Jednoduchá UV svítilna s LED diodou


Úvod

UV svítilna s LED

V předchozí kapitole (UV lampa pro mineralogy) byl stručně popsán postup výroby mnohaúčelové UV lampy, kterou využijí zejména mineralogové. Ne všichni jsou však mineralogové a ne vždy je potřeba krátkovlnné UV záření. Pro ty co se spokojí s jednoúčelovou UV svítilnou s maximem vyzařování na 380 nm zde uvedu jednoduchý návod k její výrobě. Možnosti této jednoduché UV svítilny jsou oproti typu I poněkud omezené, ale pro jisté aplikace plně postačující. Hlavní výhodou jsou zejména miniaturní rozměry, velmi nízká spotřeba proudu a možnost napájení z malého 9 V článku nebo dvou miniaturních 1.5 V tužkových baterií. Příjemná je i cena, s veškerými součástkami včetně krabičky bychom se měli vejít do 50 Kč.

Stručný popis

Jedná se o kapesní UV svítilnu využívající LED diody s maximem vyzařování okolo 380 nm, které již lze v současné době zcela běžně koupit za pár korun. Podle původu - výrobce diody leží u běžně dostupných diod maximum vyzařování v rozmezí vlnových délek cca 375 - 390 nm. Je to hraniční oblast s oblastí viditelného záření a vzhledem k tomu, že "peak" na spektrální charakteristice je poměrně široký, zasahuje i do viditelné oblasti. Proto dioda vydává kromě UV záření i tmavě fialové světlo. V aplikacích kde toto viditelné světlo ruší je potřeba použit "cut-off" filtr s hranou někde okolo 390 nm. V dnešní době lze sehnat i speciální LED, které vyzařují na vlnových délkách dokonce pod 260 nm, jejich cena je však stále vysoká, což naprosto odpovídá náročnosti výroby a použitým materiálům.

Zapojení

schema zapojení

Schema zapojení je opět triviální. V nejjednodušším případě lze diodu k napájení připojit přímo se sériově zapojeným rezistorem. Toto řešení má však jednu nevýhodu, k napájení lze bez úhony použít pouze maximální napětí pro které byl z ohmova zákona spočítán předřadný odpor. Lepším řešením je použít jednoduchý proudový stabilizátor, například s obvodem LM 317. V tomto případě lze použít k napájení baterie nebo akumulátory v širokém rozmezí hodnot cca 3 - 9 V bez rizika zničení diody. Uvedené zapojení bylo převzato z katalogového listu stabilizátoru LM 317 firmy National Semiconductor. Podle počtu diod použitých v zapojení a tedy i celkového procházejícího proudu je pouze třeba vypočítat hodnotu odporu R1, což je ukázáno dále.

schema zapojení

Proud Iout procházející obvodem je dán odporem R1 a neměl by překročit povolený proud v propustném směru diody IF. Refernční napětí Uref  je napětí mezi vývody stabilizátoru out a adj a je rovno 1.25 voltu. Doporučená hodnota rezistoru R1 by měla ležet v mezích 0.8 - 120 ohmů. Dle vlastních zkušeností dochází ke spolehlivé stabilizaci proudu od napětí 2.9 voltu. Při nižším napětí je proud procházející obvodem vždy menší.

Příklad: Chceme postavit svítilnu se třemi LED diodami s IF=20 mA. Při paralelním zapojení bude jejich celková spotřeba 60 mA. Po dosazeni do vzorce R1=Uref /  Iout=1.25/0.060 = 20.83 ohmu. Nejbližší katalogová hodnota je 22 ohmů.

Nakonec ještě drobná úprava, kterou lze použít. Chceme-li mít svítilnu s proměnlivým jasem, stačí do série s R1 zapojit potenciometr nebo trimr. Jeho velikost doporučuji vyzkoušet, vhodné je začít se stejnou hodnotou jakou má R1.

Ukázky

Dále jsou uvedeny ukázky některých látek a předmětů, které jsem měl zrovna po ruce a které vykazují charakteristickou fluorescenci nebo fosforescenci při excitaci zářením o vlnové délce 380 nm. Vlevo je vždy obrázek pořízený v normálním světle, vpravo pak pod UV světlem.

luminofor VIS luminofor UV

Riboflavin - látka ze skupiny vitamínů B vykazuje při ozáření dlouhovlnným UV světlem charakteristickou zelenou fluorescenci. Roztok byl připraven rozpuštěním tablety přípravku B-Komplex FORTE ve vodě.


fluoresceinr VIS fluorescein UV

Fluorescein je organické barvivo s širokým uplatněním. Využívá se třeba v analytické chemii, molekulární biologii, a dokonce i v domácí chemii, kde je přidáván jako barvivo do některých čistících prostředků. Roztok byl připraven rozpuštěním 10 mg fluoresceinu v 75 mL vody. Nápadná je podobnost fluorescence s vitamínem B2-riboflavinem. Na výše uvedeném obrázku pořízeném ve viditelném světle je poblíž hladiny dobře patrná fluorescence buzená již viditelným světlem, absorpční maximum fluoresceinu totiž leží na 494 nm.


olivový olej VIS olivový olej UV

Slabou červenou fluorescenci vykazuje i panenský olivový olej. Fluorescence je způsobena zbytky chlorofilu. Zkuste si pro zajímavost posvítit třeba na zavařované okurky nebo fikus, taky budou díky chlorofilu červeně zářit.


med VIS med UV

Další potravinou, která slabě zeleně září pod dlouhovlnným UV světlem je med


krytka VIS krytka UV

Fluorofory jsou často přidávány do různých plastových předmětů. Na obrázku je krytka z popisovače.


scintilátor VIS scintilátor UV

Na tomto obrázku je ukázka fosforescence po vypnutí UV lampy u sulfidu zinečnatého aktivovaného stříbrem (ZnS:Ag), který je využíván jako scintilátor.


hmyzák VIS hmyzák UV

Na tomto obrázku je opět ukázka dosvitu - fosforescence po vypnutí UV lampy. K plastovému hmyzákovi asi není další komentář potřeba.