LED Matrix 64×64 คมขึ้นด้วย Grid 3D Print

เรียบเรียงโดย Global Byte • อ้างอิง Project ของ Davisan1001 จาก Hackaday และ Thingiverse

LED Matrix 64×64 มี Pixel ทั้งหมด 4,096 จุด แต่จำนวน Pixel เยอะอย่างเดียว ไม่ได้ทำให้หน้าจอดูคมเสมอไป ถ้าแสงของ LED แต่ละดวง ไหลไปปนกับดวงข้าง ๆ ภาพที่ควรเป็น Pixel สี่เหลี่ยมชัด ๆ ก็กลายเป็นแสงฟุ้งได้

Project นี้ของ Davisan1001 แก้ปัญหาแบบ Maker มาก: ใช้ 3D-printed Grid แยกแสงแต่ละ Pixel, ใช้ กระดาษรองอบ หรือ Parchment Paper เป็น Diffuser แล้วปิดหน้าด้วยแผ่นพลาสติกใส

ที่เด็ดกว่านั้นคือ Grid ไม่ได้ถูกวาดช่องต่อช่องใน CAD แต่ใช้การตั้งค่าใน Slicer ให้สร้างโครง Grid จาก Infill โดยตรง

64x64 RGB LED matrix with 3D printed grid and parchment paper diffuser
64×64 RGB LED Matrix ที่ใช้ 3D-printed Grid และกระดาษรองอบ ช่วยแยกและกระจายแสงของแต่ละ Pixel ให้หน้าจอดูเรียบขึ้น

Key Takeaways

  • Project ใช้ 64×64 RGB LED Matrix
  • Thingiverse Design ระบุ 2.5 mm Pitch
  • Enclosure มีจุด Mount สำหรับ Raspberry Pi
  • 3D-printed Grid ทำหน้าที่กั้น Light Spill ระหว่าง Pixel
  • Grid ถูกสร้างด้วย Slicer Infill แทนการวาดทุกช่องใน CAD
  • ใช้ Grid-pattern Infill
  • ตั้ง Solid Top Layers เป็น 0
  • ตั้ง Solid Bottom Layers เป็น 0
  • ต้อง Trial-and-error ระยะ Grid ให้ตรงกับ LED Matrix
  • Plain White Paper บังแสงมากเกินไปใน Project นี้
  • Wax Paper จัดการยากและมุมมองเฉียงไม่ดี
  • Parchment Paper ให้ผลเหมาะกับ Project นี้มากกว่า
  • Final Stack คือ LED Matrix → Grid → Parchment Paper → Clear Plastic
  • Hackaday ไม่ได้ฟันธงว่าวิธี Slicer ดีกว่าการสร้าง Grid ใน CAD
  • Diffuser ที่ดีใน Project หนึ่งไม่จำเป็นต้องเหมาะกับอีก Project

Project นี้ทำอะไร?

Davisan1001 สร้าง Custom Enclosure สำหรับ 64×64 RGB LED Matrix ที่ไม่ได้ทำหน้าที่แค่จับแผง LED ให้อยู่กับที่

ตัว Design ยังรวมแนวคิดเรื่อง:

  • Raspberry Pi Mount
  • 3D-printed Light-blocking Grid
  • DIY Diffuser
  • Clear Front Layer

จุดประสงค์คือทำให้ด้านหน้าของ Matrix ดูสะอาดขึ้น และให้แต่ละ Pixel มีรูปทรงสี่เหลี่ยมชัดขึ้น แทนที่จะเห็นแสงจาก LED ไหลรวมกัน

เรื่อง Pitch ต้องแยกให้ถูก: Thingiverse Design นี้ระบุ 64×64 RGB Matrix แบบ 2.5 mm Pitch แต่ไม่ได้หมายความว่า LED Matrix 64×64 ทุกแผง จะมีระยะ Pixel เท่ากัน

ปัญหาแรก: Pixel เยอะ แต่แสงไหลปนกัน

RGB LED Matrix ประกอบด้วย LED จำนวนมากวางชิดกัน

สำหรับ Matrix 64×64 นั่นคือ:

64 × 64 = 4,096 Pixels

เมื่อไม่มีตัวกั้น แสงจาก LED หนึ่ง สามารถกระจายเข้าไปในพื้นที่ ของ Pixel ข้างเคียง

ผลที่เห็นคือ Pixel Boundary ไม่คม และรายละเอียดที่ควรดูเป็น Block สี่เหลี่ยม สามารถดูฟุ้งขึ้นได้

โจทย์จึงมี 2 อย่าง: ต้องกั้นไม่ให้แสงไหลข้าม Pixel และในขณะเดียวกัน ต้องทำให้แสงใน Pixel นั้น ดูเรียบขึ้นด้วย

3D-printed Grid มีหน้าที่เป็นกำแพงระหว่าง Pixel

วิธีแรกของ Project คือวาง Grid ไว้ตรงหน้าของ LED Matrix

แต่ละช่องของ Grid ทำหน้าที่คล้าย Light Blocker ระหว่าง LED แต่ละดวง

จุดประสงค์คือ ลด Light Spill ไม่ให้แสงของ Pixel หนึ่ง กระจายเข้าไปยัง Pixel ข้างเคียงมากเกินไป

LED Pixel
↓
ช่อง Grid ของตัวเอง
↓
ลดแสงไหลไปยัง Pixel ข้าง ๆ

นี่คือเหตุผลว่า Grid และ Diffuser ต้องถูกมองเป็นคนละ Component แม้ว่าสุดท้ายจะอยู่ซ้อนกันด้านหน้าของ Matrix

ขี้เกียจวาด Grid หลายพันช่อง? ให้ Slicer สร้างให้

ส่วนที่ Hackaday มองว่า Clever มาก คือผู้สร้างไม่ได้เริ่มจากการวาด Grid Pattern ทั้งหมด ใน CAD

วิธีของ Project คือ สร้างชิ้นงานเป็น Flat Square แล้วใช้การตั้งค่าใน Slicer เพื่อให้ Infill กลายเป็น Grid จริงที่พิมพ์ออกมา

แนวคิดหลักคือ:

  • ใช้ Grid-pattern Infill
  • ตั้ง Solid Top Layers = 0
  • ตั้ง Solid Bottom Layers = 0

เมื่อไม่มี Solid Layer ปิดด้านบนและด้านล่าง สิ่งที่เหลืออยู่ จึงเป็น Pattern ของ Infill ที่กลายเป็น Grid

Flat Square Model
↓
Grid Infill
↓
Top Solid Layers = 0
Bottom Solid Layers = 0
↓
Printed Grid

ไม่ได้แปลว่าวิธีนี้ดีกว่า CAD เสมอ: Hackaday เองระบุว่า ยังไม่แน่ใจว่าวิธีนี้เหนือกว่า การออกแบบ Grid ใน CAD หรือไม่ แต่เป็น Shortcut ที่ฉลาด สำหรับเลี่ยงการสร้าง Grid ขึ้นเองทีละส่วน

Slicer ช่วยสร้าง Grid ได้ แต่ระยะยังต้องจูน

Grid ที่พิมพ์ออกมา ต้องตรงกับตำแหน่ง LED บน Matrix จริง

Source ระบุว่า ผู้สร้างต้องใช้ Trial-and-error เพื่อปรับ Spacing ให้ลงตัว

ตรงนี้สำคัญมาก เพราะถ้า Grid ไม่ตรงกับ Pixel:

  • ผนัง Grid อาจบัง LED
  • Pixel อาจไม่อยู่กลางช่อง
  • Light Blocking อาจไม่สม่ำเสมอ

Source ไม่ได้ให้ค่าตั้ง Slicer แบบตายตัว: ไม่มีค่า Layer Height, Nozzle, Infill Percentage หรือ Grid Spacing ที่บทความ Hackaday ระบุให้ Copy ตรง ๆ ดังนั้นควรตรวจ Model ต้นฉบับ และปรับตาม Printer / Matrix ที่ใช้จริง

Grid กับ Diffuser ทำคนละงาน อย่าเอามารวมกัน

ชิ้นส่วน หน้าที่
3D-printed Grid กั้นแสงระหว่าง Pixel เพื่อลด Light Spill ไปยังช่องข้างเคียง
Parchment Paper กระจายแสงภายในแต่ละ Pixel ให้ดูนุ่มและสม่ำเสมอขึ้น
Clear Plastic เป็นชั้นปิดด้านหน้าตามการประกอบของ Project

ถ้ามี Diffuser อย่างเดียว แสงยังสามารถไหลระหว่าง Pixel ได้

ถ้ามี Grid อย่างเดียว Pixel ถูกแบ่งช่องได้ แต่หน้า LED อาจยังไม่ได้รับการ Diffuse แบบที่ Project ต้องการ

จึงเป็นเหตุผลว่า Design นี้ใช้ทั้งสองชั้นร่วมกัน

ลองของใกล้ตัว 3 แบบ สุดท้ายกระดาษรองอบลงตัวกว่า

ปัญหาต่อมาคือ Diffuser

แน่นอนว่าในตลาด มีทั้ง Diffuser Film และ Acrylic Sheet สำหรับงานแสงโดยเฉพาะ

แต่ Project นี้ พยายามมองหาวัสดุ DIY ที่หาได้ง่ายและประหยัดกว่า

1. Plain White Paper

กระดาษขาวธรรมดา ถูกลองก่อน แต่ Source ระบุว่า มันบังแสงมากเกินไป

2. Wax Paper

Wax Paper ก็ถูกทดลอง แต่จัดการค่อนข้างยาก และให้มุมมองเฉียง ที่ไม่ดีนัก

3. Parchment Paper

ตัวที่ลงตัวกว่าใน Project นี้ คือ กระดาษรองอบ หรือ Parchment Paper

Hackaday อธิบายข้อดีว่า:

  • บาง
  • จัดการง่าย
  • แบน
  • สีค่อนข้างสม่ำเสมอ
  • ทึบพอสำหรับช่วย Diffuse แสง
  • ยังปล่อยแสงผ่านเพียงพอสำหรับความชัดใน Project นี้

Parchment Paper ไม่ใช่ Wax Paper: ในบริบทนี้ควรใช้คำว่า “กระดาษรองอบ (Parchment Paper)” เพราะ Source ทดลอง Wax Paper แยกต่างหาก และได้ผลไม่เหมือนกัน

Final Stack: เรียง 4 ชั้นแบบนี้

หลังจากได้ Grid และเลือก Parchment Paper วิธีประกอบตาม Hackaday คือ:

1. RGB LED Matrix
↓
2. 3D-printed Grid
↓
3. Parchment Paper
↓
4. Clear Plastic Sheet

Grid อยู่ใกล้กับ Matrix เพื่อแบ่ง Pixel

จากนั้นวาง Parchment Paper เพื่อทำหน้าที่ Diffuser แล้วปิดด้วยแผ่น Plastic ใส เป็นชั้นหน้าสุด

จำง่าย ๆ: Grid มีไว้ “แบ่งแสง” ส่วนกระดาษรองอบมีไว้ “เกลี่ยแสง” สองอย่างช่วยกันคนละหน้าที่

ตัว Enclosure ยังมีพื้นที่ Mount Raspberry Pi

Custom Enclosure ไม่ได้มีแค่หน้า Grid กับ Diffuser

Hackaday ระบุว่า Design ยังมี Mount Point สำหรับ Raspberry Pi ด้วย

ส่วน Thingiverse ใช้ชื่อ Model ว่า:

64x64 RGB Matrix [2.5mm Pitch] with Raspberry Pi Mount

64x64 RGB LED matrix enclosure and stand with Raspberry Pi mount
Enclosure / Stand สำหรับ 64×64 RGB LED Matrix พร้อมพื้นที่ Mount Raspberry Pi ตาม Design ต้นฉบับ

บทความนี้ไม่เติม Software Stack ของ Raspberry Pi เอง: Source ที่ให้มาไม่ได้ระบุ Raspberry Pi OS, Library, Matrix HAT, Wiring หรือ Program ที่ใช้ขับ Matrix จึงไม่ควรสมมติรายละเอียดเหล่านั้นเพิ่ม

Step-by-Step แนวคิดของ Project

1

เริ่มจากปัญหา Light Spill

ดูก่อนว่าแสงจาก LED ไหลเข้าหา Pixel ข้างเคียง มากจนทำให้ขอบ Pixel ดูฟุ้งหรือไม่

2

สร้าง Grid ให้ตรงกับ Pixel

Project ใช้วิธีทำ Flat Square แล้วให้ Slicer สร้าง Grid จาก Infill แทนการออกแบบทุกช่องใน CAD

3

เปิด Top / Bottom ออก

ตั้ง Solid Top Layers และ Solid Bottom Layers เป็น 0 เพื่อให้โครงสร้าง Infill เปิดออกมาเป็น Grid

4

จูน Grid Spacing

Trial-and-error จนช่อง Grid ตรงกับตำแหน่ง Pixel ของ LED Matrix จริง

5

เลือก Diffuser

Project ทดลองทั้ง White Paper, Wax Paper และ Parchment Paper ก่อนเลือก Parchment Paper สำหรับ Final Design

6

ประกอบ Stack

Matrix → Grid → Parchment Paper → Clear Plastic

7

ประกอบลง Enclosure

ใช้ Custom Enclosure ที่มีจุด Mount สำหรับ Raspberry Pi ตามตัว Design

ข้อสำคัญ: Diffuser ไม่มีสูตรเดียวที่ชนะทุกงาน

Hackaday ทิ้งประเด็นสำคัญไว้ว่า Light Diffusion เป็นเรื่องที่จูนยาก

วิธีที่ดีสำหรับ Matrix หนึ่ง ไม่ได้แปลว่าจะดี สำหรับทุก Project

ผลลัพธ์สามารถขึ้นกับ:

  • LED Matrix ที่ใช้
  • Pixel Pitch
  • ระยะระหว่าง LED กับ Diffuser
  • รูปแบบ Grid
  • วัสดุ Diffuser
  • ลักษณะการมองหน้าจอ

ดังนั้นอย่าฟันธงว่า Parchment Paper ดีที่สุด: สิ่งที่ Source ยืนยันคือ มันเป็นตัวเลือก DIY ที่ให้ผลเหมาะกับ Project นี้ มากกว่า White Paper และ Wax Paper ที่ผู้สร้างทดลอง

สิ่งที่ Maker เอาไปใช้ต่อได้ ไม่ได้มีแค่ LED Matrix

Project นี้มี Lesson ที่เอาไปใช้กับงาน 3D Printing อื่นได้เหมือนกัน:

  • อย่ารีบ CAD ทุกอย่าง ถ้า Slicer ช่วยสร้าง Geometry บางแบบได้
  • Prototype เล็ก ๆ ก่อน แล้วค่อยจูนระยะ
  • วัสดุบ้าน ๆ บางอย่างอาจแก้ปัญหาได้ดีพอสำหรับ Prototype
  • Optical Design ต้องทดลองกับ Hardware จริง
  • Grid, Diffuser และ Housing ควรถูกมองเป็นคนละหน้าที่

ในกรณีนี้ สิ่งที่น่าสนใจไม่ใช่แค่ “ใช้กระดาษรองอบแทน Diffuser”

แต่คือการเอา Slicer + 3D Printing + วัสดุ DIY มารวมกันเพื่อแก้ปัญหา Optical โดยไม่ต้องเริ่มจากชิ้นส่วนเฉพาะทางทุกอย่าง

งานแบบนี้ 3D Printing ไม่ได้มีไว้ทำแค่กล่อง

จุดน่าสนใจของ Project คือ ชิ้นพิมพ์ 3D มีหน้าที่กับภาพที่เราเห็นโดยตรง

Grid ไม่ได้เป็นแค่โครง Mechanical แต่ทำหน้าที่จัดการ Light Spill ของแต่ละ Pixel

ส่วน Enclosure ก็ช่วยรวม Matrix, Front Stack และ Raspberry Pi Mount ให้เป็นชิ้นงานเดียวกัน

มี STL / 3D Model แล้ว แต่ไม่มีเครื่องพิมพ์? ถ้ากำลังทำ LED Matrix Enclosure, Display Housing, Diffuser Grid, Raspberry Pi Mount หรือชิ้นส่วน Prototype อื่น สามารถส่งไฟล์ให้ทีม Globalbyte ช่วยประเมินบริการรับปริ้นท์ 3D ได้ เหมาะกับงานที่ต้องลอง Fit หรือทำ Revision ก่อนประกอบชุดจริง

เปิดไฟล์ 64×64 RGB Matrix Enclosure บน Thingiverse

ถ้าจะพิมพ์จริง แนะนำเปิด Source ต้นฉบับควบคู่กัน

เพราะ Source ที่ให้มา ไม่ได้ระบุค่า Print Settings ทุกตัว

โดยเฉพาะ:

  • Nozzle Size
  • Layer Height
  • Filament Type
  • Infill Percentage
  • Grid Spacing ที่แน่นอน
  • Print Orientation

ถ้าจะนำ Design ไปใช้กับ Matrix จริง ควรตรวจ Model บน Thingiverse และทดลอง Fit ก่อนพิมพ์ชิ้นใหญ่หรือหลายชิ้น

อ่านเทคนิค Grid + กระดาษรองอบฉบับเต็มจาก Hackaday ดู 3D Model ต้นฉบับบน Thingiverse

FAQ: 64×64 LED Matrix + 3D-printed Grid

Matrix 64×64 มีกี่ Pixel?

มี 4,096 Pixel จาก 64 × 64

Grid มีไว้ทำอะไร?

ใช้เป็น Light Blocker ระหว่าง Pixel เพื่อลดแสงจาก LED หนึ่ง ไหลไปยัง Pixel ข้างเคียง

Parchment Paper มีไว้ทำอะไร?

ใช้เป็น Diffuser เพื่อช่วยกระจายแสง และทำให้หน้าของ Pixel ดูเรียบขึ้นใน Project นี้

Grid กับ Diffuser คืออย่างเดียวกันไหม?

ไม่ Grid เน้นกั้น Light Spill ส่วน Diffuser เน้นกระจายแสงภายในพื้นที่ Pixel

ต้องออกแบบ Grid ใน CAD ไหม?

Project นี้ไม่ทำแบบนั้น แต่ใช้ Grid-pattern Infill ใน Slicer พร้อมตั้ง Solid Top/Bottom Layers เป็น 0

ทำไมต้องตั้ง Top และ Bottom เป็น 0?

เพื่อไม่ให้ Solid Layer ปิด Pattern ของ Infill ทำให้ Grid Structure ยังคงเปิดอยู่หลังพิมพ์

มีค่า Grid Spacing ให้ Copy ไหม?

Source ที่ใช้ในบทความนี้ ไม่ได้ให้ค่าตายตัว และระบุว่าผู้สร้างต้อง Trial-and-error เพื่อให้ Spacing ตรงกับ LED Matrix

ใช้กระดาษ A4 สีขาวแทนได้ไหม?

ผู้สร้างทดลอง Plain White Paper แล้วพบว่าบังแสงมากเกินไป สำหรับ Project นี้

Wax Paper ใช้ได้ไหม?

ถูกทดลองเช่นกัน แต่ Source ระบุว่าจัดการยาก และมุมมองเฉียงไม่ดีเท่า ตัวเลือกสุดท้าย

ทำไมเลือก Parchment Paper?

เพราะใน Project นี้ มันบาง, แบน, จัดการง่าย, สีสม่ำเสมอ และมีความทึบพอช่วย Diffuse โดยยังปล่อยแสงผ่านได้เพียงพอ

Parchment Paper ดีที่สุดสำหรับทุก LED Project ไหม?

ไม่ Hackaday ระบุชัดว่า Diffusion ที่เหมาะกับงานหนึ่ง ไม่จำเป็นต้องเหมาะกับอีกงาน จึงควรทดลองกับ Hardware จริง

Final Stack เรียงยังไง?

LED Matrix → 3D-printed Grid → Parchment Paper → Clear Plastic

Enclosure รองรับ Raspberry Pi ไหม?

ใช่ Hackaday ระบุว่ามี Mount Point สำหรับ Raspberry Pi และชื่อ Design บน Thingiverse ก็ระบุ Raspberry Pi Mount

Design นี้ใช้ Matrix Pitch เท่าไร?

ชื่อ Design บน Thingiverse ระบุ 2.5 mm Pitch ซึ่งเป็นข้อมูลของ Model นี้ ไม่ใช่ Spec ของ 64×64 Matrix ทุกแผง

Source บอก Nozzle และ Layer Height ไหม?

บทความ Hackaday ที่ใช้เป็น Source หลัก ไม่ได้ให้ค่าเหล่านี้ จึงควรตรวจ Thingiverse และปรับตาม Printer ที่ใช้

บางทีสิ่งที่ทำให้ LED Matrix ดูดีขึ้น อาจไม่ใช่ Electronics เพิ่มอีกชิ้น

Project นี้แทบไม่ได้เล่าเรื่อง MCU, Code หรือการเพิ่มจำนวน LED

ปัญหาหลักกลับอยู่ที่ แสง

วิธีแก้จึงเป็นการเอา:

3D-printed Grid + Parchment Paper + Clear Plastic

มาจัดการแสง ที่ออกมาจาก Matrix เดิม

Grid ช่วยแยก Pixel ส่วน Parchment Paper ช่วย Diffuse แสง

และแทนที่จะเสียเวลา วาด Grid Pattern ทั้งชุดใน CAD ผู้สร้างยังใช้ Slicer ให้ Infill Pattern ทำงานนั้นแทน

เป็น Project เล็ก ๆ ที่เห็นภาพชัดมากว่า 3D Printing ไม่ได้มีไว้แค่ทำกล่อง แต่สามารถกลายเป็นส่วนหนึ่ง ของ Optical Design ใน Maker Project ได้ด้วย

References / แหล่งข้อมูลต้นฉบับ

มีไฟล์ 3D แล้ว แต่อยากลองพิมพ์ก่อนประกอบ LED Matrix จริง?

ถ้ากำลังทำ LED Matrix, Display Enclosure, Raspberry Pi Project, Diffuser Grid หรือ Housing สำหรับงาน Maker และมี STL / 3D Model พร้อมแล้ว สามารถส่งไฟล์ให้ทีม Globalbyte ช่วยประเมินบริการรับปริ้นท์ 3D ได้

ถ้าต้องการ Development Board, Raspberry Pi หรืออุปกรณ์ Electronics สำหรับต่อยอด Project ก็สามารถสอบถามทีม Globalbyte ให้ช่วยเช็กอุปกรณ์ที่เหมาะกับโจทย์ได้เช่นกัน

บทความนี้ไม่ได้ยืนยันว่า 64×64 RGB Matrix รุ่น 2.5 mm Pitch หรือ Raspberry Pi รุ่นเดียวกับต้นฉบับ มี Stock พร้อมจำหน่าย กรุณาสอบถามผ่าน LINE OA ก่อนสั่งซื้อ

ช้อปสินค้า / บริการ เข้ากลุ่ม Community สอบถามผ่าน LINE OA

Blog posts