Мигающий светодиод: как сделать, подключить и где применять

Моргающий световой сигнал находит широкое применение – от особого режима работы фонарей до индикации сложной аппаратуры. В его основе все чаще используется мигающий светодиод, как надежная и долговечная альтернатива любым другим видам светоисточников.

Рассмотрим, каков его принцип действия, какие готовые решения подобного прибора доступны сегодня на рынке, как сделать, чтобы лед-элемент, функционирующий в обычном режиме, стал работать в мерцающем ритме, какова общая сфера их применения, а также как своими руками на их основе изготовить гирлянды и бегущие огни.

Принцип действия

Светодиод с мигающим световым излучением – это стандартный лэд-кристалл, в электрическую схему питания которого включены задающие режим функционирования емкость и резистор. Внешне он ничем не отличается от обычных аналогов. При этом механизм его работы на уровне процессов, происходящих в электрической цепи, сводится к следующему:

1. При подаче тока на резистор R накапливается заряд и напряжение в конденсаторе С.
2. При достижении его потенциала 12 вольт образуется пробой в p-n-границе в транзисторе. Это повышает проводимость, что и инициирует производство светового потока лед-кристаллом.
3. Когда напряжение снижается, транзистор снова становится закрытым и процесс начинается заново.

Все модули такой схемы функционируют на единой частоте.

Простой способ

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.

Три красных светодиода.

Моргающий светодиод

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.

Создание мигающего светодиода.

Мигалка

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 таблице приведены основные параметры серийно выпускаемых МСД, взятые из Интернет – файлов Datasheet.

Таблица основных параметров серийно выпускаемых мигающих светодиодов.

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.

Будет интересно Схема подключения проходного двухклавишного выключателя

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!

Готовые мигающие светодиоды

Мигающие светодиоды от различных производителей по сути представляют собой функционально завершенные, готовые к применению в различных областях схемы. По внешним параметрам они мало чем отличаются от стандартных лед-устройств. Однако в их конструкцию внедрена схема генераторного типа и сопутствующих ему элементов.

Среди главных преимуществ готовых мигающих светодиодов выделяются:

1. Компактность, прочность корпуса, все компоненты в одном корпусе.
2. Большой диапазон напряжения питающего тока.
3. Многоцветное исполнение, широкое разнообразие ритмов переключения оттенков.
4. Экономичность.

Совет! Простейший мигающий светодиод можно сделать, если соединить в одну цепочку соблюдая правила полярности led-кристалл, CR-батарейку и резистор 160-230 Ом.

Схемы использования

Самый простой вариант схемы, выпускаемых сегодня мигалок на базе светодиодов, изготовление которых возможно своими силами радиолюбителям, включает:

1. Транзистор малой мощности.
2. Конденсатор полярного типа на 16 вольт и 470 микрофарад.
3. Резистор.
4. Лед-элемент.

При накоплении заряда осуществляется лавинообразный его пробой с открытием транзисторного модуля и свечением диода. Устройство такого типа часто используется в елочной гирлянде. Недостатком схемы является необходимость применения особого источника питания.

Мигалки на транзисторах

Самый простой вариант – светодиодная мигалка на одном транзисторе. Из схемы видно, что база транзистора висит в воздухе. Такое нестандартное включение позволяет ему работать как динистор.

Светодиодная мигалка на одном транзисторе

При достижении порогового значения возникает пробой структуры, открытие транзистора и разрядка конденсатора на светодиод. Такая простая мигалка на транзисторе может найти применение в быту, например, в небольшой елочной гирлянде. Для ее изготовления понадобятся вполне доступные и недорогие радиоэлементы. Светодиодная мигалка, сделанная своими руками, придаст немного шарма пушистой новогодней красавице.

Можно собрать похожее устройство уже на двух транзисторах, взяв детали из любой радиоаппаратуры, отслужившей свой срок. Схема мигалки приведена на рисунке.

Схема мультивибратора на двух транзисторах для простой мигалки

• резистор R = 6,8–15 кОм – 2 штуки;
• резистор R = 470–680 Ом – 2 штуки;
• транзистор n-p-n-типа КТ315 Б – 2 штуки;
• конденсатор C = 47–100 мкФ – 2 штуки;
• маломощный светодиод или светодиодная лента.

Диапазон рабочего напряжения 3–12 вольт. Подойдет любой источник питания с такими параметрами. Эффект мигания в данной схеме достигается поочередным зарядом и разрядом конденсаторов, влекущим за собой открытие транзисторов, в результате чего появляется и исчезает ток в цепи светодиода.

Светодиоды с миганием можно получить, подключив выводы к нескольким разноцветным элементам. Встроенный генератор выдает поочередно импульсы на каждый цвет. Частота моргающего импульса зависит от заданной программы. Таким веселым миганием можно порадовать ребенка, если установить устройство в детскую игрушку, например, машинку.

Неплохой вариант получится, если взять трехцветный мигающий светодиод, имеющий четыре вывода (один общий анод или катод и три вывода управления цветом).

Еще один простой вариант, для сборки которого понадобятся батарейки типа CR2032 и резистор сопротивлением от 150 до 240 Ом. Мигающий светодиод получится, если последовательно соединить все элементы в одной схеме, соблюдая полярность.

Мигающий светодиод

Если получается собрать веселые огоньки по простейшей схеме, можно перейти к более сложной конструкции.

Схема мигалки на светодиодах

Данная схема мигалки на светодиодах работает следующим образом: при подаче напряжения на R1 и заряжении конденсатора С1, на нем растет напряжение. После того как оно достигнет 12 В, происходит пробой p-n-перехода транзистора, что увеличивает проводимость и вызывает свечение светодиода. При падении напряжения транзистор закрывается, и процесс идет сначала. Все блоки работают примерно на одной частоте, если не учитывать небольшую погрешность. Схему мигалки на светодиодах с пятью блоками можно собрать на макетной плате.

Макет мигалки на транзисторах

Источник

Обычные светодиоды

Стандартный не мигающий светодиод дает яркое равномерное освещение и характеризуется малым потреблением электроэнергии. Наряду с такими качествами, как долговечность, компактность, энергоэффективность и широкий диапазон температур свечения это делает его вне конкуренции среди прочих искусственных источников света. На базе таких led-элементов и собирается схема мерцающих светильников. Рассмотрим, по какому принципу они изготавливаются.

Как сделать чтобы светодиоды мигали

Мигалка на светодиоде может быть собрана на базе одной из выше представленных схем. Соответственно нужно будет приобрести компоненты, описанные выше. Они необходимы для функционирования того или иного варианта. При этом для сборки потребуется паяльник, припой, флюс и другие необходимые комплектующие для пайки.

Сборка цепочки мигающих светодиодов предваряется обязательным лужением выводных контактов всех соединяемых элементов. Также нельзя забывать о соблюдении правил полярности, особенно при включении конденсаторов. Готовый светильник будет выдавать мерцание с частой около 1,5 Гц или что тоже самое порядка 15 импульсов каждый 10-секундный отрезок времени.

Схемы мигалок на их основе

Чтобы происходили элементарные заданные определенной периодичностью вспышки света, требуется пара транзисторов типа C945 или аналоговых элементов. Для первого варианта коллектор размещается в центре, а у второго – по середине располагается база. Один или пара мигающих светодиодов изготавливается по обычной схеме. При этом частотность вспышек задается наличием в цепочке конденсаторов С1 и С2.

В такую систему допустимо внедрение одновременно нескольких лед-кристаллов при монтаже достаточно мощного транзистора pnp-типа. При этом мигающими светодиоды делаются при соединении их контактов с разноцветными элементами, поочередность вспышек задается генераторным модулем, а частотность – заданными программными настройками.

Проект “Мигалка”

Давайте попробуем сделать проект посложнее. Добавим два светодиода, которые будут мигать поочередно.

Вам понадобится:

• Плата Arduino Uno или Nano
• Макетная плата
• Два резистора 220 Ом
• Два светодиода. Если есть возможность, лучше взять синий и красный.
• Провода для соединения.

Сложность: простой проект.

Что мы узнаем:

• Как подключить светодиод к ардуино.
• Как изменить стандартную программу мигалки.
• Повторим процедуру загрузки скетча в микроконтроллер.

Принцип подключения при этом не меняется. Мы используем два пина платы контроллера для соединения со светодиодами – 13 и 12. Можно использовать следующую схему:

Схема подключения светодиодов проекта Мигалка

Положительные контакты светодиода соединяем с цифровыми пинами, отрицательные – с GND.

Программирование мигалки

В скетч с мигающим светодиодом нам надо будет внести определенные изменения. Алгоритм действий таков:

• Включаем синий светодиод
• Ждем какое-то время (1 секунду)
• Выключаем синий светодиод и одновременно включаем красный
• Ждем какое-то время (1 секунду)
• Повторяем еще раз

Попробуйте написать программу самостоятельно, основываясь на опыте, полученном из предыдущего проекта. Если возникнут сложности, можно обратиться к примеру далее по тексту.

// Этот блок команд выполняется один раз void setup() { pinMode(13, OUTPUT); // Эти строчки нужны для того, чтобы оба светодиода светились ярко pinMode(12, OUTPUT); } // Этот блок команд выполняется постоянно void loop() { digitalWrite(13, HIGH); // Включение синего светодиода digitalWrite(12, LOW); // Выключение красного светодиода delay(1000); // Задержка digitalWrite(13, LOW); // Выключение синего светодиода digitalWrite(12, HIGH); // Включение красного светодиода delay(1000); // Задержка }

В этой программе нам опять встречается блок команд loop. В нем мы выполняем включение и выключение пинов с помощью digitalWrite. Никаких сложностей это вызвать не должно.

Давайте поговорим более подробно о блоке setup. Мы видели его и в прошлом примере. Внутри setup обычно располагаются команды инициализации, которые запускаются только один раз, в момент подключения контроллера к питанию.

В примерах с мигалками мы устанавливаем пины в нужный режим – OUTPUT. В этом режиме мы работаем с внешними устройствами, получающими питание с данного пина ардуино. Например, наш светодиод ничего не передает в плату, он использует пин 13 для того, чтобы включиться. Поэтому мы устанавливаем режим OUTPUT – “на выход”. По умолчанию все пины находятся в режиме INPUT, оптимальном для подключения датсиков. Более подробную информацию вы можете найти в описании функции pinMode.

Надеемся, процедура проверки скетча и прошивки контроллера не вызвала каких-то трудностей. Запустите программу и вы увидите, как весело перемигиваются светодиоды на плате. Поздравляем с написанием своих первых проектов на Ардуино!

Область применения

Светодиоды, функционирующие в мигающем ритме, применяются в различных областях:

1. В развлекательной сфере, в игрушках, для украшения декора, в качестве гирлянд.
2. Как индикация в бытовых и промышленных приборах.
3. Светосигнализирующих устройствах.
4. В элементах рекламы, вывесках.
5. Информационных табло.

Важно! Светодиоды, излучающие свет в мигающем заданном ритме, применяются не только в видимом диапазоне спектра, но также в инфракрасном и ультрафиолетовом сегментах. Область их назначения – системы автоматизации и дистанционного управления различной техники – отоплением, вентиляцией, бытовыми приборами.

Что нужно для изготовления

Можно купить готовый светодиод, который при подаче питающего напряжения начнет мигать. В таком приборе, помимо обычного p-n перехода, имеется встроенная электронная схема, выполненная по следующему принципу:

Устройство мигающего светодиода.

Основой прибора служит задающий генератор. Он вырабатывает импульсы с относительно высокой частотой – несколько килогерц или десятков килогерц. Рабочая частота определяется параметрами цепочки RC. Емкость и сопротивление конструктивные – ими служат элементы устройства светодиода. Таким способом большую емкость получить не удается без существенного увеличения габаритов прибора. Поэтому произведение RC невелико, и работа на высоких частотах – вынужденная мера. При частоте в несколько килогерц человеческий глаз не различает мигание светодиода, и воспринимает его как постоянное свечение, так что вводится дополнительный элемент – делитель частоты. Последовательным делением он снижает частоту до нескольких герц (зависит от напряжения питания). Такое решение по массогабаритным показателям выгоднее применения конденсатора с большой емкостью. Наименьшее напряжение питания готового мигающего светодиода — около 3,5 вольт.

Как сделать гирлянду из светодиодов

Для изготовления гирлянды, периодически мигающей с заданным ритмом, потребуются следующие компоненты и набор инструмента:

1. Светодиоды на 20 мАч.
2. Проводка площадью сечения 0,5-0,25 мм2.
3. Трансформатор на 6 вольт.
4. Резистор на 100 Ом.
5. Паяльная станция с наконечником небольшого сечения, припой, канифоль.
6. Нож с острым лезвием.
7. Герметик на силиконовой основе.
8. Фломастер.

Алгоритм сборки:

1. Определиться точно с промежутками между мигающими элементами.
2. Подготовить провод и обозначить фломастером отметины под светодиоды.
3. На местах отметок сделать срезы изоляции острым ножом.
4. Далее на оголенные участки нанести канифоль с припоем.
5. Припаять электроды диодов к этим местам.
6. Нанести силиконовый герметик на оголенные участки для обеспечения электроизоляции.

По завершении подсоединяется блок питания и обычный резистор. Устройство включается в сеть и проверяется на работоспособность.

Совет! При изготовлении гирлянд нужно учитывать, что исключительно последовательный характер соединения светодиодов в цепи будет обеспечивать свойственный им мигающий эффект.

Принципиальная схема

Если же единственное место возможного питания – электросеть, то можно мигающий светодиод подключить по очень хорошо зарекомендовавшей себя схеме, показанной на рисунке. На резисторах R1-R3 падает избыточное напряжение. Резисторов три по 75 кОм, а не один на 220 кОм потому что желательно сделать линию длиннее, чтобы гарантировано избежать пробоя. Диод VD1 служит выпрямителем. Конденсатор С1 – накопительный. Теперь самое интересное, – в схеме есть стабилитрон VD1. В принципе, если бы светодиод HL1 был бы не мигающем надобности в этом стабилитроне не было бы, как и в резисторе R4.

Но НИ – мигающий светодиод. Потому в те моменты времени когда он гаснет его сопротивление сильно возрастает и, соответственно, возрастает и падающее на нем напряжение. Если не будет стабилитрона VD1 прямое напряжение на НИ в момент его гашения достигнет 300V и может быть даже больше. Что приведет к выходу его из строя. Здесь же есть стабилитрон, который ограничит напряжение на светодиоде в те моменты, когда он будет погашен.

Напряжение стабилизации стабилитрона совсем не обязательно должно быть12V. Стабилитрон может быть на любое напряжение, которое нормально выдерживает светодиод в погашенном состоянии. Но не ниже его прямого напряжения в горящем состоянии. То есть, где-то от ЗV до 30V. Практически любой стабилитрон на любое напряжение в этих пределах. Соответственно, конденсатор С1 должен быть на напряжение не ниже напряжения стабилитрона.

Резистор R4 нужен для того, чтобы ограничить ток разрядки конденсатора через светодиод в момент его зажигания. В принципе, можно обойтись и без него, но велика вероятность что светодиод долго не прослужит. Так что R4 здесь на всякий случай. Особенно актуален R4 при использовании стабилитрона на напряжение у верхнего предела (до 30V). Потому что чем выше это напряжение, тем будет больше бросок тока в момент зажигания светодиода.

Будет интересно Катушка тесла (Трансформатор) самостоятельная сборка собственными силами

Основные выводы

Мигающий светодиод – это стандартный лед-элемент, оснащенный для специфического ритмичного свечения резистором и конденсатором, работающий по следующему принципу:

1. Поступающий ток накапливает заряд на резисторе.
2. По достижении заданного потенциала происходит пробой в p-n-переходе транзистора – ток проходит, светодиод вспыхивает.
3. По мере снижения заряда транзистор закрывается и процесс повторяется.

Схема распространенного мигающего самодельного светодиода может включать один или пару транзисторов. При самостоятельной их сборке нужно заранее подготовить все необходимые компоненты и требуемые в ходе работы инструменты. Область применения мерцающих лед-светильников огромна – от игрушек и гирлянд до сигнализации, индикации и систем дистанционного управления.

Если вы знаете, как другим способом собрать схему мигающего светодиода, обязательно поделитесь полезной информацией в комментариях.

Предыдущая

СветодиодыВиды и важные характеристики светодиодных светильников для внутреннего освещения

Следующая

СветодиодыПонижающий трансформатор на 12 В: как выбрать и правильно подключить

Сборка сигнализации своими руками

Определившись с тем, как устроены мигающие светодиоды, как они работают, и почему мигают, можно приступить непосредственно к монтажу.

Для сборки потребуется 2 гибких многожильных проводка небольшого диаметра. Предпочтительнее выбирать кабели разного цвета, чтобы иметь возможность отличать их при подключении к автомобильной проводке.

Далее нужно тщательно заизолировать места пайки при использовании обычного или термоусадочного кембрика.

Когда резистор и оба провода закреплены, можно поместить схему в толстую полимерную трубку. Окончательный этап монтажа сигнализации своими руками – подключение проводов к «+» и «-» цепи питания автомобиля. Если все мигает как надо, мигалку на светодиодах можно считать удачной.

Сборка схем своими руками на базе светодиодов пользуется огромной популярностью среди автолюбителей. Почему? Диоды дают огромные возможности для тюнинга. Замена любого освещения, внутренней подсветки и многое другое.

Срок службы отремонтированной лампы

Как долго проработает такая лампочка с “шунтированным” светодиодом?

Все будет зависеть от двух факторов. Во-первых, какое напряжение у вас в сети (нормальное, повышенное (>230V) или пониженное).

Во-вторых, где стоит эта лампочка. Если это коридор, туалет, подсобка, сарай и т.п., где она включается на непродолжительное время, то лампа может спокойно прослужить несколько месяцев.

Если это зал, спальня, кухня, то здесь речь идет о гораздо меньшем сроке.

Есть мнение, что отсутствующий элемент вызовет повышение тока во всей цепочке. Что зачастую на самом деле и происходит.

А это уже приводит к последовательному выходу из строя остальных светодиодов один за другим.

Но если драйвер в лампе выполнен качественно и имеет хороший импульсный стабилизатор тока, то работоспособность лампочки будет поддерживаться очень долгое время.

Вот вам наглядное сравнение силы тока в “зашунтированной” лампе…

и в лампе, где вместо сгоревшего светодиода были впаяны несколько добавочных резисторов, которые как раз и должны были снизить ток.

Как видите, разницы практически не наблюдается. Думаете стоит подобным образом заморачиваться и беспокоиться о меньшем сроке службы?

Но опять же повторимся, это только при наличии хорошего драйвера.

При классической дешевой схеме питания светодиодной лампы на гасящем конденсаторе, срок службы сокращается в разы.

Стабилизация тока в таких лампах очень условная.

Необходимые материалы и радиодетали

Чтобы собрать светодиодную мигалку своими руками, работающую от источника питания с напряжением 12 В, понадобится следующее:

• 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).

Последний компонент выступает в роли корпуса, хотя собрать схему можно и без него. В качестве альтернативы можно использовать монтажную плату. Навесной монтаж, описанный далее, рекомендуется для начинающих радиолюбителей. Такой способ сборки позволяет быстрее сориентироваться в схеме и сделать все правильно с первого раза.

Ремонт шунтированием

Проще всего это сделать при помощи капельки олова. Кто-то припаивает сюда тоненький проводок или даже накладывает кусочек фольги.

Но все это сложнее и менее надежно.

Поэтому берете паяльник, подносите олово и капаете на место, где раньше стоял светодиод.

А если нет под рукой паяльника, что делать в этом случае?

Возьмите олово, которое продается в виде тонкой проволоки на катушке, разогрейте его “реактивной” газовой зажигалкой и капните на контактную площадку.

Если нет в наличии ни паяльника, ни олова, можно попробовать капнуть токопроводящий клей.

Весь ремонт со вскрытием лампы займет у вас не более 5 минут. Для проверки работоспособности можете не ставить колбу на место, а прямо так вкрутить лампочку в патрон и включить свет.

Особой разницы в свечении вы даже не заметите.