Как сделать светодиодный проектор с разрешением 2560х1440 своими руками

Из данной инструкции вы узнаете как сделать проектор своими руками из коробки и лупы с разрешением 2К (2560х1440).

Многие детали, используемые в проекте, могут быть приобретены в китайских интернет-магазинах.

Для покупки необходимых запчастей для самодельного проектора воспользуйтесь услугами магазинов «Aliexpress.com» и «Taobao.com».

Что потребуется.

Жидкокристаллический экран и HDMI плата к нему: диагональю 5,98 дюйма и разрешением 2560х1440: на сайте topfoison (стоит около $200); можете использовать другой, имеющийся у вас 2К ЖК-дисплей. Кстати, модуль подсветки экрана вам не потребуется.
Корпус: черного цвета, детали которого вырезаны с помощью лазерной резки (стоимость около $100). В конце данной главы имеется zip-файл с AutoCad-чертежами корпуса видеопроектора.
Линзы Френеля: одна с фокусным расстоянием 120 мм, вторая – 185 мм. F120 устанавливается между светодиодом и ЖК-экраном, F185 – между ЖК и проекционным объективом (на Aliexpress.com стоят $50).
Проекционный объектив: F190 или F200 (тоже продается на Aliexpress.com и стоит менее $50).

Светодиод (один из двух):

Обычный: светодиод мощностью 150 ватт (Taobao.com) с теплоотводом. Как альтернатива – 128-ваттный с aliexpress.com (около $57). Для светодиода понадобится подходящий драйвер. Не рекомендуется использовать дешевые светодиоды, т.к. это может привести к размытости изображения по краям и углам.
Необычный: светодиод CBT-140 производства «Luminus Devices» – используется в медицинском эндоскопе. Продается вместе с драйвером на Aliexpress.com за $185: получается дороже, но это того стоит. Вот ссылка на 100-ваттный светодиод. Он не такой яркий, но для темной комнаты подойдет.
Конденсаторная линза: квадратная, продается на Tabao.com, а также на aliexpress.com (около $25). Можете использовать и обычную круглую линзу. Квадратная дает лучшую яркость, но правый и левый края получаются немного желтыми.
Дополнительно: несколько охлаждающих вентиляторов, блоки питания, USB-провод, разводящие провода и ваши золотые руки.

Создание такого проектора обойдется вам менее, чем в $1000, что дешевле, чем покупать устройство подобного класса заводского изготовления.

Недостатки конструкции:

Если в данном проекте использовать способ № 1 (обычный), то вы не сможете получить идеально четкого изображения. Если использовать способ № 2 (необычный), вы получите отличную фокусировку и сможете различить каждую из более чем 3 млн. точек.
Слишком низкая яркость, по сравнению с коммерческими продуктами, т.к. используется ЖК-дисплей от смартфона: этот вид дисплея имеет низкую прозрачность. Ночью в темноте изображение будет достаточно ярким для комфортного просмотра, но днем его будет плохо видно. Если у вас темная комната, то вы сможете полностью насладиться любимыми фильмами и играми.

Файлы

AutoCad_files_by_bumhee34.zip

Шаг 1: Проверяем ЖК-дисплей и проектируем корпус

Показать еще 5 изображений

Прежде чем перейдем к сборке корпуса, проверим ЖК-дисплей. Дисплей должен быть в сборе со специальной HDMI-платой.
Для удобства также закажите удлиняющий FPC-кабель и плату подключения для дисплея. Т.к. подсветку экрана мы использовать не будем, то при проверке дисплея нужно нажать и удерживать разъем подсветки.

После проверки ЖК-дисплея, переходим к конструированию корпуса. Вы можете пропустить следующий шаг, если решите воспользоваться чертежами прикрепленного файла.

Шаг 2: Делаем корпус и крепление для линз Френеля

Показать еще 7 изображений

Делаем корпус. Изготовьте детали по чертежам AutoCad. Соберите корпус из деталей с использованием клея. Не приклеивайте верхнюю крышку: она будет крепиться с помощью винтов.
Делаем крепление для линз Френеля. Они будут располагаться внутри корпуса проектора.

Линзы Френеля устанавливаются в держатель, а затем сам держатель будет помещаться в держатель ЖК-дисплея.

При изготовлении держателя, нужно исключить отражение луча от его поверхностей, в противном случае отраженный свет будет ухудшать качество изображения. Для предотвращения этого нежелательного эффекта, поверхности, от которых может отражаться луч, нужно обработать наждачной бумагой до матового состояния.

Шаг 3: Делаем крепление для ЖК-экрана

Данный шаг является самым важным.

Небольшой дисплей имеет очень маленькую неактивную область (рамку), поэтому, при изготовлении держателя для ЖК-дисплея, трудно предотвратить «утечку» света.

В AutoCad-файле имеется чертеж держателя для дисплея, разработанный так, чтобы предотвратить «утечку» света и гарантировать хорошее качество изображения.

Если вы пренебрежете изготовлением качественного крепления, у вас будет изображение с ужасными белыми вертикальными и/или горизонтальными полосами по краям, как показано на фотографии.

Файл чертежа, кроме всего остального, содержит три части держателя дисплея.

Две части предназначены для постоянного крепления ЖК-экрана, и одна – для временного.

Во время работы с ЖК-дисплеем старайтесь не касаться экрана руками, чтобы не оставить на нем отпечатков. Пользуйтесь при работе нитриловыми медицинскими перчатками.

Шаг 4: Закрепляем светодиод на теплоотводе и делаем держатель для светодиода

Показать еще 3 изображения

Независимо от того, какой светодиод вы выбрали: обычный или медицинский (CBT-140), способ крепления его к теплоотводу один и тот же.

Прикрутите светодиод при помощи винтов М3 к теплоотводу. Предварительно не забудьте добавить термопасту между светодиодом и теплоотводом.

Затем правильно установите конденсаторную линзу перед светодиодом. Обычно вместе с ней в набор входит и крепление.

Шаг 5: Делаем проводку и устанавливаем охлаждающие вентиляторы

Показать еще 6 изображений

В цепь питания вентилятора, по желанию, можно включить регулятор скорости вращения.

Основные подключения выглядят следующим образом:

Переменное напряжение подводится к источникам питания светодиода, вентиляторов и HDMI-платы (USB).
Блок питания преобразует переменный ток в постоянный.
Блок питания подключен к светодиоду и охлаждающим вентиляторам. Можете использовать раздельные блоки питания для светодиода и вентиляторов.
Блок питания USB будет подключаться к плате HDMI.
Установите два отдельных выключателя: один – для включения/выключения светодиода и ЖК-дисплея, второй – для вентиляторов. Это позволит, после выключения светодиода еще некоторое время охлаждать внутренность корпуса устройства.

Установите несколько вентиляторов для охлаждения ЖК-дисплея.

ЖК-дисплей устанавливается рядом со светодиодом (на расстоянии примерно 110-130 мм). Светодиод генерирует много тепловой энергии, и если дисплей будет недостаточно охлаждаться, то на нем появятся черные пятна.

Без достаточного охлаждения ЖК-дисплей выйдет из строя. Для охлаждения можно установить несколько разнокалиберных вентиляторов. На фотографиях красными стрелками показаны направления движения воздуха в корпусе проектора.

Шаг 6: Проверяем расположение светодиода и оптики

Как только разберетесь с подключением проводов, проверьте светодиод.

При правильно выбранном расстоянии между светодиодом и задней линзой Френеля (F120), свет от светодиода будет освещать всю активную область ЖК-дисплея.

При установке линз Френеля, стороны с канавками обеих линз должны быть направлены к дисплею.

Существует много различных комбинаций. В нашем проекте используются линзы Френеля F120/F185 с проекционной F190. Есть и другие сочетания, которые подойдут для этого проекта.

Выбранная нами комбинация для 6-дюймового ЖК-дисплея будет оптимальной. Можно выбрать сочетание линз с большим фокусным расстоянием (например, линзы Френеля F120/F220 с проекционной линзой F230).

Чем меньше фокусное расстояние, тем больший получается размер изображения.

При использовании такой комбинации линз и светодиода CBT-140 вы сможете различать пикселы на экране. Качество фокусировки будет лучше, чем у многих подобных проекторов заводского изготовления.

Чтобы определить правильные расстояния между линзами, воспользуйтесь «Правилом большого пальца», т.е. экспериментально.

Это значит, что вам нужно будет подобрать правильные расстояния между линзами путем проб и ошибок.

Есть несколько правил, следуя которым вам будет легче настроить ЛЕД проектор:

Расстояние между ЖК-дисплеем и линзой Френеля должно быть в пределах 15-20 мм. Если оно слишком маленькое, ЖК- дисплей выйдет из строя из-за воздействия на него высокой температуры от светодиода. Если расстояние слишком большое, то изображение получится размытым.
Расстояние между задней линзой Френеля (F120) и светодиодом должно составлять 90% фокусного расстояния линзы. Перемещайте линзу на расстоянии +/- 10% фокусного расстояния линзы F120, и найдите наилучшее качество изображения.
Расстояние между проекционной линзой (задней стороной триплета) и передней линзой Френеля (F185) должно равняться фокусному расстоянию проекционной линзы (в нашем случае это 190 мм). Фокусировка регулируется путем перемещения проекционного объектива вперед или назад.

Качество изображения будет тем лучше, чем меньше область излучения у светодиода.

По этой причине не экономьте на светодиоде. Приобретите CBT-140, т.к. из доступных, он имеет наименьшую площадь излучения света.