UV照射ユニットつくり

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100均ですっかり定番商品になったUV硬化レジンはうまく使うと接着剤の代替ができます。いわゆる接着剤としての強度は期待できませんが、仮止めには十分、さらに構造的に勘合させた板同士のようなものであれば外れ防止のシール材として立派に実用強度を発揮してくれます。色も様々、ソフトとハードがあって使い分けもできます。こんなものが100円で手に入るとかいい時代です。
今回はこのUVレジンを活用するために365nmの高出力LEDを複数使いした照射ユニットを作ってみました。

実はUVレジンについては、何とか接着剤化できないかと過去検討したことがあります。ここここ
UVレジンは「アクリレート樹脂」という記載しかなく詳しい成分は不明ですが、第四類第三石油類との記載があることから、単純なアクリル酸のような引火しやすいものではなく、アクリル酸と比較的分子量の大きな物質を反応させたものであることがうかがえます。これはUVレジンの粘度が高いことからも裏付けられています。単に増粘剤を加えても粘度を上げることはできますが、UV照射によって硬化しなければなりませんから、アクリル酸のカルボン酸側に年度の高い分子量の大きな構造が化学結合していると思われます。
そういった視点で第四類第三石油類のリストを眺めてみますと、アクリル酸2-エチルヘキシル,アクリル酸ジエチレングリコールエトキシレートなんてものが見えます。エステルですね。このあたりが怪しいです。確かにUVレジンはほんのりエステル臭がします。アクリル酸のにおいは全くありません。
結論として中身はわからんのですが、活用できればそれでよいのであります。
ということで作っていきます。

LEDは昨年のMFTの時に秋月で買っていたもので、

基板付3W紫外線パワーLED 365nm OSV1XME3E1Sです。

一つ540円もする基板付きのものですが、これを贅沢に6個も購入していたのです。
こ奴は一つ3Wという高出力ですので、マウントにヒートシンクを使います。

こんな感じで並べましょう。

熱伝導両面テープで貼りつければ一発なんですが、このテープはめっちゃ強力で、一旦張り付けると外すのが至難の業になりますので、レイアウト変更の可能性を考えてねじ止めすることにします。マジックでネジ穴をマーキングして、

ドリルで2.5mmの下穴を開けてタッピングで止めていきます。
ヒートシンクに取り付けてからリード線はんだ付けすると、こての熱をヒートシンクに持っていかれて苦労しますので先につけておきます。

ねじ止め完了。

で、これで定電流源繋いで終わりでもいいんですが、LED買ったときにいっしょに定電流IC買ってましたので、それを使うことにします。
買ったのは定電流ICNSI50350AST3Gです。350mAと大きな電流を流せるICですが、使っているLEDの定格は700mAもあります。ので、このICを並列に二個使いすることにします。並列接続に問題がないことは秋月の説明にも記載されていますので大丈夫でしょう。ただ、気になるのはLEDの電流定格です。定格700mAと記載がありますが、これは実は絶対定格です。いわゆる「これをちょっとでも越えたら壊れる」という定格です。大丈夫かなと思いつつも、おそらくこの定格で実際に使うことはないと思いますので安全回路として入れておくことにします。

適当な基板持ってきます。これは確かaitendoの入ってすぐ右側の棚上にある特価基板を買ったものだと思います。

LEDを全部直列接続して上流一か所に定電流IC入れればいいんですが、適当な電圧の電源がないことと、ICを15個も買ってしまったということで、一つのLEDに二つのICを使った並列接続という贅沢な使い方をすることにします。

6回路載せたら、コネクタつけます。

出力をLED3つずつ両端に振り分けて、電源用の2Pコネクタ配線すれば終わり。

LEDはカソード側を全部繋いでしまいます。

楽しいカシメの時間。ちなみにこのカシメ工具はAliexpressで購入したもので、XHコンタクトを完璧にカシメてくれます。日圧の正規品買うと数万円しますが、こちらは2000円くらいと激安です。
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ハウジングつけて、コネクタ完成。

電源ハーネスはやや太めの線を選びます。MAXで4.2A流れるのです。
リード線ストックと、

ジャンク配線箱から適当に探します。

これで行きましょう。コネクタつければ終わり。

定電流ICも結構発熱しますので、小さめのヒートシンクを取り付けておきます。こちらは熱伝導両面テープで貼り付けます。

電源は適当に転がっていた5VのACアダプタを使います。このアダプタは5.18Vの出力で、この時電流はLED一つあたり400mAくらい流れています。定格より十分下での点灯ですのでかなり余裕があります。

アダプタぶら下げたままだと使い勝手が悪いので、配線の途中にSMコネクタを入れて片付けるときはコネクタを外して別々にできるようにしておきます。

SMコネクタのカシメ工具はXHよりも一段大きなものを使います。

ちなみに、カシメ工具は似たようなものを4種類持っています。
XH/PHコンタクト用は左から二番目のSN-01BMで、上のSMコンタクト用はSN-28B(下の写真の右から二つ目)です。一番右はSN-48BでVHあたりの大きめのコンタクト用、そして一番左が最も最近購入したQiコンタクト(デュポンコネクタのコンタクト)用のSN-2549です。いずれも2000円くらいと信じられないコストパフォーマンスです。
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SMコネクタは本来空中接続用ではなくパネル付けなんですが、空中配線にも向いているのでつい使ってしまうのであります。

つけ外しが簡単になりました。

さて、これで完成しました。
いずれ密閉箱を作って紫外光を直視しないようにしたいですが、とりあえず実験してみたいですよね。
ということで、このアクリル板二枚をUVレジンで接着っぽく処理してみたいと思います。

使うのはまずこれ。DAISOのクリア、ハードタイプです。

接着面をメタノールで良く拭いて油分を取り除きます。で適量のレジンを乗せて、

貼り合わせてレジンを広げます。

貼り合わせ部分の直上に照射ユニットを置いて、

二分ほど硬化させます。
直射であればそれほど時間はかかりませんが、この実験ではクリアのアクリル、厚さは5mmということで長めにします。ちなみにアクリル板は可視光的には実に透明ですが、365nmではほぼ真っ黒です。

硬化しました。

一見しっかりとついているように見えますが、ちょいと衝撃を与えるとすぐに外れてしまいます。動画でどうぞ。

ということで、このレジンは接着剤としての機能は期待できません。
実はこの辺は織り込み済みであります。接着剤としてより向いているのはソフトタイプなのです。
ということで、ソフトタイプを持ってきます。やはりDAISOのブルーソフトタイプ。

同じように油分を取って先ほどとは別の面を使います。

同じように重ねてレジンを十分に広げ、

二分間硬化させます。

大丈夫かな。

では接着性を見てみましょう。やはり動画でどうぞ。

ね?ね?これならある程度使えそうな気がしませんか?
このソフトタイプもばんばんやっていると外れてしまいましたが、破断面をよく見るとこのように未硬化部分がかなりの面積ありました。

ということで、十分に硬化させればさらに強度が上がり、用途によっては問題ないレベルで使えるなんちゃって光硬化接着材として使えるでしょう。

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