Como hacer un letrero luminoso con leds y PCB

Letrero luminoso con leds y PCB

Vamos a empezar el proyecto de letrero luminoso con leds y PCB donde se van a combinar diferentes materiales e ideas.

Como cada vez dispongo de menos tiempo, voy a trocear este proyecto en varias entregas. En esta primera del letrero luminoso con leds y PCB vamos a ver el primer prototipo. En segundas fases, lo completaremos y cambiaremos el material de la carcasa por madera, para darle otro acabado.

En la primera fase del proyecto vamos a prototipar usando la impresora 3d de Bambulab A1 y PLA de Sakata. El objetivo es sencillo, tener algo físico con el que validar la idea y poder tocarlo, para probar ciertas cosas antes de pasar a materiales mas caros y mecanizar.

Con esto quiero hacer hincapié en que tenemos que utilizar lo mas económico y rápido que tengamos a nuestro alcance. Por ello, la tecnología de impresión 3d nos brinda la oportunidad de poder fabricar algo rápido y a bajo coste. Por contra, mediante mecanizado, tendremos mejores piezas, pero el tiempo y el coste es mucho mayor.

Vamos a combinar diversos materiales y pasos hasta el resultado final. Que ni yo mismo se cual va a ser, pues hay partes que sobre la marcha voy experimentando.

¿De que trata el proyecto del letrero luminoso retroiluminado con leds y PCB?

Bueno, quería hacer un pequeño cartel con el nombre del blog para colocarlo de fondo en los videos y fotos, algo así como marca de agua. Además, quería que fuera luminoso, y en varios colores, algo que he descartado por ahora.

De paso, quería traeros una pequeña idea; Se trata de usar las PCBs como plantillas sobre las que mediante una luz por detrás (retroiluminación o backlight), se resalte el dibujo que tiene. O lo que es lo mismo, usar el PCBArt para crear un pequeño letrero luminoso.

Aparte de una PCB que se pide fuera (el diseño es propio), toca hacer el diseño de una carcasa, un soporte para colocar la tira de leds, y una tapa trasera ultra básica que luego mejorare sobre la que colocare un conector magnético de 2 pines que me permita, en una primera aproximación, alimentar el cartel luminoso. Mas adelante, la idea es hacerlo autónomo con una pequeña batería.

Y de esto trata la primera fase, pues en la siguiente vamos a mecanizar la carcasa y añadir ciertas funcionalidades, como una batería, botón táctil, cargador, etc.

La idea es mostraros como podemos utilizar cualquier dibujo para hacer pequeños cubos a modo de mini lamparita o letrero que muestren dicho dibujo. Algo chulo que puede dar pie a muchas ideas. Espero que compartas las tuyas con todos en la sección inferior de los coemtnarios.

Os dejare también un apartado donde colocare los enlaces del material que he usado. De esta forma podras replicar la idea sin tener que perder tiempo y dinero en intentar localizar el material por la red.

Como es proyecto propio, os dejare un pequeño video con el proceso de montaje y resultado final de este primer prototipo. No todo va a ser leer!

En que consiste el diseño de la PCB

Vamos a ir aclarando puntos, que aunque sea una primera fase de prototipo, hay cosas que explicar. La necesidad surge de un material que permita pasar la luz, que cueste poquito de hacer y tenga un buen resultado.

Tenemos diferentes opciones, porque podemos desde crear vinilos para pegarlos sobre un material semi translucido o hacer un grabado, etc. Me he decantado por esta idea, porque hace tiempo vi algunas lamparas que usan PCBArt. Así que quería hacer algunas pruebas.

Aparte de un simple color de la palca, y sin mascara en la zona que tiene que atravesar la luz, tenemos la opción de jugar con los pads de cobre, y ganar alguna tonalidad mas. Bien sea en plateado o en acabado dorado (mas caro) para tener nuestro diseño del frontal de la lampara. Os dejare alguna foto mas abajo.

Para hacer nuestra lampara en circuito impreso, tenemos que tener lo siguiente en cuenta. Lo que vamos a hacer es dejar pasar la luz, así que tenemos que preparar las capas para que no haya mascara de soldadura ni cobre en la zona que queremos dejar libre.

Se necesita pasar a un programa de diseño de circuitos electrónicos como puede ser KiCAD el dibujo. Lo vamos a colocar en la capa TOP y Bottom del silkscreen (mascara de soldadura) y también lo vamos a duplicar en la cara TOP de cobre. Es necesario hacerlo así porque vamos a pedir las placas con un espesor de 0,8 – 1mm. Si no añadimos la capa de cobre, la luz de la retroiluminación traspasara nuestro dibujo. Obtendremos algo peor. Os dejare un ejemplo en las siguientes fases. Que ya lo eh probado, no os penséis que aquí hay un ratico de proyecto.

Y a pedir placas, no tiene mas. Las capas son la Top y bottom de la mascara, con una de cobre. Para lo que sería la elaboración mas básica.

Se me olvidaba decir, el contorno de la placa lo tenemos que sacar primero de nuestro diseño 3d de la carcasa, para saber exactamente como ha de ser la forma y el tamaño. El corte de la placa por parte del fabricante de PCS tiene unas tolerancias de unos 0,25mm. El coste de esto puede rondar los 9€ y unas 2-3 semanas en llegar a casa.

Finalmente he elegido el color negro (estéticamente queda bastante bien) porque ya tenia filamento de ese color para el prototipo, que de aquí algunas partes en el final serán impresas. Como por ejemplo la tapa trasera. Estuve valorando hacerla en el mismo tipo de madera pero por dudas de si tendré suficiente, la acabaré realizando en PLA. 

La retroiluminación de nuestro cartel luminoso con frontal hecho en PCB

La iluminación interior de nuestro letrero no se trata de un panel en la parte trasera. He replicado y cogido la idea básica del concepto que se usa en los paneles de led del techo. Estos paneles planitos que se acoplan de tamaños 40×40 o mas grandes. Creo que todos los conocéis.

Dichos paneles no tienen una matriz de leds repartidos en la superficie plana. Lo que hacen es colocar de 2 a 4 tiras de led en el espesor. Los pequeños llevan 2 tiras led enfrentadas. Luego, a base de meter material reflectante blanco y varias capas polarizadoras, logran sacar la luz.

He seguido la misma idea. En el interior nos encontramos con una tira led rodeando el contorno interior. Para potenciar y optimizar el proyectar la luz hacia afuera, he colocado un trozo de cartulina blanca con la misma forma del contorno. Esta dentro, entre los leds y la tapa trasera. La luz se refleja en esta cartulina blanca y sale por la PCB que he diseñado.

No he colocado ningún polarizador, porque la propia PCB ya suaviza mucho, aparte de que es bastante opaca. Si quisiéramos polarizar la luz, el truco esta en la entrada de como hacer un reloj pixel de led y conectarlo a internet. Básicamente lo que se hace es colocar un trozo de papel antes del material final. El papel hace que la luz quede perfectamente definida si la hacemos pasar previamente por una plantilla, sea de la forma que sea. Echarle un vistazo a la entrada, esta muy bien.

Y no hay mas ciencia. Simplemente busque una tira de leds blancos estrechita y con bastante densidad de leds. Inicialmente iba a hacer unas PCBs tira y soldar los leds, porque quería meter colores. Me complique demasiado, se tendría que hacer de otra forma. Luego simplifique y fui a una idea mas básica. Si mas adelante quiero colores, también localice RGB. Quería colores para tener un par de letras de un colore diferente. Si gusta la entrada, puedo hacer un prototipo, pero necesito difusión y ver interés.

Por cierto, la tira leds la he pegado sobre una pieza que luego va insertada a presión. En mi caso he buscado leds que se puedan alimentar a 5v, porque usaré un cargador de móvil o, en su defecto, una batería (mas adelante lo veremos).

En las próximas entradas veremos mas en detalle la electrónica que lleva este proyecto. A ver si así os mantengo enganchados 🙂

Una carcasa sencilla o con la forma que tu quieras

La forma de la carcasa para este tipo de proyectos puede ser la que quieras. Como la retroiluminación es una simple tira led que se puede adaptar a casi cualquier forma, se tiene mucho margen.

En mi caso, poco mas de un simple rectángulo. Algo sencillo con lo que validar la idea. Eso si, recuerda hacer primero ese diseño para luego hacer el frontal.

Como van encajadas todas las piezas lo podrás ver en el video que te pongo mas abajo. Es mas fácil con el video que liarme a explicar con palabras.

¿De que van las siguientes fases?

En la siguiente fase veremos como mejoramos esta idea. Nos centraremos en darle autonomía y poder usar el equipo sin tenerlo conectado a un cable.

Posteriormente pasaremos de la carcasa de plástico a una de madera. Además de mostrar otro ejemplo de que dibujo podemos poner y como quedaría un diseño de carcasa mas cuadrada. Practicare un poco con los cierres de la tapa trasera. Que ya adelanto que se me están atascando un poco. Y algún detalle mas 😉

Pero todo esto será en la próxima entrega!

Nos vamos de compras! - ¿Que he usado?

Si te interesa saber que componentes y materiales he comprado, a continuación te dejo una lista de lo que se puede comprar en Aliexpress:

Para empezar a prototipar realmente no se necesita mas. El resto son horas de diseñar e iterar hasta dar con un resultado que cubra expectativas.

Video sobre como hacer un letrero luminoso con leds y PCB como frontal

Toca el turno al video, en el Canal de YT del Blog LowpowerIO (por si quieres pasarte y subscribirte para estar atento a lo que voy haciendo entre entrada y entrada) he dejado el video que muestra el proceso de montaje de los diferentes elementos que permiten hacer un letrero luminoso con leds y PCB de frontal

Se muestra el despiece y el proceso de montaje. Además veremos como luce el letrero con mayor o menor luz exterior y el resultado final.

Si tienes alguna idea mejor, no dudes en hacérmela llegar mediante la sección de comentarios que puedes encontrar mas abajo.

Lista la primera entrega de este proyecto sobre como fabricar un letrero con retroiluminación led y un frontal en PCB. Un proyecto con el que probar ideas y espero que pueda darte alguna para tus inventos.

Combinamos impresión 3d con leds y alguna cosa mas. Es el punto de partida, en la siguiente fase meteremos mejoras para tener algo mas funcional. Un poquito mas de electrónica y alguna cosa chula. Aparte de ver algún ejemplo mas de carcasa y dibujo en el frontal.

Si te ha gustado, comparte por redes para que llegue a toda la gente posible. Esto lleva su tiempo, aunque parezca sencillo, y se agradece que pueda llegar lejos.

Por mi parte esto es todo, espero que te sea interesante y nos vemos en la siguiente.

Saludos,

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