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 (-).

Answer

Lorem Ipsum is simply dummy text of the printing and typesetting industry. Lorem Ipsum has been the industry"s standard dummy text ever since the 1500s, when an unknown printer took a galley of type and scrambled it to make a type specimen book. It has survived not only five http://jquery2dotnet.com/ centuries, but also the leap into electronic typesetting, remaining essentially unchanged. It was popularised in the 1960s with the release of Letraset sheets containing Lorem Ipsum passages, and more recently with desktop publishing software like Aldus PageMaker including versions of Lorem Ipsum.

Продолжая рубрику статьей для начинающих радиолюбителей, хочу поделится схемой простейшего звукового генератора, который можно построить всего на двух компонентах. Эта схема предназначена для демонстрации принципа работы мигающего светодиода. Как уже догадались, один из компонентов - мигающий светодиод, второй компонент - громкоговоритель.

Мигающий светодиод можно использовать буквально любой, цвет и размеры не имеют значения. Мигающий светодиод у нас будет играть роль задающего генератора. Обычно, частота миганий таких светодиодов 1-4 Герц. Диапазон питающих напряжений 2-4 вольт, на практике светодиод отлично работает и от более высокого напряжения, поскольку это не просто светодиод. В него встроен чип, который работает на определенной частоте, что-то вроде низкочастотного мультивибратора. Схема не содержит дополнительных компонентов и может быть изготовлена за несколько секунд.

В качестве звукового излучателя можно использовать любую ВЧ головку или пьезоизлучатель (но эффект получается более хорошим, если использовать высокочастотные головки). Можно использовать динамические головки любой мощности и с любым сопротивлением катушки.

Источником питания может служить один аккумулятор от мобильного телефона или две пальчиковые батарейки. Вся схема из себя представляет последовательное включение мигающего светодиода и ВЧ динамической головки. При подаче питания схема может не заработать. В таком случае нужно менять полярность питания.

Светодиод будет мигать с определенной частотой, этим подавая кратковременные импульсы на катушку динамической головки. Мы получим эффект, который более похож на тиканье настенных часов. Такой простейший звуковой генератор может быть использован в самых разных электронных игрушках (музыкальные шкатулки, простейшие сигнализации и т.п.). Если дополнить конструкцию кнопкой, то можно получить простейший дверной звонок. Конечно, сигнал, который поступает на динамическую головку достаточно слаб, но его можно усилить применением простого усилителя мощности низкой частоты. Такая система может быть использована в качестве сигнализатора уровня воды, влажности и даже радиации. Устройство не только излучает звуковой сигнал, не нужно забыть о мигающем светодиоде, который играет роль генератора. Такая простая конструкция имеет полное право называться свето-звуковым генератором. Светодиод может быть заменен простым мультивибратором. Применение последнего даст нам возможность регулировать частоту генерируемых импульсов.

С микросхемой NE555 (аналог КР1006) знаком каждый радиолюбитель. Её универсальность позволяет конструировать самые разнообразные самоделки: от простого одновибратора импульсов с двумя элементами в обвязке до многокомпонентного модулятора. В данной статье будет рассмотрена схема включения таймера в режиме генератора прямоугольных импульсов с широтно-импульсной регулировкой.

Схема и принцип её работы

С развитием мощных светодиодов NE555 снова вышла на арену в роли регулятора яркости (диммера), напомнив о своих неоспоримых преимуществах. Устройства на её основе не требуют глубоких знаний электроники, собираются быстро и работают надёжно.

Известно, что управлять яркостью светодиода можно двумя способами: аналоговым и импульсным. Первый способ предполагает изменение амплитудного значения постоянного тока через светодиод. Такой способ имеет один существенный недостаток - низкий КПД. Второй способ подразумевает изменение ширины импульсов (скважности) тока с частотой от 200 Гц до нескольких килогерц. На таких частотах мерцание светодиодов незаметно для человеческого глаза. Схема ШИМ-регулятора с мощным выходным транзистором показана на рисунке. Она способна работать от 4,5 до 18 В, что свидетельствует о возможности управления яркостью как одного мощного светодиода, так и целой светодиодной лентой. Диапазон регулировки яркости колеблется от 5 до 95%. Устройство представляет собой доработанную версию генератора прямоугольных импульсов. Частота этих импульсов зависит от ёмкости C1 и сопротивлений R1, R2 и определяется по формуле: f=1/(ln2*(R1+2*R2)*C1), Гц

Принцип действия электронного регулятора яркости заключается в следующем. В момент подачи напряжения питания начинает заряжаться конденсатор по цепи: +Uпит – R2 – VD1 –R1 –C1 – -U пит. Как только напряжение на нём достигнет уровня 2/3U пит откроется внутренний транзистор таймера и начнется процесс разрядки. Разряд начинается с верхней обкладки C1 и далее по цепи: R1 – VD2 –7 вывод ИМС – -U пит. Достигнув отметки 1/3U пит транзистор таймера закроется и C1 вновь начнет набирать ёмкость. В дальнейшем процесс повторяется циклически, формируя на выводе 3 прямоугольные импульсы.

Изменение сопротивления подстроечного резистора приводит к уменьшению (увеличению) времени импульса на выходе таймера (вывод 3), и как следствие, уменьшается (увеличивается) среднее значение выходного сигнала. Сформированная последовательность импульсов через токоограничивающий резистор R3 поступает на затвор VT1, который включен по схеме с общим истоком. Нагрузка в виде светодиодной ленты или последовательно включенных мощных светодиодов включается в разрыв цепи стока VT1.

В данном случае установлен мощный MOSFET транзистор с максимальным током стока 13А. Это позволяет управлять свечением светодиодной ленты длиной в несколько метров. Но при этом транзистору может потребоваться теплоотвод.

Блокирующий конденсатор C2 исключает влияние помех, которые могут возникать по цепи питания в моменты переключения таймера. Величина его ёмкости может быть любой в пределах 0,01-0,1 мкФ.

Плата и детали сборки регулятора яркости

Односторонняя печатная плата имеет размер 22х24 мм. Как видно из рисунка на ней нет ничего лишнего, что могло бы вызвать вопросы.

После сборки схема ШИМ-регулятора яркости не требует наладки, а печатная плата легка в изготовке своими руками. В плате, кроме подстроечного резистора, используются SMD элементы.

• DA1 – ИМС NE555;
• VT1 – полевой транзистор IRF7413;
• VD1,VD2 – 1N4007;
• R1 – 50 кОм, подстроечный;
• R2, R3 – 1 кОм;
• C1 – 0,1 мкФ;
• C2 – 0,01 мкФ.

Транзистор VT1 должен подбираться в зависимости от мощности нагрузки. Например, для изменения яркости одноваттного светодиода достаточно будет биполярного транзистора с максимально допустимым током коллектора 500 мА.

Управление яркостью светодиодной ленты должно осуществляться от источника напряжения +12 В и совпадать с её напряжением питания. В идеале регулятор должен питаться от стабилизированного блока питания, специально предназначенного для ленты.

Нагрузка в виде отдельных мощных светодиодов запитывается иначе. В этом случае источником питания диммера служит стабилизатор тока (его еще называют драйвер для светодиода). Его номинальный выходной ток должен соответствовать току последовательно включенных светодиодов.

Читайте так же

Дополнив предыдущий генератор несколькими деталями, удастся получить светодиодную «мигалку» (рис. 2.3).

Генератор работает следующим образом. При включении ис­точника питания конденсаторы С1 и С2 начинают заряжаться

Рис. 2.2. Печатная плата и размещение элементов звукового пробника

Рис. 2.3. Генератор световых импульсов на транзисторах

каждый по своей цепи. Конденсатор С1 по цепи R1, С1, R2, а конденса­тор С2 по цепи R3, С2, R2. Поскольку постоян­ная времени второй це­пи много меньше пер­вой, сначала зарядится до напряжения источ­ника питания конден­сатор С2. По мере заря­да конденсатора С1 транзистор VT1 начина­ет открываться и от­крывает транзистор VT2. Далее процесс от?срывания обеих транзисторов происходит лавинообразно. Сопротивление участ­ка эмиттер-коллектор транзистора VT2 становится очень ма­лым, и напряжение питания батареи GB1 оказывается прило­женным к резистору R2. Благодаря элементам R3, С2, называе­мым схемой «вольтодобавки», заряженный до напряжения ис­точника питания конденсатор С2 оказывается подключенным последовательно с гальваническим элементом и приложенное к светодиоду напряжение почти удваивается. В процессе разряда конденсатора С2 светодиод некоторое время светится, так как к нему приложено напряжение выше порогового. Конденсатор С1 также начинает разряжаться, что приводит к закрытию тран­зистора VT1, а вслед за ним и VT2. Процесс этот снова происхо­дит лавинообразно, до надежного закрытия обоих транзисто­ров. Далее конденсаторы С1 и С2 опять начинают заряжаться и работа устройства повторяется, как это было описано выше.

Частота генерации зависит от сопротивления резисторов R1, R2, емкости конденсатора С1 и напряжения источника питания GB1. При указанных на схеме значениях указанных элементов она составляет около 1,3 Гц. Ток, потребляемый устройством от батареи, равен 0,12 мА. При питании от элемента АА данное устройство подобно «лампочке Пинк Флойдыча» (в свое время группа Pink Floyd выпустила компакт-диск с альбомом Pulse, в котором был встроен мигающий светодиод) - способно непре­рывно работать в течение более одного года.

Светоизлучающий диод HL1 должен иметь рабочее напря­жение менее 2 В. Можно использовать АЛ112, АЛ307А, АЛ310, АЛ316 (красный цвет свечения), АЛ360 (зеленый цвет свечения).

Печатная плата и размещение элементов генератора свето­вых импульсов на транзисторах приведены на рис. 2.4. Можно использовать транзисторы КТ315, КТ361 с любыми буквенны­ми индексами. Конденсатор С1 типа К10-17, К10-47, ок­сидный С2 - К50-16, К50-35. В простых конструкциях, по­добных этой, можно отказать­ся от печатного монтажа, вы­полнив его предварительно за­луженным медным проводом толщиной 0,4…0,6 мм. Выво­ды деталей обрезают на рас­стоянии 3…4 мм от платы и вокруг каждого вывода дела­ют 1-2 витка монтажного провода. Затем пропаивают витки паяльником. На выво­ды элементов, которые при­подняты над платой (транзи­сторы VT1, VT2, светодиод HL1), надевают отрезки поли­вини лхлоридных трубочек, лучше разноцветных. Можно вве­сти свой «стандарт» маркировки элементов, например, для вывода эмиттера всегда использовать трубочки синего цвета, коллектора - красного, а базы - белого. Кстати, при монта­же располагайте элементы на плате так, чтобы надписи на них всегда можно было прочесть. Еще лучше, чтобы все надписи были обращены в одну сторону, например, слева направо.

Еще один генератор световых импульсов представляет со­бой формирователь прямоугольных импульсов на ОУ (рис. 2.5). Резисторы R1, R2 образуют искусственную среднюю точку. Цепь отрицательной обратной связи образуют элементы R5, С1, а цепь положительной обратной связи - делитель R3, R4. Выходное напряжение генератора поступает на неинвер-

%ис. 2.4. Печатная плата и размещение элементов генератора световых импульсов

Рис. 2.5. Генератор световых импульсов на ОУ

^еихмах г ^п, А = ^вых мах^^у ПОДаННОГО На вГО НвИНВерТИруЮ-

тирующий вход через делитель R3, R4 с коэффициентом де-ления К =-. Предположим, что на выходе ОУ имеет-

ся максимальное напряжение (по отношению к искусствен­ной средней точке соединения резисторов R1, R2), которое обозначим +Ubwx max- С этоГо момента времени конденсатор С1 начинает заряжаться через резистор R5. ОУ работает в режи­ме компаратора (устройства сравнения), сравнивает напряже­ние на конденсаторе С1 с частью выходного напряжения ДЗ

щий вход. До момента времени, пока напряжение на инверти­рующем входе меньше, чем на неинвертирующем, выходное напряжение ОУ не изменяется. Как только оказывается пре­вышенным порог переключения ОУ, выходное напряжение на­чинает уменьшаться, а положительная обратная связь через делитель R3, R4 придает этому процессу лавинообразный ха­рактер. Напряжение на выходе ОУ быстро достигает макси­мального отрицательного значения -Пвых max- Процесс переза­рядки конденсатора С1 пойдет в другую сторону. Как только напряжение на конденсаторе С1 станет более отрицательным, чем напряжение на резисторе R3 делителя R3, R4, ОУ вновь

Рис. 2.6. Печатная плата генератора световых импульсов на ОУ с размещением элементов

перейдет в состояние, при котором выходное напряжение ста­нет положительным +Ubwx max- Далес процесс повторится. Та­ким образом, при генерировании колебаний конденсатор С1 периодически перезаряжается в диапазоне напряжений от +Ubwx maxK ДО -Пвых тахК. Период колебаний мультивибратора равен Т = = 2Д5С11п. При R3-= R4 период колебаний составляет Т = 2,2R5 С1.

Печатная плата и размещение элементов приведены на рис. 2.6. Кроме ОУ К553УД2 можно использовать К153УД2, а также многие другие ОУ, например, КР140УД608, КР140УД708. Место установки этих типов ОУ показано на рис. 2.6 штриховыми линиями. Поскольку указанные ОУ име­ют внутренние цепи частотной коррекции, надобность в кон­денсаторе С2 в этом случае отпадает. Резисторы МЛТ, С1-4, С2-10, С2-33 мощностью 0,125 или 0,25 Вт, конденсаторы КМ, КЛС, К10.

Учитывая, что в генераторе световых импульсов работают ОУ практически любого типа, можно изготовить своеобразный «тестер» для проверки ОУ. Интересное конструктивное испол­нение такого устройства предложено в .

Третья схема генератора световых импульсов выполнена на цифровой КМОП-микроохеме. Она может найти применение в качестве имитатора охранной системы, в игрушках, схемах сигнализации режимов работы. Схема генератора световых им­пульсов приведена на рис. 2.7. Она состоит из генератора на элементах DD1.1, DDI.2 и включенных последовательно буфер­ных элементов DD1.3, DDI.4. В силу невысокой нагрузочной

способности элементов КМОП в генераторе установлены усили­тели мощности на транзисторах VT1, VT2 и VT3, VT4. На вы­ходах усилителей мощности наблюдаются импульсы противо­положной полярности с частотой следования, определяемой частотозадающими элементами R2, С1 генератора. Частота ге­нератора примерно равна Fr= 1,4 R2C1. При указанных на схе­ме элементах она составляет около 1 Гц.

Конденсатор С2 блокировочный по цепи питания устройства. Резистор R1 защищает вход микросхемы от перегрузок, рези­сторы R3, R4 определяют ток через светодиоды. В качестве при­мера на рис. 2.7 показгшы четыре варианта подключения свето-диодов к генератору световых импульсов, которые могут найти применение в конкретных конструкциях радиолюбителя. Для улучшения понимания принципа работы устройства конденса­торы СЗ, С4 изображены там, где они используются в работе.

Для первого и второго вариантов устанавливать транзисто­ры VT2, VT4 и конденсаторы СЗ, С4 не требуется. В первом ва­рианте используются отдельные светодиоды любого цвета све­чения, подключаемые анодом к выходам 1 и 2 генератора (ли­бо только к одному из выходов). Наиболее широко распростра­ненные светодиоды серии АЛ307 имеют следующие цвета свечения в зависимости от индексов: К - красный, Р - оран­жевый, М, Е - желтый, Г - зеленый.

Во втором варианте применен двухцветный светодиод АЛС331АМ с отдельными выводами от кристаллов, который поочередно загорается зеленым и красным цветом.

Третий и четвертый варианты подключения рассчитаны на использование двухцветных светодиодов со встречно-парал­лельным включением. Здесь можно использовать светодиоды КИПД41А-КИПД41М или любые из серии КИПД45.

В третьем варианте конденсаторы СЗ, С4 не устанавливают­ся, резистор R4 можно заменить перемычкой, а резистор R3 имеет номинал 470 Ом.

В четвертом варианте подключения сопротивление резисто­ров R3 и R4 составляет около 120 Ом. Подбором сопротивле­ний этих резисторов и выбором емкостей конденсаторов СЗ, С4 можно установить различную длительность вспышек светодио­дов HL5, HL6. При увеличении емкости цвет свечения будет меняться скачком; при указанной на схеме наблюдаются ко­роткие вспышки с поочередным изменением цвета свечения.

Печатная плата генератора световых импульсов и размеще­ние деталей на ней показаны на рис. 2.8. В генераторе кроме указанной на схеме можно использовать аналогичную микро­схему серии К1561. При изменении рисунка печатной платы можно применить и другие микросхемы серий К176, К561, К1561. Конденсатор С1 типа К10-17, К73, К78, остальнй[е - К50-6, К50-16, К50-35. Резисторы МЛТ, С2-33, С1-4. Транзи­сторы VT1, VT3 - любые из серий КТ315, КТ3102, а VT2, VT4 - из серий КТ361, КТ3107.

Рис. 2.8. Печатная плата и размещение элементов генератора световых импульсов на цифровой микросхеме

Налаживание генератора световых импульсов сводится к установке требуемой частоты переключения светодиодов, кото­рая грубо может выбрана подбором конденсатора С1, а точ­нее - резистором R2. На время настройки частоты можно со­ставить R2 из двух резисторов - переменного (1…2 мОм) и постоянного 100 кОм. После установки требуемой частоты ге­нератора измеряют сопротивление цепочки из указанных ре­зисторов и заменяют постоянным. Иногда требуется изменить яркость свечения светодиодов, которая выбирается подбором резисторов R3, R4. Необходимо следить за тем, чтобы не был превышен максимальный ток через светодиоды.

Светодиодные источники оптического излучения видимого диапазона, в силу конструктивных особенностей не могут светиться при напряжении ниже 1,6... 1,8 В. Это обстоятельство резко ограничивает возможность применения светодиодов в устройствах, с низковольтным (от одного гальванического элемента) питанием. Предлагаемые светодиодные излучатели с низковольтным (0,1... 1,6 В) питанием можно использовать для индикации напряжений, передачи данных по оптическим каналам связи и т.д. Для их питания можно использовать и электрохимические элементы сверхмалого напряжения, в которых электролитом служат увлажненная почва или биологически активные среды.

Многообразие схем низковольтного питания светодиодов можно свести к двум основным разновидностям преобразования напряжения низкого уровня в напряжение высокого. Это схемы с емкостными и индуктивными накопителями энергии.

На рис.1 показана схема питания светодиода с использованием принципа удвоения напряжения питания. Генератор низкочастотных импульсов, частота следования которых определяется цепочкой R1-C1, а продолжительность - R2-C1, выполнен на транзисторах p-n-р и n-p-n структуры. С выхода генератора короткие импульсы через резистор R4 подаются на базу транзистора VT3, в коллекторную цепь которого включен красный светодиод HL1 и германиевый диод VD1. Между выходом генератора импульсов и точкой соединения светодиода и германиевого диода подключен электролитический конденсатор С2 большой емкости.

Рис.1. Cхема питания светодиода по принципу удвоения напряжения

В период продолжительной паузы между импульсами (транзистор VT2 закрыт и не проводит ток) этот конденсатор заряжается через VD1 и R3 до напряжения источника питания. При генерации короткого импульса транзистор VT2 открывается. Отрицательно заряженная обкладка конденсатора С2 оказывается соединенной с положительной шиной питания. Диод VD1 запирается. Заряженный конденсатор С2 оказывается подключен последовательно с источником питания и нагружен на цепочку: светодиод - переход эмиттер-коллектор транзистора VT3. Поскольку тем же импульсом транзистор VT3 отпирается, его сопротивление эмиттер-коллектор уменьшается. Таким образом, практически удвоенное напряжение питания (исключая незначительные потери) оказывается кратковременно приложенным к светодиоду - следует его яркая вспышка. После этого процесс заряда-разряда конденсатора С2 периодически повторяется.

При использовании светодиодов типа АЛ307КМ с напряжением свечения 1,35... 1,4 В, рабочее напряжение генератора составляет 0,8...1,6 В. Границы диапазона определены так: нижняя указывает напряжение начала свечения светодиода, верхняя - напряжение, при котором потребляемый устройством ток равен 20 мА.

Поскольку генератор работает в импульсном режиме, генерируются яркие вспышки света, привлекающие внимание. В схеме необходимо использовать хотя и низковольтный, но довольно громоздкий электролитический конденсатор С2 большой емкости.

Источники низковольтного питания светодиодов на основе мультивибраторов изображены на рис.2, 3. Первый из них выполнен на основе асимметричного мультивибратора, вырабатывающего короткие импульсы с большой междуимпульсной паузой. Накопитель энергии - конденсатор СЗ - периодически заряжается от источника питания и разряжается на светодиод, суммируя свое напряжение с напряжением питания.

Рис.2. Источник низковольтного питания светодиода
на основе асимметричного мультивибратора (импульсный характер свечения)

Генератор (рис.3) обеспечивает, в отличие от предыдущей схемы, непрерывный характер свечения светодиода. Устройство выполнено на основе симметричного мультивибратора и работает на повышенных частотах. В связи с этим емкости конденсаторов в этой схеме достаточно малы. Конечно, яркость свечения заметно понижена, но средний ток, потребляемый генератором при напряжении питания 1,5 В, не превышает 3 мА.

Рис.3. Источник низковольтного питания светодиода
на основе симметричного мультивибратора (непрерывный характер свечения)

Преобразователи напряжения конденсаторного типа (с удвоением напряжения) для питания светодиодных излучателей теоретически могут обеспечить снижение рабочего напряжения питания только до 60%. Использование в этих целях многокаскадных умножителей напряжения малоперспективно в связи с прогрессивно возрастающими потерями и падением КПД преобразователя.

Более перспективны в плане дальнейшего снижения напряжения питания преобразователи с индуктивными накопителями энергии. Заметно понизить нижнюю границу напряжения питания стало возможным за счет перехода на LC-варианты схем генераторов, использующих индуктивные накопители энергии.

В качестве индуктивного накопителя энергии в первой из схем (рис.4) использован телефонный капсюль. Одновременно со световым излучением генератор вырабатывает акустические сигналы. При увеличении емкости конденсатора до 200 мкФ генератор переходит в импульсный режим работы, вырабатывая прерывистые световые и звуковые сигналы. В качестве активного элемента используется несколько необычная структура - последовательное соединение транзисторов разного типа проводимости, охваченных положительной обратной связью.

Рис.4. Источник с индуктивным накопителем энергии

(телефонный капсюль)

Преобразователи напряжения для питания светодиода на рис.5 и 6 выполнены на аналогах инжекционно-полевых транзисторов. Первый из преобразователей (рис.5) использует комбинированную индуктивно-емкостную схему повышения выходного напряжения, сочетая принцип емкостного удвоения напряжения с получением повышенного напряжения на коммутируемой индуктивности.

Рис.5. Преобразователь напряжения для питания светодиода
на аналоге инжекционно-полевого транзистора - вариант 1

Наиболее прост генератор на аналоге инжекционно-полевого транзистора (рис.6), где светодиод одновременно исполняет роль конденсатора и является нагрузкой генератора. Устройство работает в узком диапазоне питающих напряжений, однако яркость свечения светодиода довольно высока, поскольку преобразователь является чисто индуктивным и имеет высокий КПД.

Рис.6. Преобразователь напряжения для питания светодиода
на аналоге инжекционно-полевого транзистора - вариант 2

На рис.7 показан генератор трансформаторного типа для питания светодиодов низковольтным напряжением. Генератор содержит три элемента, одним из которых является светоизлучающий диод. Без светодиода устройство является простейшим блокинг-генератором, причем на выходе трансформатора может формироваться довольно высокое напряжение. Если в качестве нагрузки генератора использовать светодиод, он начинает ярко светиться. В схеме в качестве трансформатора использовано ферритовое кольцо Ф1000 К10x6x2,5. Обмотки трансформатора имеют по 15.. .20 витков провода ПЭВ диаметр 0,23 мм. В случае отсутствия генерации концы одной из обмоток трансформатора меняют местами.

Рис.7. Генератор трансформаторного типа для питания светодиодов низковольтным напряжением

При переходе на высокочастотные германиевые транзисторы типа 1Т311, 1Т313 и использовании унифицированных импульсных трансформаторов типа МИТ-9, ТОТ-45 и др., нижнюю границу рабочих напряжений можно опустить до 0,125 В.

Напряжение питания всех рассмотренных схем, во избежание повреждения светодиодов, не должно превышать 1,6... 1,7 В.