RSS
people

Как самостоятельно сделать мигающий светодиод

Если нет возможности купить готовый мигающий светодиод, где внутрь колбы уже встроены все необходимые элементы для осуществления нужной функции, и осталось только подключить батарейку, то можно попробовать собрать свою схему

Стильный мигайщий светодиодДля этого понадобится немногое: рассчитать резистор для светодиода, задающий совместно с конденсатором период колебаний в цепи, ограничить как-то ток, и, конечно же, выбрать тип ключа.

По некоторым причинам экономика нашей страны работает на добывающую отрасль, в то время как электроника закопана глубоко в землю. По этой причине с элементной базой напряг.

И действительно может встать проблема, а не задача, как сделать мигающий светодиод. Особенно, если на носу акция с «голубыми ведёрками».

Принцип действия светодиода

Прежде, чем подключить светодиод, необходимо знать минимум теории. В районе p-n перехода за счёт существования дырочной и электронной проводимости образуется зона с нестандартными для толщи основного кристалла энергетическими уровнями.

При рекомбинации носителей заряда освобождается энергия, и если величина её равна кванту света, то спай двух материалов начинает лучиться. Оттенок зависит от некоторых величин, а соотношение выглядит следующим образом:

E = h c / λ, где h = 6,6 х 10-34 – постоянная Планка, с = 3 х 108 – скорость света, а греческой буквой лямбда обозначается длина волны (м)

Из этого утверждения следует, что может быть создан диод, где разница энергетических уровней составляет Е.

Это и будет искомое. Именно так изготавливаются светодиоды. А в зависимости от разницы уровней, цвет может быть синим, красным, зелёным и пр.

Принцип работы мигающего светодиодаПричём не все светодиоды обладают одинаковым КПД. Самыми слабыми являются синие, которые и исторически появились одними из последних.

КПД светодиодов сравнительно мал (для полупроводниковой техники) и редко дотягивает даже до 45%.

Но при всем этом удельное превращение электрической энергии в полезную световую просто потрясающее.

Каждый Вт энергии может давать фотонов в 6-7 раз больше, нежели спираль накала в тех же условиях потребления. Это объясняет, почему светодиоды сегодня занимают прочную позицию в осветительной технике.

Именно по этой же причине и создание мигалки на основе этих полупроводниковых элементов несравненно проще. Достаточно сравнительно малых напряжений, чтобы схема начала работать.

Обыкновенный светодиодВсе остальное сводится к тому, чтобы правильным образом подобрать ключевые и пассивные элементы для создания пилообразного или импульсного напряжения нужной формы:

  • Амплитуда.
  • Скважность.
  • Частота следования.

Как это сделать? Очевидно, что подключение светодиода к сети 220В будет не лучшей идеей.

Имеются подобные схемы, но заставить их мигать достаточно сложно, потому что элементная база для этого ещё не создана.

Обычно светодиоды работают от гораздо более низких питающих напряжений. Из них самыми доступными являются:

  • Напряжение +5 В присутствует в устройствах заряда телефонных аккумуляторов, а также iPad и других гаджетов.

Правда, выходной ток в этом случае невелик, но в большинстве случаев это и не нужно. Кроме того, +5 В можно найти на одной из шин блока питания персонального компьютера.

В этом случае с ограничением по току никаких проблем не будет. Провод в этом случае красного цвета, а землю ищите на чёрном.

  • Напряжение от +7 до +9 В часто встречается на зарядных устройствах ручных радиостанций, в обиходе называемых рациями.

Великое множество фирм, и у каждой свои стандарты

Здесь мы не можем дать конкретных рекомендаций. Но рации чаще выходят из строя в силу особенностей использования, поэтому лишние зарядные устройства обычно можно достать сравнительно дёшево.

  • На наш взгляд схема подключения светодиода будет лучше всего работать от +12 В.

Это стандартное напряжение в микроэлектроники, его можно встретить во многих местах. Также компьютерный блок содержит вольтаж -12 В. Изоляция жилы синяя, а сам провод оставлен для совместимости со старыми приводами.

В нашем случае он может понадобиться в том случае, если не окажется под рукой элементной базы для питания +12 В. Тогда будет достаточно найти комплементарные транзисторы и включить их вместо исходных. Номиналы пассивных элементов остаются теми же. Сам светодиод также включается обратной стороной.

  • Номинал -3,3 В на первый взгляд кажется невостребованным.

Желтый мигающий светодиодНо если посчастливится достать на aliexpress RGB светодиоды SMD0603 по 4 рубля за штуку, то можно будет не воротить горы.

Однако! Падение напряжения в прямом направлении не должно превышать 3 В (обратное включение не понадобится, но в случае неправильной полярности максимальный вольтаж составляет 5).

Теперь, когда устройство светодиода нам вполне понятно, а условия горения известны, приступим к реализации нашей задумки. А именно – заставим элемент мигать.

Тестирование мигающих RGB светодиодов

Компьютерный блок питания является едва ли не идеальным вариантом для тестирования светодиодов SMD0603. В этом случае нужно просто поставить резистивный делитель.

Для этого согласно схеме из технической документации оценивают сопротивления p-n переходов в прямом направлении при помощи тестера.

 Схема оценки сопротивления мигающего светодиодаПрямое измерение здесь невозможно. Вместо этого следует собрать схему, показанную на рисунке. Вот из каких соображений мы исходили, и что изображено на картинке:

  • Микросхема дана вместе с номерами ножек согласно техническим данным.
  • Питание подаётся на катод, потому что полярность напряжения отрицательная. 3,3 В как раз хватит, чтобы открыть p-n переходы.
  • Переменный резистор нужен не очень большого номинала.

У нас на рисунке установлен с максимальным пределом 680 Ом. Именно в таком положении он должен находиться изначально.

  • Обычно сопротивление открытого p-n перехода не очень велико, но нам нужен значительный запас, чтобы диоды не погорели (мы помним, что их максимальное прямое напряжение составляет 3 В).

Также принимается во внимание тот факт, что при низком вольтаже сопротивление каждого светодиода составит порядка 700 Ом. При параллельном включении суммарное сопротивление находится по формуле, показанной на рисунке ниже.

Подставляя туда в качестве всех трех входных параметров 700, получаем 233 Ом. Это будет сопротивление наших светодиодов в тот момент, когда они только-только начнут открываться (по крайней мере, мы так полагаем).

  • Суть в том, что нам понадобится контролировать режим тестером (см. рисунок выше).

Для этого постоянно измеряем напряжение на светодиодной микросхеме, одновременно уменьшая значение сопротивления, пока разница потенциалов не поднимется до 2,5 В. Дальше повышать вольтаж попросту опасно, быть может, многие остановятся даже на 2,2 В.

  • Затем из пропорции найдём искомое сопротивление светодиодной микросхемы: (3,3 – 2,5)/2,5 = R пер / Rобщ, где R пер – сопротивление переменного резистора в тот момент, когда напряжение на дисплее тестера достигает 2,5 В. R общ = 3,125 R пер.

Суммарное сопротивление мигающего светодиодаПровод +3,3 В на блоке питания компьютера имеет оранжевую изоляцию, а схемную землю берём с чёрного.

Обратите внимание, что не нужно включать этот модуль без нагрузки. Идеально было бы на один из разъёмов подключить DVD-привод или какое-нибудь другое устройство.

Допускается также просто снять боковую крышку и извлечь оттуда нужные контакты.

Подключение светодиодов иллюстрирует схема. Многие спросят – а что дальше? Измерили сопротивление на параллельное подключение светодиодов и остановились?

Поясняем: в рабочем состоянии, если светодиодов понадобится включить несколько, мы проделаем аналогичную настройку. В результате напряжение питания на микросхеме должно составить 2,5 В.

Обратите внимание, что светодиоды мигающие, поэтому показания могут быть не совсем точными

В этом случае максимальное из показаний не должно превысить 2,5 В. Ну, и, конечно, будет видно, что схема работает, потому что светодиоды начнут мигать.

Чтобы только часть из них проявляла себя в этом плане, нужно убрать питание с ненужных. Допускается также собрать отладочную схему с тремя переменными резисторами – по одному в ветвь каждого цвета.

Зеленый мигающий светодиодТаким образом, мы теперь знаем, как сделать мигающую светодиодную подсветку своими руками.

А теперь многие спросят, можно ли варьировать время срабатывания.

Полагаем, что внутри все равно должны использоваться ёмкости. Быть может, это даже собственные ёмкости p-n переходов светодиодов.

Но в любом случае, подключая переменный конденсатор параллельно схеме на вход, можно попробовать что-либо изменить.

Номинал должен быть очень малым и измеряться в пФ. В такой маленькой микросхеме попросту не может быть больших ёмкостей.

Мы допускаем также, что резистор, подключённый параллельно микросхеме (см. пунктир на схеме выше) и усаженный на землю, будет образовывать более точный делитель. В этом случае стабильность возрастёт.

Тогда номиналы нужно брать более весомые, но не забывать, что это значительно ограничит ток, идущий через светодиоды. Фактически нужно продумать этот вопрос согласно имеющейся ситуации.

Как сделать, чтобы обычный светодиод мигал

Схема для мигающего светодиодаСхема, которую мы изобразили на рисунке, использует для своей работы лавинный пробой транзистора.

Если брать именно КТ315Б, который мы используем в качестве ключа, то для него максимально обратное напряжения между коллектором и базой составляет 20 В.

Поэтому ничего опасного в таком включении не имеется. А вот у модификации КТ315Ж этот параметр составляет всего лишь 15 В.

Это гораздо ближе к выбранному нами напряжению питания +12 В. Поэтому, такой транзистор в данной схеме использовать не стоит.

Строго говоря, лавинный пробой не является штатным режимом p-n перехода. В данном случае за счёт слишком большого обратного напряжения между коллектором и базой происходит ионизация атомов от ударов разогнавшимися носителями зарядов.

В результате образуется масса свободных заряженных частиц, которые увлекаются полем и образуют ток. Очевидцы утверждают, что для пробоя транзистора КТ315 требуется обратное напряжение, приложенное между коллектором и эмиттером, амплитудой 8-9 В.

А теперь пара слов о том, как работает схема. В первоначальный момент времени начинает заряжаться конденсатор.

Он подключен на +12 В, а остальная часть схемы оборвана за счёт того, что закрыт транзисторный ключ.

Читайте также: Как правильно подключить к лампочке датчик движения

Постепенно разница потенциалов повышается и в какой-то момент достигает напряжения лавинного пробоя транзистора.

Какой мигающий светодиод лучшеВ этот момент, напряжение на конденсаторе резко падает, потому что параллельно нему подключены два открытых p-n перехода:

  • Транзисторный находится в режиме пробоя.
  • Светодиод открыт за счет прямого включения.

В сумме напряжение там должно составить порядка 1 В, и конденсатор начинает разряжаться через открытые p-n переходы, но как только напряжение падает ниже 7-8 В, лафа кончается. Транзисторный ключ закрывается и процесс повторяется заново. Понятно, что схеме присущ некий гистерезис.

То есть транзистор открывается при более высоком напряжении, нежели закрывается. Это обусловлено инерционностью всех процессов. И за счёт этого можно наблюдать, как работает светодиод.

Номиналы резистора и ёмкости определяют период колебаний. И конденсатор можно взять значительно меньше, если включить между коллектором транзистора и светодиодом небольшое сопротивление. Например, 50 Ом.

Белый мигающий светодиодЗа счёт этого постоянная разряда резко увеличится, и проверить светодиод визуально будет проще (возрастёт время горения).

Понятно, что ток не должен быть слишком большим, максимальные его значения берутся из справочников.

Не рекомендуется вести подключение светодиодных светильников из-за низкой термостабильности системы и наличия нештатного режима транзистора.

А мы на этом хотим попрощаться с нашими читателями и надеемся, что обзор получился интересным, картинки доходчивыми, а объяснения ясными, как день Божий.

Оставить комментарий