Кремень FMZ Реклама
Kremen FMHM Реклама

Выбор световой схемы LCD принтера

ajsn
Идет загрузка
Загрузка
31.01.2018
8180
93
Техничка

Подпишитесь на автора

Подпишитесь на автора, если вам нравятся его публикации. Тогда вы будете получать уведомления о его новых статьях.

Отписаться от уведомлений вы всегда сможете в профиле автора.

22
Статья относится к принтерам:
KLD-LCD-1268-A1 Wanhao Duplicator 7 (D7) Wanhao Duplicator 7 PLUS
Фактически, это продолжение темы http://3dtoday.ru/blogs/ajsn/another-aka-instrumental-evaluation-of-the-lcd-screenprinter/ Сразу же хочу поблагодарить Романа (aka pl32) за правильную наводку в той теме на правильный УФ светодиод.

После покупки принтера KLD-LCD-1268-A1 сразу стало очевидно, что с равномерностью освещенности экрана все плохо. Непонятно было, насколько плохо. Выяснилось, что хуже не бывает - и это в нынешнем виде сокращает реальную область печати 3Д принтера до квадрата со стороной 30...40 мм всего лишь.

Конкурентом моего принтера на рынке является Wanhao Duplicator 7 - c такой же отвратительной световой схемой.

Правильнее было бы говорить об отсутствии таковой.

Главные требования при конструировании световой схемы определил так:

- равномерность засветки экрана

- перпендикулярность к плоскости экрана падающих на него лучей светового потока

Сопутствующие критерии:

- минимизация потерь светового потока

- увеличение энергии светового потока

- увеличение освещенности

Последний критерий:

- стоимость модернизации

Если чего упустил, буду признателен за дополнения.

Первой мыслью было поставить большую коллиматорную линзу кварцевого стекла с потерями в диапазоне 365-405 нм не более 3%. И диаметром не менее 140 мм, по длине диагонали экрана.

Источником света имеем такой сдвоенный диод на 20 Вт.
Выбор световой схемы LCD принтера
Прикинув прохождение лучей выяснилось, что этот источник УФ надо опускать минимум на 150-200 мм, чтобы хоть как-то его можно было считать точечным - для получения на выходе коллиматора параллельного пучка света. А такого места нет в корпусе, и ставить корпус на высокие дополнительные ноги как-то не гламурно.

Кроме того, выяснил у производителей у нас и в Китае, что такая линза будет стоить 150-200 долларов.

Вторая мысль - неужели никто не озаботился раньше меня этой проблемой? Полез лазить по известному китайскому сайту, и по слову 'коллиматор' нашел кучу предложений такого типа.
Выбор световой схемы LCD принтера
Сразу же смутило наличие рефлектора - из этих зон лучи только чудом могли собраться в параллельный пучок. Стал искать информацию по геометрии этих китайских линз, по световому потоку после них - он оказался в лучшем случае 60 гр., и никакой не параллельный.

Почему китайские друзья употребляют для такой оптической схемы слово 'коллиматор' - не понимаю. В оптике такая штука называется конденсор.

Вдобавок, потери в этом, как они называют, 'линзовом стекле', сделанном, наверно, из обычного акрила, составляют, по разным источникам, 9-15%. Пришлось идти за новой мыслью.

Мысль оказалась такой - поставить маленькие источники света равномерно по всему полю экрана.

Коллиматор делать не из китайских линз (которые не коллиматорные, а конденсорные) - а простейший, ячеистый. С ячейкой или в виде соты, или в виде прямоугольника. Преимущества - нет потерь прохождения лучей, высотой ячеек можно регулировать угол излучения каждой ячейки.

Первыми кандидатами были SMD 3528 диоды, и трехваттные.

SMD 3528 пришлось бы паять 500 штук, стало грустно. Да и угол излучения 120 гр., что совсем плохо. большие потери. И совершенно не понятно, как отводить тепло от этого массива светодиодов.

Трехватные получше. Пришлось бы покупать дополнительный блок питания ватт на 150, паять драйверы для цепочек светодиодов, придумать схему сопряжения драйверов с платой контроллера из принтера, ставить серьезный радиатор с вентилятором для отвода тепла. Но расположить их с мелким шагом не получится из-за приличных собственных размеров, значит останется значительная паразитная ХУ засветка.

И тут, о чудо, Роман (aka pl32) обратил внимание на обычные светодиоды диаметром 5 мм, о которых я по глупости совершенно забыл.

И пошло, поехало.

Ниже сравнительная табличка характеристик УФ светодиодов для сборки распределенного источника света.
Выбор световой схемы LCD принтера
По ссылке, которую дал Роман, угол излучения УФ диода 20 гр. У остальных продавцов и производителей - 30 гр.

Полез в загашник, и нашел у себя в точности такой диод, но белого свечения. Решил проверить на нем световые характеристики.

Еще пара заходов в загашник, и получился такой стенд для измерений.
Выбор световой схемы LCD принтера
Все компоненты надежно зафиксировал силой тяготения.

Точность измерений теперь гарантирует, как видите, Carl Zeiss Jena.

Микрометрический стол имеет перемещение на 25 мм по Х и У.

В стойке в красной пластмасске зафиксирован светодиод, на расстоянии 35 мм от сенсора смартфона.
Выбор световой схемы LCD принтера
А вот идет процесс измерения. Кстати, видны, какие сенсоры включены на запись результатов измерений.
Выбор световой схемы LCD принтера
Измерил 13 серий с шагом 1 мм от края до центра, по 25 точек в каждой серии с шагом тоже 1 мм.

Измерения проводились примерно 40-50 мин. За это время светодиод почти не нагрелся. Еле-еле на ощупь.

Результаты.
Выбор световой схемы LCD принтера
Выбор световой схемы LCD принтера
Результат очень обнадеживающий - на уровне о.5 железные 30 гр. излучения.

Освещенность в пике от такого маломощного, всего 0.06 Вт, источника света составила бешеные 20000 лк. Это конечно белый свет, полный видимый спектр. Если для УФ освещенность упадет в 10, или даже в 15 раз, и если LCD экран принтера задержит еще 10-20%, все равно останется более 1000 лк. Это в 7 раз выше, чем нынешняя освещенность экрана принтера !!!

Надеюсь, удастся существенно сократить время экспозиция слоя. Будем смотреть на практике.

Так выглядит диаграмма излучения в трехмерном виде.
Выбор световой схемы LCD принтера
Теперь обрезаем излучение ячейкой размером 6х6 мм. Теряем порядка 60% излучения, но освещенность в центре, естественно, при этом не изменилась.
Выбор световой схемы LCD принтера
Ячейка квадратная. Просто не удалось придумать, как сделать ручками шестигранные соты без кривой геометрии. Если кто знает способ, был бы очень признателен.

Очень технологично и точно светодиоды можно смонтировать на фольгированный стеклотекстолит. Ножки светодиодов ни в коем случае не откусываем после пайки - это 'естественный' отличный медный радиатор, отводящий тепло.
Выбор световой схемы LCD принтера
И так монтируем ячеистый коллиматор.
Выбор световой схемы LCD принтера
Сначала думал делать ячейки из очень хорошего алюминия от пивных банок, у них толщина 0.1 мм. Но с учетом общей мощности осветителя всего 15 Вт, КПД светодиодов не более 30% - сдувать с ячеек потребуется всего 3 Вт, при очень большой собственной площади ячеек. Думаю, можно обойтись обычной мелованной тонкой бумагой, окрашенной черной акриловой краской из баллончика. Этот материал традиционно используется в светотехнике с конца 19 века.

Еще один бенефит - не придется переделывать схему питания диодов. а можно будет просто подключить их к имеющейся на плате управления схеме.

В общем, несколько дней назад закупил 1000 шт. таких диодов. Правда не по 10 руб. в Чип и Дип, а по 87 копеек. Надеюсь, через 3-4 недели диоды приедут и можно будет модернизировать принтер.

Имеются диоды такого типоразмера и с длиной волны излучения 365 нм. Как бы из ничего имеем прирост энергии излучения в 20%.

И здесь говорили, что проницаемость смолы резко падает с уменьшением длины УФ, и при 365 не превышает 50 мкм. Понятно, это важно в борьбе с паразитной засветкой по оси Z, помимо основного способа - введением пигментов в состав смолы.

Поделитесь, пожалуйста, информацией на эту тему, у кого она есть.

Спасибо за внимание.

Буду очень признателен за любую конструктивную критику!!!

Подпишитесь на автора

Подпишитесь на автора, если вам нравятся его публикации. Тогда вы будете получать уведомления о его новых статьях.

Отписаться от уведомлений вы всегда сможете в профиле автора.

22
Комментарии к статье