Мигающие светодиоды: назначение, описание. Делаем мигающий светодиод своими руками: простейшие и сложные схемы

На уроках физики в некоторых школах проходят тему о создании , изучают их виды, принципы работы и пробуют самостоятельно создать прибор в лабораторных условиях. В современном мире люди очень часто сталкиваются со светодиодами в повседневной жизни, самым простым примером являются LED-лампочки. Так что же это такое и как сделать светодиод, чтобы он мигал, читайте в нашей статье.

Светодиод – это довольно простой механизм, преобразующий электрический ток в световое излучение. Всего существует два типа:
- Индикаторные – разработаны для декоративного светового эффекта, являются украшениями, используются в разработке гирлянд, баннеров с освещением, в вывесках, электронных игрушках со светящимися элементами.
- Осветительные – используются для увеличения освещения в помещении, то есть это люстры и светильники с LED-цоколями.

Также бывают мигающие и моргающие светодиоды, их можно приобрести в специализированном или же изготовить самостоятельно, у каждого хозяина найдутся необходимые элементы для их создания.

Самый простой способ создания мигающего светодиода

При помощи этого метода получится создать конструкцию при напряжении от 3 до 12 вольт. Как сделать самому мигающий светодиод, рассказано ниже. Для сборки потребуются следующие компоненты:
- Резистор 6.8 – 15 Ом (2 шт).
- Резисторы с сопротивлением 470 – 680 Ом (2 шт).
- Маломощные транзисторы со структурой «n-p-n» (2 шт).
- Электроконденсаторы с ёмкостью 47 – 100 мкФ (2 шт).
- Маломощный светодиод, цвет не имеет значение (1 шт).
- Паяльник, припой и флюс.

Напомним, перед началом работы рекомендуется зачистить выводы всех радиодеталей, а после залудить их. Не забываем о полярности включения электролитических конденсаторов. Ниже приведена схема подключения всех вышеуказанных компонентов. Создав правильную конструкцию напряжение на R2 перестанет доходить до Т2, в это время открытым останется Т3 и R1, именно через них пройдёт ток и дойдёт до светодиода. За счёт того, что подача тока осуществляется циклично, светодиод будет мигающий.

Метод создания моргающего светодиода на 5 вольт

Для создания данной модели понадобиться все вышеуказанные компоненты, а также одна обычная пальчиковая батарейка. Ниже предоставлена элементарная схема сборки.

В данной системе подключения имеются несколько цепочек заряда конденсаторов – это R1C1R2 и R3C2R2. После того, как С1 и С2 имеют необходимый заряд они открываются, второй конденсатор соединён с батарейкой. Их суммарное напряжение проходит через Т2 и проникает в светодиод, за счёт этого он начинает светиться, как только напряжение исчезает он тухнет, а С1 и С2 теряют энергию. Как только напряжение к ним возвращается, происходит новый круг подачи тока в светодиод, и он снова начинает светиться. Таким образом, за счёт батарейки и небольших познаний физики, можно в домашних условиях создать моргающий светодиод.

Мигалка на светодиоде

Взглянув на эту схему, любой человек хоть не много понимающий в механике найдёт сразу две ошибки. Первая заключается в том, что эмиттер и коллектор подключены не правильно, а вот вторая это «висящая» база. Несмотря на две технические особенности светодиод будет работать. Точка соединения КТ315 служит динистором, за счёт того, что в нём накапливается много напряжения, он отдаёт её транзистору, а тот, в свою очередь, открывается. Затем ток направляется к светодиоду и происходит свечение. По мере отступления напряжения он угасает. Далее всё происходит циклично.

В данной статье указаны сразу несколько методов создания мигающих светодиодов. Благодаря этому, можно легко починить игрушку ребёнка, освещение в доме и новогоднюю гирлянду. Углубив свои познания в технике, создание светодиодов можно применить в других механизмах, например в разработке светового сигнала при открытии или не полном закрытии дверцы холодильника, если в подъезде темно, то подобная мигающая конструкция поможет гостям найти звонок или выключатель.

Продвинутые техники могут создать сигнальный поворотник для велосипеда, это поможет пешеходам узнать, в каком направлении будет двигаться транспортное средство. В общем, мест для применения моргающих светодиодов огромное количество. Для их применения нужны элементарные познания, необходимые материалы и умелые руки!

Одной из самых простых схем в любительской радиоэлектронике является светодиодная мигалка на одном транзисторе. Ее изготовление под силу любому новичку, у которого есть минимальный набор для пайки и полчаса времени.

Рассматриваемая схема хоть и отличается простотой, однако, она позволяет наглядно увидеть лавинный пробой транзистора, а также работу электролитического конденсатора. В том числе, путем подбора емкости можно легко изменять частоту мигания светодиода. Экспериментировать также можно с входным напряжением (в небольших диапазонах), которое тоже влияет на работу изделия.

Устройство и принцип работы

• источник питания;
• сопротивление;
• конденсатор;
• транзистор;
• светодиод.

Необходимые материалы и радиодетали

• паяльник;
• канифоль;
• припой;
• резистор на 1 кОм;
• конденсатор емкостью 470-1000 мкФ на 16 В;
• транзистор КТ315 или его более современный аналог;
• классический светодиод;
• простой провод;
• источник питания на 12 В;
• спичечный коробок (необязательно).

Последовательность сборки мигалки

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.

Готовые мигающие светодиоды и схемы с их использованием

Среди многообразия готовых мигающих светодиодов, наиболее распространены изделия в 5-ти мм корпусе. Помимо готовых одноцветных мигающих светодиодов, существуют двухвыводные экземпляры с двумя или тремя кристаллами разного цвета. У них в одном корпусе с кристаллами встроен генератор, который работает на определенной частоте. Он выдает одиночные чередующиеся импульсы на каждый кристалл по заданной программе. Скорость мерцания (частота) зависит от заданной программы. При одновременном свечении двух кристаллов мигающий светодиод выдает промежуточный цвет. Вторыми по популярности являются мигающие светоизлучающие диоды, управляемые током (уровнем потенциала). То есть, чтобы заставить мигать светодиод данного типа нужно менять питание на соответствующих выводах. Например, цвет излучения двуцветного красно-зелёного светодиода с двумя выводами зависит от направления протекания тока.

Трёхцветный (RGB) мигающий светодиод с четырьмя выводами имеет общий анод (катод) и три вывода для управления каждым цветом отдельно. Эффект мигания достигается путём подключения к соответствующей системе управления.

Смастерить мигалку на основе готового мигающего светодиода достаточно легко. Для этого потребуется батарейка CR2032 или CR2025 и резистор на 150–240 Ом, который следует припаять на любой вывод. Соблюдая полярность светодиода, контакты подключаются к батарейке. Светодиодная мигалка готова, можно наслаждаться визуальным эффектом. Если использовать батарейку типа «крона», основываясь на законе Ома, следует подобрать резистор большего сопротивления.

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 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 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

Устройство и параметры мигающих светодиодов

М игающий светодиод (МСД ) представляет собой светодиод со встроенным интегральным генератором импульсов с частотой вспышек 1,5 – 3 Гц. Многие, наверное, видели такие светодиоды на прилавках магазинов радиодеталей.

Есть мнение, что с практической точки зрения, мигающие светодиоды бесполезны и могут быть заменены более дешёвой альтернативой – обычными индикаторными светодиодами, которые стоят дешевле.

Возможно, такой взгляд на мигающие светодиоды имеет право на жизнь, но хотелось бы сказать несколько слов в защиту мигающего светодиода.

М игающий светодиод , по сути, представляет завершенное функциональное устройство, которое выполняет функцию световой сигнализации (привлечения внимания). Отметим то, что мигающий светодиод по размерам не отличается от рядовых индикаторных светодиодов.

Несмотря на компактность в мигающий светодиод входит полупроводниковый чип-генератора и некоторые дополнительные элементы. Если выполнить генератор импульсов на стандартных элементах с использованием обычного индикаторного светодиода, то конструктивно такое устройство имело бы куда большие размеры. Также стоит отметить то, что мигающий светодиод довольно универсален – напряжение питания такого светодиода может лежать в пределах от 3 до 14 вольт – для высоковольтных, и от 1,8 до 5 вольт для низковольтных экземпляров.

Перечислим отличительные качества мигающих светодиодов.

Малые размеры.

Компактное устройство световой сигнализации

Широкий диапазон питающего напряжения (вплоть до 14 вольт)

Различный цвет излучения. В некоторых вариантах мигающих светодиодов могут быть встроены несколько (обычно – 3) разноцветных светодиода с разной периодичностью вспышек.

Применение мигающих светодиодов оправдано в компактных устройствах, где предъявляются высокие требования к габаритам радиоэлементов и электропитанию – мигающие светодиоды очень экономичны, т.к электронная схема МСД выполнена на МОП структурах.
Мигающий светодиод может с лёгкостью заменить целый функциональный узел.

Условное графическое обозначение мигающего светодиода на принципиальных схемах ничем не отличается от обозначения обычного светодиода за исключением того, что линии стрелок – пунктирные и символизируют мигающие свойства светодиода.

Разберёмся подробнее в конструкции мигающего светодиода.

Если взглянуть сквозь прозрачный корпус мигающего светодиода, то можно заметить, что конструктивно он состоит из двух частей. На основании катодного (отрицательного вывода) размещён кристалл светоизлучающего диода.

Чип генератора размещён на основании анодного вывода.

Посредством трёх золотых проволочных перемычек соединяются все части данного комбинированного устройства.

Чип генератора состоит из высокочастотного задающего генератора – он работает постоянно - частота его по разным оценкам колеблется около 100 кГц . Совместно с ВЧ-генератором работает делитель на логических элементах, который делит высокую частоту до значения 1,5 – 3 Гц .
Применение высокочастотного генератора совместно с делителем частоты связано с тем, что для реализации низкочастотного генератора требуется использование конденсатора с большой ёмкостью для времязадающей цепи.

В микроэлектронике для создания конденсатора ёмкостью несколько микрофарад потребовалось бы использование большей площади полупроводника для создания обкладок конденсатора , что с экономической стороны нецелесообразно.

Чтобы не расходовать площадь подложки полупроводника на создание конденсатора большой ёмкости инженеры пошли на хитрость. Высокочастотный генератор требует небольшой ёмкости конденсатора во времязадающей цепи, поэтому и площадь обкладок минимальна.

Для приведения высокой частоты до значения 1-3 Гц используются делители на логических элементах, которые легко разместить на небольшой площади полупроводникового кристалла.

Кроме задающего ВЧ-генератора и делителя на полупроводниковой подложке выполнен электронный ключ и защитный диод . У мигающих светодиодов, рассчитанных на напряжение питания 3-12 вольт, также встраивается ограничительный резистор . У низковольтных МСД ограничительный резистор отсутствует. Защитный диод необходим для предотвращения выхода из строя микросхемы при переполюсовке питания.

Для надёжной и долговременной работы высоковольтных МСД, напряжение питания желательно ограничить на уровне 9 вольт. При увеличении напряжения возрастает рассеиваемая мощность МСД, а, следовательно, и нагрев полупроводникового кристалла. Со временем чрезмерный нагрев может привести к быстрой деградации мигающего светодиода.

На примере мигающего светодиода L-816BID фирмы Kingbright рассмотрим основные параметры мигающих светодиодов.

Частота вспышек светодиода L-816BID непостоянна и изменяется в зависимости от напряжения питания .

Как видно из графика с увеличением питающего напряжения (forward voltage ) частота вспышек светодиода L-816BID уменьшается c 3 Гц (Hz) при напряжении питания 3,5 вольт, до 1,5 Гц при 14.

Зависимость прямого тока (forward current ), протекающего через светодиод L-816BID , от приложенного постоянного прямого напряжения (forward voltage ) показана на графике. Из графика видно, что максимальный потребляемый ток – 44 mA (0,044 A). Минимальный потребляемый ток составляет 8 mA.

Безопасно проверить исправность мигающего светодиода, например, при покупке, можно с помощью батарейки на 4,5 вольта и последовательно включенного совместно со светодиодом резистора сопротивлением 51 Ом, мощностью не менее 0,25 Вт.

Цоколёвка выводов мигающих светодиодов аналогична цоколёвке обычных светодиодов. Длинный вывод – анод (+), более короткий – катод (-).

Представляю 3 схемы мигалок и 2 схемы цветомузыки. Первая - на 2 светодиода, остальные для одного.

Транзисторы КТ209М pnp типа. Можно использовать и npn с изменением полярности питания, светодиодов и конденсаторов.

В интернете есть подобные схемы симметричного мультивибратора, где транзисторы соединены эмиттерами, а коллекторы вверху, например, как в этой схеме звукового генератора: Схема собрана на пластиковой карточке.

Вторая схема состоит из двух транзисторов pnp и npn, одного резистора, конденсатора и светодиода. Питается от двух аккумуляторов AA, как и все схемы этого обзора. Транзисторы: КТ3107И и КТ3102Б (а может быть Л(И) - цвет не однозначный), также тёмно-зелёная точка почему-то на округлой стороне транзистора, а не на плоской, как указано во всех справочниках.

Для просмотра в большем размере нужно нажать на ссылку с названием видео, или на кнопку YouTube во время проигрывания!

В третьей схеме добавлен второй резистор. Параметры мигания во всех схемах можно настраивать изменением ёмкость конденсаторов и сопротивления резисторов.

Для просмотра в большем размере нужно нажать на ссылку с названием видео, или на кнопку YouTube во время проигрывания!

Светодиод мигает под музыку из компьютера или любого другого музыкального устройства. Подключается к одному из двух звуковых каналов. В схеме используется NPN транзистор С9014, резистор 10 кОм, мощный светодиод 3 Вт. Питается от литиевого аккумулятора напряжением 3,7 В.

Вместо аккумулятора можно использовать 5 Вольт из блока питания системника. Яркость изменяется подбором сопротивления резистора, напряжения питания и громкости на компьютере.

Для просмотра в большем размере нужно нажать на ссылку с названием видео, или на кнопку YouTube во время проигрывания!

На видео используется мощный светодиод с допустимым максимальным током 700 мА при падении напряжения 4 В. Поэтому, если взять обычный светодиод с током 20 мА, то важно не допустить сильного превышения этого значения тока.

Вторая схема цветомузыки, на мой взгляд менее удачная, но, может быть кому-то пригодится. Публикую фото, с подписанными значениями деталей. Сопротивление резистора и ёмкость конденсатора можно менять.

Новые статьи добавлены на второй сайт, на который можно перейти через кнопку "Спектроскопия" в меню сайта!