: phim in phun chống nước
Điều kiện thiết kế cho ánh sáng mặt trời nhân tạo
- Để tạo ánh sáng mặt trời nhân tạo cần bốn yếu tố
- Ánh sáng song song để mô phỏng ánh sáng đến từ xa như mặt trời
- Chất lượng màu cao, ở đây lấy CRI 95+ làm chuẩn
- Tán xạ Rayleigh hoặc mô phỏng của nó
- Công suất đủ lớn
- Ánh sáng mặt trời thật rất sáng, khoảng 100.000 lux, nhưng nguyên mẫu đầu tiên đặt mục tiêu 10.000 lux để giảm điện năng tiêu thụ
- Vì cảm nhận độ sáng mang tính logarit, tác giả cho rằng cường độ bằng 1/10 vẫn có thể cho cảm giác khá giống
- Hiệu quả thực tế của thiết kế hoàn chỉnh được ước tính nằm trong khoảng 1.000~10.000 lux
- Với thiết kế dựa trên lưới, biến số quan trọng là quang thông của từng LED và diện tích của từng thấu kính
- LED dán bề mặt high-CRI thường có quang thông trong khoảng 30~130 lumens
- Do có hấp thụ ở thấu kính và tổn thất ở thành bên, hiệu suất quang học tổng thể không thể hoàn hảo nên được giả định là 0,5
- Với các điều kiện này, cạnh thấu kính được chọn là 30mm
Thiết kế thấu kính và quang học
- Với nguồn sáng điểm lý tưởng và thấu kính hoàn hảo, chỉ cần đặt nguồn sáng ở tiêu cự là có thể tạo ánh sáng song song, nhưng LED và thấu kính thực tế phức tạp hơn
- LED không phải nguồn sáng điểm
- Thấu kính có quang sai
- Vị trí và hướng cơ khí không hoàn hảo tuyệt đối
- Mẫu phát xạ của LED không đẳng hướng, nên cường độ về phía trung tâm thấu kính mạnh hơn
- Sau khi mô phỏng quang học bằng Python và tối ưu số, tác giả chọn cấu trúc 2 thấu kính
- Thấu kính 1: thấu kính parabol hai mặt lồi
- Thấu kính 2: thấu kính parabol phẳng-lồi
- Hệ hai thấu kính có tiêu cự hiệu dụng khoảng 55mm
- Tiêu cự là một điểm đánh đổi lớn giữa chế tạo, hiệu suất và độ dày
- Muốn giảm độ cong bề mặt thì tăng tiêu cự sẽ có lợi hơn
- Muốn thu được nhiều ánh sáng hơn từ mẫu phát xạ LED thì tiêu cự ngắn hơn có lợi hơn
- Muốn giảm độ dày thiết bị thì tiêu cự cũng phải ngắn hơn
- Hệ 2 thấu kính được chọn để giảm độ cong bề mặt của mảng thấu kính, từ đó hạ chi phí gia công CNC
- Thấu kính lưới có độ cong cao sẽ tạo ra dạng rãnh sâu giữa các thấu kính, làm giảm khả năng gia công CNC
- build123d được dùng để tạo mô hình 3D xếp thấu kính dạng lưới và thêm mép lắp ráp
- Chỉ cần thay biến Python là có thể điều chỉnh các tham số như kích thước mảng, độ dày thấu kính, giúp việc khám phá thiết kế dễ hơn
- Chi phí chế tạo thấu kính acrylic PMMA khoảng 55€
LED và PCB
- Ban đầu tác giả muốn dùng YUJILEDS 3030 G04, nhưng vì chỉ bán theo cuộn 5.000 chiếc với giá 1.000 USD/cuộn nên không dùng cho phiên bản đầu tiên
- Phiên bản đầu tiên chọn LUXEON 2835 3V
- Kém sáng hơn khoảng 3 lần so với YUJILED
- Có khả năng tái tạo màu tốt và đúng kiểu gói SMD mong muốn
- Số lượng đặt hàng tối thiểu từ JLC global sourcing là 50 chiếc
- Tác giả thiết kế PCB tùy chỉnh bằng KiCad
- Mỗi PCB gắn 6 LED
- Mạch là dạng 2 segment LED strip 12V mắc song song
- Có thể dùng nguồn adapter tường 12V tiêu chuẩn
- PCB không chỉ phân phối nguồn và điều chỉnh dòng, mà còn đóng vai trò cơ khí để đặt chính xác LED vào vị trí tiêu điểm của thấu kính
- Mô hình 3D PCB được đưa vào FreeCAD để kiểm tra tấm đế nhôm, chụp sáng và vị trí lỗ
- Mã Python xuất chính xác tọa độ LED, rồi các tọa độ này được nhập vào trình chỉnh sửa layout của KiCad
- Việc sản xuất PCB và gắn linh kiện được giao cho JLCPCB nên ở bước này không cần tự hàn
Linh kiện cơ khí và lắp ráp
- Để lắp ráp, tác giả thiết kế ba linh kiện tùy chỉnh
- Tấm đế: đỡ PCB và các thành bên, có các lỗ cho ánh sáng LED đi qua và các lỗ khoét một phần để chừa bề dày điện trở SMD
- Thành bên: có rãnh để lắp thấu kính và rãnh để cố định vào tấm đế, dùng các lỗ taro cho vít M2
- Chụp sáng: chi tiết resin đen giúp giới hạn ánh sáng của từng LED thành dạng nón hoặc chóp vuông để chỉ đi tới đúng thấu kính tương ứng
- Chụp sáng được in 3D bằng resin đen, còn thành và tấm đế được cắt CNC từ nhôm 60601
- Trong quá trình lắp ráp thực tế, giá đỡ màu xanh lá dự kiến ban đầu đã không được dùng
- Vì chỉ với thành và tấm đế, cấu trúc hộp đã đủ cứng
- Do đó trên thành bên còn lại các lỗ không dùng đến
- Lỗi thiết kế lớn nhất là bề rộng rãnh giữ thấu kính không đủ
- Tác giả định lắp mép thấu kính dày 1,2mm vào rãnh 1,22mm, nhưng dung sai chế tạo và độ dày của lớp anod đen mờ khiến chúng không khớp
- Sau đó phải dùng mũi khoan kim loại 1,5mm để nới rộng bằng tay 8 rãnh, mất tổng cộng 2~3 giờ
- Dây nguồn được hàn vào chân nguồn PCB và ổ cắm nguồn 12V
- PCB và chụp sáng dùng chung lỗ lắp, nên mỗi cặp PCB-chụp dùng 2 con vít
- Ánh sáng LED nhìn thấy khi bật mà chưa gắn thấu kính không phải ánh sáng hữu ích theo thiết kế mà là bleed light
Mô phỏng tán xạ Rayleigh
- Yếu tố cuối cùng là mô phỏng Rayleigh scattering, hiện tượng vật lý làm bầu trời có màu xanh
- Video DIY Perks dùng một dung dịch lỏng tự pha có các hạt kích thước phù hợp lơ lửng bên trong, nhưng tác giả cho rằng cách này không thực tế
- Tác giả tham khảo phát hiện trên diyperks forum rằng phim in phun có thể tạo hiệu ứng tương tự
- Tác giả cắt dùng phim in phun trong suốt mua tại cửa hàng văn phòng phẩm địa phương
- Vì giai đoạn này chưa được đưa vào thiết kế ban đầu nên tác giả cố định nó bằng băng keo cách điện màu đen
- Bản build cuối cùng dùng 2 lớp phim in phun
Chi phí và kết quả
- Tổng chi tiêu khoảng 1.000€
- Bao gồm chi phí công cụ bị thiếu, các linh kiện nguyên mẫu đã bỏ đi, LED và PCB dư do số lượng đặt tối thiểu, cùng vật tư tiêu hao như vít
- Giá thành linh kiện thực tế để làm 1 thiết bị hoàn chỉnh được ước tính khoảng 300€ chưa tính vận chuyển
- Đắt nhất là các thấu kính PMMA và linh kiện CNC như tấm đế, thành nhôm
- Linh kiện CNC chiếm khoảng 2/3 tổng giá thành
- PCB, dịch vụ lắp ráp, LED và các chi tiết nhựa in 3D tương đối rẻ
- Xét như một nguồn ánh sáng mặt trời nhân tạo, kết quả gần với mức thành công một phần
- Khi lắc đầu sang trái phải, ảo giác ánh sáng phát ra từ một điểm rất xa phía sau vật thể đã thành công
- Khi mắt đi vào trong chùm sáng có cảm giác cường độ tăng mạnh đột ngột, cho thấy khả năng chuẩn trực tốt
- Rất khó nhìn trực tiếp nếu không đeo kính râm, và độ tương phản giữa vùng phát sáng với vùng xung quanh lớn khiến việc chụp ảnh cũng khó
- Tuy vậy, các điểm yếu cũng rất rõ
- Tổng độ sáng quá thấp
- Hình dạng lưới thấu kính hiện rõ trong mẫu cường độ
- Hoa văn lưới chưa đến mức quá khó chịu nhưng vẫn còn nhiều dư địa để cải thiện
Những thay đổi cho phiên bản tiếp theo
- Nếu làm phiên bản 2, ưu tiên đầu tiên sẽ là tăng công suất
- Tác giả cho rằng để hiệu ứng trở nên thuyết phục hơn, công suất quang phải mạnh hơn 3~5 lần
- Ngay cả việc đặt mục tiêu sáng gấp 10 lần nguyên mẫu này cũng không bị xem là quá mức
- Diện tích bề mặt cũng cần lớn hơn
- Nguyên mẫu hiện tại chỉ có 18cm x 18cm nên phải ngồi trong một dải sáng thẳng hẹp mới cảm nhận rõ hiệu ứng
- Phiên bản sau cần rộng hơn 2~4 lần để gần với cảm giác một cửa sổ giả hơn
- Cần thiết kế quang học tốt hơn
- Tác giả cho rằng thiết kế dựa trên khúc xạ là khả thi, nhưng đòi hỏi thiết kế quang học và dung sai cơ khí rất chính xác
- Thiết kế khúc xạ dạng lưới rất nhạy với vị trí và hướng của các linh kiện
Ưu điểm của thiết kế khúc xạ dạng lưới
- Có khả năng mở rộng vì có thể ghép chồng nhiều thiết bị giống nhau để tăng diện tích bề mặt
- Bezel chỉ chiếm khoảng 5% tổng diện tích phát sáng và tác giả tin rằng còn có thể giảm thêm
- Nhiều phần tử lặp lại giúp xuất hiện một phần lợi thế kinh tế theo quy mô ngay cả ở giai đoạn nguyên mẫu
- Kích thước tổng thể là 19cm x 19cm x 9cm, khá nhỏ so với tiêu cự 5cm và vùng phát sáng 18cm x 18cm
- Tác giả cho rằng cách làm của DIY Perks hay các sản phẩm phản xạ như CoeLux không thể đạt được form factor này
- Quản lý nhiệt cũng có lợi thế về mặt cấu trúc
- Thiết bị hiện tại có công suất thấp đến mức có thể chạy ổn định với adapter tường 12V / 3A
- Thay vì làm mát một nguồn sáng duy nhất, cấu trúc này phân tán nhiều LED theo tỷ lệ với diện tích bề mặt nên có dư địa mở rộng
- Khi mở rộng, vấn đề nhiệt chính có thể nằm ở việc làm mát bộ nguồn hơn là ở bản thân đèn
Cách chế tạo thiên về phần mềm
- Cách tiếp cận thiết kế bằng mã đóng vai trò lớn trong toàn bộ dự án
- Tác giả đi đến kết luận rằng muốn xử lý mọi thứ bằng code, từ PCB, mô hình 3D, lắp ráp đến kiểm thử
- Việc chỉ cần đổi một tham số là có thể cập nhật toàn bộ thiết kế bằng script là một điểm rất mạnh
- Quy trình lý tưởng là chỉ cần chạy script để tạo ra toàn bộ dữ liệu sản xuất
- GERBER
- BOM
- Mô hình 3D
- Bản vẽ cơ khí
- Sơ đồ kỹ thuật
- Kiểm tra dung sai tự động
- Kiểm tra điện
- Trong cả mảng PCB lẫn CAD, các luồng công cụ như CI/CD dựa trên KiCad và GitLab cũng đang xuất hiện và được tác giả thấy rất thú vị
- Tác giả không chắc có thời gian làm phiên bản 2 hay không, nhưng kết quả là đã có được một chiếc đèn rất độc đáo và bản thân quá trình chế tạo cũng rất thú vị
1 bình luận
Các ý kiến trên Hacker News
Rất tuyệt. Tôi là CEO của Innerscene (https://innerscene.com), và chúng tôi đang làm cửa sổ trời nhân tạo thương mại dùng một khái niệm tương tự.
Thực ra mẫu CoeLux HT25 gần như giống thứ được làm ở đây, chỉ khác là dùng thấu kính nhỏ hơn và nhiều LED hơn, nhưng hiệu ứng vẫn chưa tốt lắm. Mặt trời trông như một quả cầu khổng lồ, và chỉ cách vài feet là khó nhận ra mặt trời. Chúng tôi đã dành rất nhiều thời gian để tạo ánh sáng chuẩn trực hoàn hảo, che mép thấu kính, và tạo tầm nhìn bầu trời liền mạch, không mối nối, không tì vết; tôi cho rằng 10% cuối cùng của vấn đề này chiếm 90% công việc. Chúng tôi đã giải quyết được phần nào, nhưng hiện đang dùng nhiều linh kiện đắt tiền nên đang tìm cách giảm chi phí. Nếu tìm bằng sáng chế của Innerscene thì sẽ thấy khá nhiều cách tiếp cận được công khai, và chúng tôi cũng đã dành nhiều thời gian cho mô phỏng và phần mềm
LED thương mại, khi bắt đầu đo bằng máy quang phổ, thì phổ thực tế rất khác nhau, ngay cả loại được quảng cáo là hoàn màu cao cũng vậy. Đặc biệt nếu muốn nhiệt độ màu không phải 6500K thì còn tệ hơn. Khi làm đèn ngủ cho desktop e-ink, tôi muốn thay đổi phổ từ ánh sáng tự nhiên giữa trưa đến ánh nến ban đêm, nên cuối cùng đã dùng bóng halogen có thể chạy ở điện áp thấp hơn. Ban đầu tôi cũng nghĩ đến một mạng nơ-ron điều khiển nhiều LED theo nhiệt độ màu chuẩn, nhưng việc chế tạo và hiệu chuẩn máy quang phổ cùng jig như một phần của thuật toán lan truyền ngược thì vượt quá phạm vi hứng thú của tôi; còn với halogen, chỉ cần bảng tra nhiệt độ-điện áp cho các bóng cùng lô là đủ
Một phía nhà tôi có cửa sổ trời thật, nên tôi muốn lắp thứ này ở phía đối diện, nhưng nếu trời quang và trời nhiều mây bị trộn lẫn thì có vẻ sẽ kỳ lạ
Điều tôi thấy có vấn đề trong cấu hình này là, giống hầu hết đèn LED hiệu suất cao, nó thiếu bước sóng đỏ.
Ánh sáng mặt trời thực có năng lượng đáng kể cả ở vùng rìa rất đỏ của ánh sáng khả kiến, quanh 700nm, và cũng có khá nhiều hồng ngoại. Loại đèn này có hai đỉnh phổ: một đỉnh xanh lam hẹp quanh 450nm và một đỉnh xanh lục rộng lấy tâm ở 580nm; đỉnh xanh lục đó rơi rất nhanh nên gần như không có năng lượng ở đầu đỏ. Tế bào nón trong mắt có ba đỉnh nhạy: xanh lam S, xanh lục M và vàng L; não nhìn màu đỏ qua tế bào nón L, nhưng tế bào nón L lại không nhạy với đỏ sâu như 700nm. Vì vậy ta nghĩ đèn LED phát ra màu đỏ, nhưng thực ra nó không phát ra nhiều năng lượng đỏ thật sự, mà chỉ kích thích tế bào nón L. Cơ thể chúng ta nhạy với ánh đỏ sâu, và cytochrome trong ty thể cũng phản ứng. Cũng có thí nghiệm cho thấy chiếu ánh đỏ lên da cải thiện chuyển hóa đường; điều này hợp lý nếu nghĩ rằng chúng ta là loài linh trưởng trần trụi tiến hóa dưới ánh nắng giàu ánh đỏ. Vì vậy các đèn này có thể trông giống ánh nắng, nhưng thiếu một số bước sóng quan trọng
Đỉnh thứ hai nằm gần 650nm, và dù rơi khá nhanh, ở 700nm vẫn còn công suất đáng kể. Tóm lại, nó tốt hơn nhiều so với loại LED trắng tệ hại mà mọi người thường hình dung
So với đó, LED mà bài gốc chọn có phổ phân bố công suất khá kém. Nhiệt độ màu cũng là 4000K, thấp để mô phỏng ánh sáng ban ngày khoảng 5500K. Như một lựa chọn nghệ thuật thì ổn, nhưng có vẻ khó giúp ích cho rối loạn cảm xúc theo mùa
Khi thấy “ánh nắng nhân tạo”, tôi đã kỳ vọng được xem phổ quang phổ của giải pháp chiếu sáng này, nhưng hơi tiếc vì chỉ có “CRI 95+”
https://www.youtube.com/watch?v=lH_owRxupC0
Video này trình bày rất tốt các giới hạn của CRI, đồng thời giải thích chi tiết CRI, CRI mở rộng, TLCI, TM-30 và SSI. Độ sáng và nhiệt độ màu chỉ là một phần nhỏ của chiếu sáng; tôi mong nhiều người hơn nhận ra sự hữu ích của việc tự đo phổ để tìm loại ánh sáng phù hợp với mình. Bạn bè tôi có phân bố phổ họ thích hoặc ghét rất đa dạng, nhưng ngoài việc nói “bóng đèn này tốt/tệ” thì họ thiếu ngôn ngữ và trải nghiệm để nhận diện hay truyền đạt sở thích. Tôi chủ yếu dùng bóng LED để giảm sinh nhiệt, vì ở Houston phải trả chi phí một lần khi tạo ra nhiệt, rồi thêm lần nữa để điều hòa loại bỏ nó. Dù vậy, để nhìn được đủ mọi màu sắc trên đời, tôi vẫn trộn thêm một ít đèn sợi đốt hoặc halogen 2400–3000K nhằm bổ sung bức xạ vật đen toàn phổ
Thật sự rất tuyệt. Tôi đang làm một chiếc đèn cho độ rọi trong nhà ở mức ánh sáng ban ngày. Không có tán xạ Rayleigh hay chùm sáng chuẩn trực, nhưng về mặt độ sáng thì không phải khoảng 4.500 lumen mà là 50.000 lumen https://getbrighter.com/
Dù rất ấn tượng, phim tăng cường độ chói có thể mua rất rẻ trên AliExpress https://www.aliexpress.com/i/2255799825024246.html
Phim tăng cường độ chói là một màng quang học trong suốt, có cấu trúc 3 lớp. Mặt nhận sáng phía dưới cần cung cấp một mức haze nhất định bằng lớp phủ mặt sau; ở giữa là lớp nền PET trong suốt; phía trên là cấu trúc vi lăng kính. Lớp vi lăng kính điều khiển phân bố cường độ sáng thông qua khúc xạ, phản xạ toàn phần, hội tụ ánh sáng, v.v. khi ánh sáng đi qua cấu trúc vi lăng kính trên bề mặt; nó gom ánh sáng tán xạ từ nguồn sáng về phía chính diện, đồng thời cũng cho phần ánh sáng không dùng đến nằm ngoài góc nhìn đi qua. Vì vậy nó tương tự thiết kế này, nhưng các rãnh rất nhỏ
DIY Perks cũng từng thử tạo ánh nắng nhân tạo tại nhà và tập trung vào các yếu tố như tán xạ Rayleigh. Video rất đáng xem
https://www.youtube.com/watch?v=6bqBsHSwPgw
Đọc bài thì thấy bài gốc cũng trực tiếp nhắc đến DIY Perks. Thiết kế trong bài gốc nhỏ hơn nhiều. “Kích thước tổng thể là 19cm x 19cm x 9cm; xét đến tiêu cự 5cm và diện tích chiếu sáng hữu dụng 18cm x 18cm thì khá nhỏ. Các thiết kế kiểu phản xạ như trong video DIYPerks hay các sản phẩm thương mại như CoeLux không đạt được form factor này”
Dùng thùng rác, bóng LED rất sáng và kính lúp đọc sách bằng nhựa. Mẹo cốt lõi là có thể mua thấu kính Fresnel phẳng lớn cỡ tạp chí với giá khoảng 10 đô la. Giải pháp trong bài gốc chắc chắn tốt hơn, nhưng vẫn có thể làm rẻ mà không cần in 3D hay hầu như bất kỳ kỹ năng nào
Khi thấy đoạn “vấn đề nhiệt chính khi mở rộng quy mô có lẽ không phải là đèn mà là làm mát bộ nguồn”, nếu làm thiết bị này lớn hơn thì tôi sẽ cân nhắc dùng bộ nguồn ATX
Nó tương đối lớn, thường có làm mát chủ động bên trong, và có thể dễ dàng cấp hàng trăm watt ở 12V. Nhiều bộ còn có công tắc bật/tắt ở phía sau, tương đối rẻ, và miễn là không vượt quá đáng kể 500W thì có thể kiếm được ở khắp nơi. Thông thường chỉ cần nối dây PS_ON xuống đất là nó sẽ bật khi có điện
Đã có một bản sao khá ổn của ánh sáng mặt trời rồi. Đó là Philips CDM. Tôi từng dùng để trồng cần sa, và nó cho ra bụi cây rậm rạp nhất tôi từng thấy, hoa cũng 10/10
Một thời gian nó đã bị ngừng sản xuất, nhưng có vẻ đang được sản xuất lại nên rất mừng
https://www.futuregarden.co.uk/philips-ceramic-discharge-met...
Nếu điện năng tiêu thụ không phải vấn đề, tôi sẽ luôn chọn bóng CDM thay vì các lựa chọn khác, kể cả LED. “Đèn Philips daylight CDM là đèn ceramic metal halide rất hiệu quả, có phổ phát xạ gần với ánh sáng mặt trời tự nhiên. Nhờ đó cây tạo nhiều nhánh bên hơn, khoảng cách giữa các đốt ngắn hơn, nhiều điểm ra hoa hơn và hệ rễ lớn hơn, dẫn đến tăng trưởng khỏe mạnh và thu hoạch chất lượng cao. Bóng Philips CDM duy trì công suất cao trong suốt tuổi thọ trung bình 30.000 giờ”
Tôi thắc mắc vì sao lại dùng đường mạch thay vì một mặt đồng rộng. Có vẻ mỗi bo có 7 tín hiệu và tất cả đều được định hướng có trở kháng thấp
Cũng có thể để lộ lớp đồng ở mặt sau bo để dùng như một tản nhiệt tạm thời mà không tốn thêm chi phí. Có lẽ không cần lo đến ảnh hưởng của vòng mạch trong mạch này, nhưng cái vòng tam giác nhỏ kỳ lạ ở mặt sau khá dễ thấy
Trên mỗi bo thực tế chỉ có hai đường dây là VCC và GND. Ban đầu tôi dự định dùng chân header SMD nhưng cuối cùng không dùng, hàn dây vào các pad lộ ra là đủ. Tôi đã dự tính 8 pad kết nối cho mỗi PCB, nhưng trong lắp ráp cuối cùng chỉ dùng 2–4 pad. Vì vậy thiết kế PCB thật sự còn rất nhiều dư địa cải thiện, và nếu làm phiên bản 2 công suất cao hơn thì có lẽ tôi sẽ phải dành thời gian cho nó
Tôi muốn xem phổ quang học của LED. Để mô phỏng ánh sáng mặt trời, cần LED toàn phổ như dòng Samsung LM301 vốn phổ biến trong đèn trồng cây
Không phải LED nào cũng giống nhau, và ngay cả LED trong nhiều đèn “trồng cây” cũng chỉ có hai đỉnh nhọn ở bước sóng đỏ và xanh lam. LED toàn phổ phát ra màu trên toàn bộ dải ánh sáng nhìn thấy. Nhìn bằng mắt thường thì không biết được, nên hoặc phải mua sản phẩm từ nhà sản xuất đáng tin, hoặc như tôi đã làm, có thể tự chế một máy quang phổ quang học giá rẻ bằng Raspberry Pi gắn camera nhỏ, thấu kính quang phổ và mã Python. Nếu quan tâm thì có thể tìm hướng dẫn trên web
Để tái tạo chính xác phổ của mặt trời, về cơ bản cần mô phỏng phổ bức xạ vật đen có nhiệt độ bề mặt 5500°C, trừ đi các dải hấp thụ của hơi nước và khí quyển nằm giữa mặt trời và chúng ta. Ngoài ra phổ mặt trời còn kéo dài ra ngoài vùng ánh sáng nhìn thấy ở cả hai phía: hồng ngoại tạo cảm giác ấm, còn tử ngoại gây rám nắng và bỏng nắng. Trên thực tế, phần lớn LED thương mại có phổ rất nhọn so với ánh sáng mặt trời. Có thể khắc phục phần nào bằng cách trộn nhiều loại LED khác nhau và thêm bộ lọc, nhưng kiểu này thường chỉ thấy trong các đèn quay phim rất đắt tiền như Arri Skypanel