Мигающий светодиод схема

Открывать полный загадок мир радиоэлектроники, не имея специализированного образования, рекомендуется начинать со сборки простых электронных схем. Уровень удовлетворения при этом будет выше, если положительный результат будет сопровождаться приятным визуальным эффектом. Идеальным вариантом являются схемы с одним или двумя мигающими светодиодами в нагрузке. Ниже приведена информация, которая поможет в реализации наиболее простых схем, сделанных своими руками.

Оглавление:

  • Готовые мигающие светодиоды и схемы с их использованием
  • Обычные светодиоды и семы мигалок на их основе
  • Область применения

Обычные светодиоды и семы мигалок на их основе

Начинающий радиолюбитель может собрать мигалку и на простом одноцветном светоизлучающем диоде, имея минимальный набор радиоэлементов. Для этого рассмотрим несколько практических схем, отличающихся минимальным набором используемых радиодеталей, простотой, долговечностью и надежностью.первая схема

Первая схема состоит из маломощного транзистора Q1 (КТ315, КТ3102 или аналогичный импортный аналог), полярного конденсатора C1 на 16В с емкостью 470 мкФ, резистора R1 на 820-1000 Ом и светодиода L1 наподобие АЛ307. Питается вся схема от источника напряжения 12В.

Приведенная схема работает по принципу лавинного пробоя, поэтому база транзистора остаётся «висеть в воздухе», а на эмиттер подаётся положительный потенциал. При включении происходит заряд конденсатора, примерно до 10В, после чего транзистор на мгновение открывается с отдачей накопленной энергии в нагрузку, что проявляется в виде мигания светодиода. Недостаток схемы заключается в необходимости наличия источника напряжения 12В.

вторая схемаВторая схема собрана по принципу транзисторного мультивибратора и считается более надёжной. Для её реализации потребуется:

  • два транзистора КТ3102 (или их аналога);
  • два полярных конденсатора на 16В емкостью 10 мкФ;
  • два резистора (R1 и R4) по 300 Ом для ограничения тока нагрузки;
  • два резистора (R2 и R3) по 27 кОм для задания тока базы транзистора;
  • два светодиода любого цвета.

В данном случае на элементы подаётся постоянное напряжение 5В. Схема работает по принципу поочередного заряда-разряда конденсаторов С1 и С2, что приводит к открыванию соответствующего транзистора. Пока VT1 сбрасывает накопленную энергию С1 через открытый переход коллектор-эмиттер, светится первый светодиод. В это время происходит плавный заряд С2, что способствует уменьшению тока базы VT1. В определённый момент VT1 закрывается, а VT2 открывается и светится второй светодиод.

Вторая схема имеет сразу несколько преимуществ:

  1. Она может работать в широком диапазоне напряжений начиная от 3В. Подавая на вход более 5В, придётся пересчитать номиналы резисторов, чтобы не пробить светодиод и не превысить максимальный ток базы транзистора.
  2. В нагрузку можно включать 2–3 светодиода параллельно или последовательно, пересчитав номиналы резисторов.
  3. Равное увеличение ёмкости конденсаторов ведёт к увеличению длительности свечения.
  4. Изменив ёмкость одного конденсатора, получим несимметричный мультивибратор, в котором время свечения будет различным.

В обоих вариантах можно применить транзисторы pnp проводимости, но с коррекцией схемы подключения.

Иногда вместо мигающих светодиодов радиолюбитель наблюдает обычное свечение, то есть оба транзистора частично приоткрыты. В таком случае нужно либо заменить транзисторы, либо запаять резисторы R2 и R3 с меньшим номиналом, увеличив, тем самым, ток базы.

Следует помнить, что питания от 3В будет недостаточно, чтобы зажечь светодиод с высоким значением прямого напряжения. Например, для светодиода белого, синего или зелёного цвета потребуется большее напряжение.

Кроме рассмотренных принципиальных схем, существует великое множество других несложных решений, которые вызывают мигание светодиода. Начинающим радиолюбителям стоит обратить внимание на недорогую и широко распространенную микросхему NE555, на которой также можно реализовать данный эффект. Её многофункциональность поможет собирать и другие интересные схемы.

Область применения

Мигающие светодиоды со встроенным генератором нашли применение в построении новогодних гирлянд. Собирая их в последовательную цепь и устанавливая резисторы с небольшим отличием по номиналу, добиваются сдвига в мигании каждого отдельного элемента цепи. В итоге получается прекрасный световой эффект, не требующий сложного блока управления. Достаточно только подключить гирлянду через диодный мост.

Мигающие светоизлучающие диоды, управляемые током, применяются в качестве индикаторов в электронной технике, когда каждому цвету соответствует определённое состояние (вкл./выкл. уровень заряда и пр.). Также из них собирают электронные табло, рекламные вывески, детские игрушки и прочие товары, в которых разноцветное мигание вызывает интерес у людей.

Умение собирать простые мигалки станет стимулом к построению схем на более мощных транзисторах. Если приложить немного усилий, то с помощью мигающих светодиодов можно создать множество интересных эффектов, например – бегущую волну.

Читайте так же

  • Мигающий светодиод на ArduinoМигающий светодиод на Arduino
  • Схема подключения светодиода к сети 220 вольтСхема подключения светодиода к сети 220 вольт
  • Лазерные диоды: принцип работы, виды и применениеЛазерные диоды: принцип работы, виды и применение

Как сделать светодиодную мигалку своими руками

Существует множество схем, с помощью которых можно заставить мигать светодиод. Мигающие устройства можно изготовить как из отдельных радиодеталей, так и на основе различных микросхем. Сначала мы рассмотрим схему мигалки мультивибратора на двух транзисторах. Для ее сборки подойдут самые ходовые детали. Их можно приобрести в магазине радиодеталей или «добыть» из отживших свой срок телевизоров, радиоприемников и другой радиоаппаратуры. Также во многих интернет магазинах можно купить наборы деталей для сборки подобных схем led мигалок.

На рисунке изображена схема мигалки мультивибратора, состоящая всего из девяти деталей. Для ее сборки потребуются:

  • два резистора по 6.8 – 15 кОм;
  • два резистора имеющие сопротивление 470 – 680 Ом;
  • два маломощных транзистора имеющие структуру n-p-n, например КТ315 Б;
  • два электролитических конденсатора емкостью 47 –100 мкФ
  • один маломощный светодиод любого цвета, например красный.

Не обязательно, чтобы парные детали, например резисторы R2 и R3, имели одинаковую величину. Небольшой разброс номиналов практически не сказывается на работе мультивибратора. Также данная схема мигалки на светодиодах не критична к напряжению питания. Она уверенно работает в диапазоне напряжений от 3 до 12 вольт.

Схема мигалки мультивибратора работает следующим образом. В момент подачи на схему питания, всегда один из транзисторов окажется открытым чуть больше чем другой. Причиной может служить, например, чуть больший коэффициент передачи тока. Пусть первоначально больше открылся транзистор Т2. Тогда через его базу и резистор R1 потечет ток заряда конденсатора С1. Транзистор Т2 будет находиться в открытом состоянии и через R4 будет протекать его ток коллектора. На плюсовой обкладке конденсатора С2, присоединенной к коллектору Т2, будет низкое напряжение и он заряжаться не будет. По мере заряда С1 базовый ток Т2 будет уменьшаться, а напряжение на коллекторе расти. В какой-то момент это напряжение станет таким, что потечет ток заряда конденсатора C2 и транзистор Т3 начнет открываться. С1 начнет разряжаться через транзистор Т3 и резистор R2. Падение напряжения на R2 надежно закроет Т2. В это время через открытый транзистор Т3 и резистор R1 будет течь ток и светодиод LED1 будет светиться. В дальнейшем циклы заряда-разряда конденсаторов будут повторяться попеременно.

Если посмотреть осциллограммы на коллекторах транзисторов, то они будут иметь вид прямоугольных импульсов.

Когда ширина (длительность) прямоугольных импульсов равна расстоянию между ними, тогда говорят, что сигнал имеет форму меандра. Снимая осциллограммы с коллекторов обоих транзисторов одновременно, можно заметить, что они всегда находятся в противофазе. Длительность импульсов и время между их повторениями напрямую зависят от произведений R2C2 и R3C1. Меняя соотношение произведений можно изменять длительность и частоту вспышек светодиода.

Для сборки схемы мигающего светодиода понадобятся паяльник, припой и флюс. В качестве флюса можно использовать канифоль или жидкий флюс для пайки, продающийся в магазинах. Перед сборкой конструкции необходимо тщательно зачистить и залудить выводы радиодеталей. Выводы транзисторов и светодиода нужно соединять в соответствии с их назначением. Также необходимо соблюдать полярность включения электролитических конденсаторов. Маркировка и назначение выводов транзисторов КТ315 показаны на фото.

Проще всего определить катод светодиода, рассматривая прибор на просвет. Катодом является электрод с большей площадью. Минусовой вывод «электролита» обычно помечен белой полосой на корпусе прибора.

В зависимости от задач, которые ставит перед собой радиолюбитель, схему мигалки можно собрать «навесу», соединяя выводы радиодеталей между собой с помощью отрезков тонкого провода. В этом случае может получиться конструкция наподобие той, что показана ниже на фото.

простая светодиодная мигалка

Если нужно собрать мигалку для последующего применения, то монтаж можно выполнить на куске жесткого картона или изготовить печатную плату из текстолита.

Простая мигалка на светодиоде

Существуют более простые схемы мигалок на светодиоде. Одна из таких показана на следующем фото.

схема простой светодиодной мигалки

Если внимательно присмотреться к этой светодиодной мигалке, то можно увидеть, что транзистор в схеме мигалки включен «неправильно». Во-первых, неправильно подключены эмиттер и коллектор. Во-вторых, база «висит в воздухе». Однако схема светодиодной мигалки вполне рабочая. Дело в том, что в ней КТ315 работает как динистор. При достижении на нем порогового значения обратного напряжения происходит пробой полупроводниковых структур и транзистор открывается. Нарастание напряжения на транзисторе происходит по мере зарядки конденсатора. После открывания транзистора конденсатор разряжается на светодиод. Так как в схеме мигалки на светодиодах используется нестандартное включение транзистора, она может потребовать подбора резистора или конденсатора при наладке.

После того, как сделаете своими руками простую мигалку, можете переходить к более сложным мигающим устройствам, например к созданию цветомузыки на светодиодах.

Особенности светодиодов

СветодиодПрежде чем сделать оригинальный мигающий светодиод, необходимо узнать некоторые моменты относительно этих устройств.

  • Излучаемый свет зависит от ряда показателей;
  • Коэффициент полезного действия может быть разным. Причем самые слабые — синие;
  • Как для полупроводниковых элементов, КПД у светодиодов (СД) достаточно мал. В большинстве случаев он не превышает 45 процентов;
  • Одновременно с низким КПД, светодиоды отличаются превосходной эффективностью превращения в световую энергию электричества;
  • На каждый Вт электроэнергии приходится количество фотонов, примерно в 6-7 раз превышающих показатели спирали накаливания при аналогичных потребительских условиях;
  • Такие возможности светодиодов объясняют популярность создания мигающих ламп на основе СД;
  • Светодиодам требуется достаточно маленькое напряжение, чтобы схема оказалась рабочей;
  • Чтобы добиться эффекта мигания, следует соответствующим образом подобрать пассивные и ключевые элементы. Тогда схема сможет выдавать мигание требуемой формы — скважность, частота следования или амплитуда.

Для создания своими руками мигающего устройства можно воспользоваться платформой Ардуино. Ардуино — это аппаратная вычислительная платформа. Что самое интересно, Ардуино предназначена для аматорского использования, позволяет создавать всевозможные схемы.

Схемы использования

На данный момент существует несколько вполне доступных для самостоятельной реализации практических схем, которые отличаются количеством и типом радиодеталей.

Первая схема характеризуется наличием маломощного транзистора, полярного конденсатора 16В — 470 мкФ, резистора и светодиода. Достаточность питания устройства обеспечивается стандартным источником на 12В. Принцип действия напоминает «лавинный пробой», а ощутимый минус такой схемы представлен необходимостью использовать специальный источник напряжения.

мерцание светодиода

Для второй схемы характерна сборка, аналогичная транзисторному мультивибратору. Именно этим обусловлена высокая надежность устройства. Принцип функционирования базируется на использовании пары полярных конденсаторов 16 В — 10 мкФ, пары ограничивающих резисторов (R1) и (R4), пары резисторов (R2) и (R3), а также пары световых диодов.

Вторая схема работает в условиях широкого диапазона напряжений при последовательном и параллельном подключении световых диодов, а изменение конденсаторной емкости позволяет получить мультивибратор с различным свечением.

Обычные светодиоды

Современные светодиоды способны стать полноценной заменой лампам накаливания, что обусловлено различными характеристиками таких источников света, изготовленных на основе искусственного полупроводникового кристаллика.

Основные параметры светодиодов представлены:

  • напряжением питания;
  • показателями мощности;
  • рабочими токовыми величинами;
  • эффективностью или световой отдачей;
  • температурой свечения или цветом;
  • углом излучения;
  • размерами;
  • сроком деградации.

При подключении световых диодов должны соблюдаться определенные правила. В зависимости от характеристик и типа источника питания, различается пара вариантов подключения устройства к сети 220В: посредством драйвера со стандартным токовым ограничителем или при помощи хорошо стабилизирующего напряжение, специального блока питания.

Сборка конструкций на основе нескольких LED-осветителей предполагает использование схем последовательного или параллельного подсоединения.

Как сделать, чтобы светодиоды мигали

Для самостоятельной сборки мигающего светодиодного осветительного прибора

, потребуется приобрести несколько компонентов, представленных:

  • парой резисторов 6.8 на 15 Ом;
  • парой резисторов, имеющих сопротивление 470 на 680 Ом;
  • парой маломощных транзисторов «n-p-n»;
  • парой электрических конденсаторов, имеющих емкость 47 — 100 мкФ;
  • маломощным светодиодом;
  • паяльником бытовым, припоем и флюсом.

На всех радиодеталях зачищаются и лудятся выводные части элементов. Очень важно при включении конденсаторов учитывать полярность. Мигание светового диода обеспечивается цикличностью подачи тока.

При правильной сборке всех элементов, изготовленный осветительный прибор обладает частотой мигания порядка полутора Гц, или примерно пятнадцать вспышек на каждые десять секунд.

Схемы «мигалок» на их основе

Получение простых поочередных вспышек осуществляется при помощи пары транзисторов C945 или аналоговых элементов. В первом случае коллектор располагается в центральной части, а во втором — центр отводится под размещение базы.

Пара мигающих светодиодов и схема с одним диодом собирается в соответствии со стандартной схемой. Частота мигания обеспечивается наличием в схеме конденсаторов (C1) и (C2).

создание мигающего диода

При необходимости выполнить подключение сразу нескольких led-элементов, устанавливается достаточный по мощности PNP-транзистор.

Мигающие светодиоды получаются при подключении выводов к разноцветным элементам, поочередные импульсы обеспечиваются встроенным генератором, а частота моргания напрямую зависит от установленной программы.

Область применения

мерцающий диодМоргающие светодиодные источники света, оснащенные стандартным генератором встроенного типа, находят широкое применение в новогодних гирляндах.

Именно последовательная сборка таких изделий, дополненная установленным резистором, имеющим незначительное отличие по номинальным показателям, позволяет добиться сдвига в процессе мигания отдельных элементов электронной цепи.

Итогом такой сборки является оригинальный световой эффект, который совсем не нуждается в добавлении слишком сложного блока для управления. Чаще всего новогодняя гирлянда подключается посредством обычного диодного моста.

Мигающие диодные токоуправляемые световые излучатели востребованы в самых различных современных бытовых приборах и электротехнике, где играют роль стандартных индикаторов. При этом такие индикаторные огоньки сигнализируют об определенном состоянии прибора или уровне заряда. На основе моргающих диодов осуществляется сборка электронных табло, разных рекламных вывесок, всевозможных детских игрушек и очень многих других товаров.

Моргающие диоды прекрасно подходят для создания огромного количества интересных и необычных световых эффектов, включая «бегущую волну».

Как сделать фонарик из светодиодов

Фонари, изготовленные на основе светодиодного источника света, отличаются большей яркостью и экономичностью. Источником питания служит аккумулятор на 12 В. Чтобы сделать такой фонарь своими руками необходимо приобрести:

  • отрезок ПВХ-трубы длиной 50 мм;
  • клеящий состав;
  • пару резьбовых ПВХ-фитингов;
  • резьбовую ПВХ-заглушку;
  • тумблер;
  • небольшой кусок пенополистирольного листа;
  • светодиодную лампочку;
  • изолирующую ленту.

фонарь своими руками

Работы по сборке выполняются с использованием паяльника, припоя, ножовки и надфиля, наждачной бумаги и бокорезов.

После размещения всех элементов в корпусе из ПВХ-трубы, устанавливается светодиодный источник света, а также монтируются фитинги и заглушка, защищающие фонарь от попадания влаги внутрь.

Собранный по схеме фонарь может быть представлен не только целиковой моделью, но и последовательным соединением сразу нескольких батареек АА или ААА, что обеспечивает оптимальное суммарное напряжение 12 В.

Бегущие огни на светодиодах своими руками: схема

Одним из вариантов применения твердотельных световых источников в декоративных целях, является сборка так называемых «бегущих огней» на диодах, включающая в себя генератор прямоугольных импульсов, счетчик, дешифратор и устройства индикации.

Сборка всех элементов по предложенной схеме выполняется на макетной беспаечной плате, а устанавливаемые конденсаторы и резисторы по номиналу могут иметь некоторый разброс, но строго в пределах ±20%.

бегущие огоньки

Устанавливаемые в «бегущие огни» диоды (HL1 — HL16) могут обладать любым цветом свечения, но обязательным критерием выбора таких источников света является рабочее напряжение на уровне 3,0 В.

Как сделать гирлянду из светодиодов

Для самостоятельной сборки гирлянды потребуется не только подготовить правильную схему устройства, но также приобрести минимальный набор материалов и основной рабочий инструмент:

  • светодиоды 20 мАч;
  • провода, имеющие сечение 0,5/0,25 мм;
  • блок питания 6V;
  • резистор 100 Ом;
  • паяльник с тонким жалом, припой и канифоль;
  • острый канцелярский или строительный нож;
  • силиконовый прозрачный герметик.

Пошаговая технология самостоятельной сборки диодной гирлянды:

  • определиться с оптимальным расстоянием между диодами;
  • раскрутить и распрямить провод;
  • нанести маркером на провод отметки под расположение диодов;
  • на участках отметок острым ножом удалить изоляцию;
  • нанести на участки без изоляции канифоль и припой;
  • зафиксировать световые диоды, припаяв их ножки;
  • заизолировать участки крепления диодов с применением ленты и силиконового герметика.

На заключительном этапе выполняется подсоединение блока питания на 8-12V и стандартного резистора.

При самостоятельной сборке светящейся гирлянды необходимо помнить, что только последовательное соединение всех светодиодов в цепи по стандартной схеме, позволяет получить традиционный мерцающий эффект.

Сфера применения мигающих светодиодов в настоящее время достаточно широка. При желании и некоторых знаниях в области электрики, на основе таких источников света вполне можно самостоятельно изготовить различные сигнальные схемы, оригинальные детские игрушки, портативные фонарики и даже светящиеся новогодние гирлянды.

Схемы использования

На данный момент существует несколько вполне доступных для самостоятельной реализации практических схем, которые отличаются количеством и типом радиодеталей.

Первая схема характеризуется наличием маломощного транзистора, полярного конденсатора 16В — 470 мкФ, резистора и светодиода. Достаточность питания устройства обеспечивается стандартным источником на 12В. Принцип действия напоминает «лавинный пробой», а ощутимый минус такой схемы представлен необходимостью использовать специальный источник напряжения.

мерцание светодиода

Для второй схемы характерна сборка, аналогичная транзисторному мультивибратору. Именно этим обусловлена высокая надежность устройства. Принцип функционирования базируется на использовании пары полярных конденсаторов 16 В — 10 мкФ, пары ограничивающих резисторов (R1) и (R4), пары резисторов (R2) и (R3), а также пары световых диодов.

Вторая схема работает в условиях широкого диапазона напряжений при последовательном и параллельном подключении световых диодов, а изменение конденсаторной емкости позволяет получить мультивибратор с различным свечением.

Обычные светодиоды

Современные светодиоды способны стать полноценной заменой лампам накаливания, что обусловлено различными характеристиками таких источников света, изготовленных на основе искусственного полупроводникового кристаллика.

Основные параметры светодиодов представлены:

  • напряжением питания;
  • показателями мощности;
  • рабочими токовыми величинами;
  • эффективностью или световой отдачей;
  • температурой свечения или цветом;
  • углом излучения;
  • размерами;
  • сроком деградации.

При подключении световых диодов должны соблюдаться определенные правила. В зависимости от характеристик и типа источника питания, различается пара вариантов подключения устройства к сети 220В: посредством драйвера со стандартным токовым ограничителем или при помощи хорошо стабилизирующего напряжение, специального блока питания.

Сборка конструкций на основе нескольких LED-осветителей предполагает использование схем последовательного или параллельного подсоединения.

Как сделать, чтобы светодиоды мигали

Для самостоятельной сборки мигающего светодиодного осветительного прибора

, потребуется приобрести несколько компонентов, представленных:

  • парой резисторов 6.8 на 15 Ом;
  • парой резисторов, имеющих сопротивление 470 на 680 Ом;
  • парой маломощных транзисторов «n-p-n»;
  • парой электрических конденсаторов, имеющих емкость 47 — 100 мкФ;
  • маломощным светодиодом;
  • паяльником бытовым, припоем и флюсом.

На всех радиодеталях зачищаются и лудятся выводные части элементов. Очень важно при включении конденсаторов учитывать полярность. Мигание светового диода обеспечивается цикличностью подачи тока.

При правильной сборке всех элементов, изготовленный осветительный прибор обладает частотой мигания порядка полутора Гц, или примерно пятнадцать вспышек на каждые десять секунд.

Схемы «мигалок» на их основе

Получение простых поочередных вспышек осуществляется при помощи пары транзисторов C945 или аналоговых элементов. В первом случае коллектор располагается в центральной части, а во втором — центр отводится под размещение базы.

Пара мигающих светодиодов и схема с одним диодом собирается в соответствии со стандартной схемой. Частота мигания обеспечивается наличием в схеме конденсаторов (C1) и (C2).

создание мигающего диода

При необходимости выполнить подключение сразу нескольких led-элементов, устанавливается достаточный по мощности PNP-транзистор.

Мигающие светодиоды получаются при подключении выводов к разноцветным элементам, поочередные импульсы обеспечиваются встроенным генератором, а частота моргания напрямую зависит от установленной программы.

Область применения

мерцающий диодМоргающие светодиодные источники света, оснащенные стандартным генератором встроенного типа, находят широкое применение в новогодних гирляндах.

Именно последовательная сборка таких изделий, дополненная установленным резистором, имеющим незначительное отличие по номинальным показателям, позволяет добиться сдвига в процессе мигания отдельных элементов электронной цепи.

Итогом такой сборки является оригинальный световой эффект, который совсем не нуждается в добавлении слишком сложного блока для управления. Чаще всего новогодняя гирлянда подключается посредством обычного диодного моста.

Мигающие диодные токоуправляемые световые излучатели востребованы в самых различных современных бытовых приборах и электротехнике, где играют роль стандартных индикаторов. При этом такие индикаторные огоньки сигнализируют об определенном состоянии прибора или уровне заряда. На основе моргающих диодов осуществляется сборка электронных табло, разных рекламных вывесок, всевозможных детских игрушек и очень многих других товаров.

Моргающие диоды прекрасно подходят для создания огромного количества интересных и необычных световых эффектов, включая «бегущую волну».

Как сделать фонарик из светодиодов

Фонари, изготовленные на основе светодиодного источника света, отличаются большей яркостью и экономичностью. Источником питания служит аккумулятор на 12 В. Чтобы сделать такой фонарь своими руками необходимо приобрести:

  • отрезок ПВХ-трубы длиной 50 мм;
  • клеящий состав;
  • пару резьбовых ПВХ-фитингов;
  • резьбовую ПВХ-заглушку;
  • тумблер;
  • небольшой кусок пенополистирольного листа;
  • светодиодную лампочку;
  • изолирующую ленту.

фонарь своими руками

Работы по сборке выполняются с использованием паяльника, припоя, ножовки и надфиля, наждачной бумаги и бокорезов.

После размещения всех элементов в корпусе из ПВХ-трубы, устанавливается светодиодный источник света, а также монтируются фитинги и заглушка, защищающие фонарь от попадания влаги внутрь.

Собранный по схеме фонарь может быть представлен не только целиковой моделью, но и последовательным соединением сразу нескольких батареек АА или ААА, что обеспечивает оптимальное суммарное напряжение 12 В.

Бегущие огни на светодиодах своими руками: схема

Одним из вариантов применения твердотельных световых источников в декоративных целях, является сборка так называемых «бегущих огней» на диодах, включающая в себя генератор прямоугольных импульсов, счетчик, дешифратор и устройства индикации.

Сборка всех элементов по предложенной схеме выполняется на макетной беспаечной плате, а устанавливаемые конденсаторы и резисторы по номиналу могут иметь некоторый разброс, но строго в пределах ±20%.

бегущие огоньки

Устанавливаемые в «бегущие огни» диоды (HL1 — HL16) могут обладать любым цветом свечения, но обязательным критерием выбора таких источников света является рабочее напряжение на уровне 3,0 В.

Как сделать гирлянду из светодиодов

Для самостоятельной сборки гирлянды потребуется не только подготовить правильную схему устройства, но также приобрести минимальный набор материалов и основной рабочий инструмент:

  • светодиоды 20 мАч;
  • провода, имеющие сечение 0,5/0,25 мм;
  • блок питания 6V;
  • резистор 100 Ом;
  • паяльник с тонким жалом, припой и канифоль;
  • острый канцелярский или строительный нож;
  • силиконовый прозрачный герметик.

Пошаговая технология самостоятельной сборки диодной гирлянды:

  • определиться с оптимальным расстоянием между диодами;
  • раскрутить и распрямить провод;
  • нанести маркером на провод отметки под расположение диодов;
  • на участках отметок острым ножом удалить изоляцию;
  • нанести на участки без изоляции канифоль и припой;
  • зафиксировать световые диоды, припаяв их ножки;
  • заизолировать участки крепления диодов с применением ленты и силиконового герметика.

На заключительном этапе выполняется подсоединение блока питания на 8-12V и стандартного резистора.

При самостоятельной сборке светящейся гирлянды необходимо помнить, что только последовательное соединение всех светодиодов в цепи по стандартной схеме, позволяет получить традиционный мерцающий эффект.

Сфера применения мигающих светодиодов в настоящее время достаточно широка. При желании и некоторых знаниях в области электрики, на основе таких источников света вполне можно самостоятельно изготовить различные сигнальные схемы, оригинальные детские игрушки, портативные фонарики и даже светящиеся новогодние гирлянды.

Задания

Для закрепления рекомендуем сделать несколько простых устройств со светодиодами.

  1. Проблесковые маячки. Пусть в схеме будет два светодиода: красный и желтый. Нужно написать программу, которая будет мигать двумя светодиодами одновременно. Когда один загорается, другой гаснет. И наоборот.
  2. Сигнал SOS. Светодиод должен мигнуть три раза с периодом 500 мс, затем три раза с периодом 1000 мс, и, наконец, еще три раза опять быстро — 500 мс. Таким образом, светодиод будет передавать сигнал SOS, который на азбуке Морзе состоит из трёх точек, трех тире и еще трёх точек.

Для начала работы нам понадобятся такие компоненты

  • плата Arduino
  • Breadboard (макетная плата для удобного подключения приборов к Arduino)
  • Провода
  • светодиод
  • резистор

Необходимые компоненты для первого урока программирования микроконтроллера Arduino

Также вам потребуется программа Arduino IDE, которую можно скачать с официального сайта Arduino.

Данные комплектующие можно приобрести на официальном сайте или в интернет-магазине AliExpress или Амперка.

Спросите вы, что такое Breadboard ?

Breadboard- макетная (монтажная) беспаечная плата. Breadboard представляет из себя сетку из гнезд, которые обычно соединяются так:

Фритзинг бретборд

Далее, когда мы приготовили все компоненты к работе и установили программу на ПК , нам следует правильно их подключить . Подключать нужно очень внимательно, чтобы все компоненты остались целыми и невредимыми.

Схема подключения светодиода к Arduino

Подключение светодиода к микроконтроллеру Arduino с подробным объяснением

Не забудьте проверить «+» и «-» у светодиода. Минус у светодиода можно отличить двумя способами :

  • У «минуса» на светодиоде по стандарту ножка вывода длиннее чем у плюса.
  • Если вы внимательно всмотритесь в светодиод, то можете увидеть своеобразный флажок, так вот, где флажок там и «минус» светодиода.

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.

Причём 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.

Все 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

  • 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.

Но 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.

Прямое 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.

Провод +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.

Таким 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, 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.

Мигающий светодиод — это достаточно распространенное явление в электронике. Множество устройств дополняются светодиодами, обеспечивая подачу необходимых сигналов или простую подсветку.

  • Особенности светодиодов

    • Заставляем RGB мигать

Особенности светодиодов

Прежде чем сделать своими руками оригинальный мигающий светодиод, необходимо узнать некоторые моменты относительно этих устройств.

  • Излучаемый светодиодами свет зависит от ряда показателей;
  • Коэффициент полезного действия у светодиодов может быть разным. Причем самые слабые — синие;
  • Как для полупроводниковых элементов, КПД у светодиодов (СД) достаточно мал. В большинстве случаев он не превышает 45 процентов;
  • Одновременно с низким КПД, светодиоды отличаются превосходной эффективностью превращения в световую энергию электричества;
  • На каждый Вт электроэнергии приходится количество фотонов, примерно в 6-7 раз превышающих показатели спирали накаливания при аналогичных потребительских условиях;
  • Такие возможности светодиодов объясняют популярность создания мигающих ламп на основе СД;
  • Светодиодам требуется достаточно маленькое напряжение, чтобы схема оказалась рабочей;
  • Чтобы добиться эффекта мигания, следует соответствующим образом подобрать пассивные и ключевые элементы. Тогда схема сможет выдавать мигание требуемой формы — скважность, частота следования или амплитуда.

Для создания своими руками мигающего светодиода можно воспользоваться платформой Ардуино. Ардуино — это аппаратная вычислительная платформа. Что самое интересно, Ардуино предназначена для аматорского использования, позволяет создавать всевозможные схемы.

Светодиоды в автомобилях

Преимущества светодиодов по сравнению с обычными лампами накаливания со стеклянными колбами особенно очевидны в автоэлектро нике. У них более высокие продолжительность работы, надежность, КПД, светотехнические характеристики и одновременно малые габариты и энергопотребление. Используемые вначале только как сигнальные лампочки на панели приборов, светодиоды постепенно завоевывают и другие области применения, такие как освещение приборной панели и внутреннего салона автомобиля, указатели направления движения («поворотники»), габаритные огни и сигналы торможения. В скором времени ожидается использование светодиодов нового поколения для ближнего и дальнего света.

Если создается плоский рассеянный осветитель, как, например, при освещении приборной панели, то используется конфигурация множества параллельно подключенных светодиодов. При отказе одного из них уменьшается яркость свечения только маленького участка панели, а не всего светового прибора. Для управления таким набором светодиодов используются специальные микросхемы, например TLC5917 (рис. 5).

Рис. 5. Структурная схема микросхемы TLC5917

С помощью последовательного соединения множества таких микросхем, имеющих последовательные регистры сдвига, можно управлять любым количеством светодиодов. Микросхема включает в себя также схемы обнаружения и защиты от перегрева и короткого замыкания в каждом светодиоде. Максимальный ток через светодиоды устанавливается здесь с помощью внешнего резистора в диапазоне от 5 до 120 мА.

Светодиоды в больших телевизионных экранах

Телевизоры с большими экранами, профессиональные мониторы для графических приложений, коммерческие телевизионные установки для наружного использования являются перспективными направлениями применения большого количества светодиодов. Особое значение здесь имеет одинаковость характеристик светоизлучения, обеспечивающая равномерную яркость и распределение цветов.

Использование микросхем интерфейсов дает возможность управлять каждым отдельным светодиодом, большое количество которых геометрически расположено в виде матрицы. Для того чтобы в современных телевизорах и мониторах достичь наиболее точного распределения белого по всей поверхности экрана, а также наиболее точной цветопередачи изображения, используют новые концепции представления цвета, например динамическую заднюю подсветку (SB – Scanning Backlight).

В больших экранах светодиоды обеспечивают цветовую и яркостную информацию каждой точки (пиксела) изображения. Обычно один пиксел формируют три светодиода (красный, зеленый, синий). В результате появляется необходимость управлять 10000 и более отдельных светодиодов, для чего используются микросхемы интерфейсов. Одним из таких примеров является микросхема TLC5945 (рис. 6).

Рис. 6. Структурная схема микросхемы TLC5945

Для обеспечения необходимой частоты смены изображения, чтобы человеческий глаз мог воспринять его как непрерывное движение, необходимо передавать информацию на светодиоды достаточно быстро. В больших экранах каждый светодиод переключается с частотой, которая по крайней мере не ниже частоты полей (половина от частоты кадров 50 или 60 Гц). Поскольку последовательные интерфейсы разрешают тактовую частоту передачи битов до 30 МГц, примерно можно определить максимальную частоту полей (Гц) по формуле: fп.30.106/193n, где n — число последовательно включенных микросхем TLC5945, каждая из которых имеет 16 выходов. Еще одной особенностью микросхемы TLC5945 является возможность запоминания уровня максимального тока каждого светодиода с помощью встроенных ШИМ-модуляторов. Это необходимо для того, чтобы сравнивать и управлять различием между токами отдельных светодиодов, что позволяет исключить нарушение цветопередачи.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями: