Типы мигающих светодиодов

Мигающий светодиод

Мигающий светодиод – это светодиод, в корпус которого уже включены резистор и ёмкость для задания режима работы.

Общая информация

В литературе присутствуют сведения, что маркировка мигающего светодиода оканчивается на латинскую литеру F. Вероятно – от английского flashing. Изучение вопроса показало, что производители предпочитают маркировать мигающие светодиоды через литеру B. От английского blinking. Так называют мигающие светодиоды за рубежом. А значит, не каждому источнику возможно верить.

Мигающий светодиод по внешнему виду не отличается от обычного, демонстрирует повышенное сопротивление контактов, а электроды сконструированы так, что между ними образуется значительной величины электрическая ёмкость (конденсатор). Указанные два элемента задают постоянную времени цепи управления транзистором, микросхемой и т.д. Из-за отсутствия понимания аудиторией возникает главный вопрос – как использовать мигающий светодиод на практике.

При подключении постоянного напряжения конденсатор зарядится до потенциала цепи, и процесс остановится. Следовательно, требуется коммутировать ключ, обеспечивающий разрядку. Как при создании мигающих схем на обычных светодиодах. В связи с этим изложение начинается с момента: как без мигающего светодиода получить мерцание.

Главным становится вопрос необходимости подобного изобретения. Научно доказано, что переменный световой поток гораздо эффективнее привлекает внимание человека, нежели постоянный. Мигающий диод заметнее простого – это очевидный факт! На горе терпящий бедствие альпинист привлечёт внимание, если зеркальцем попробует подать знак. Подобный блеск заметен на протяжении всей прямой видимости, а это – десятки километров. Затронутая тема серьёзна, в подтверждение приводим материалы:

1. Трупы на горе Эверест: .com/watch?v=EZ3-pvBKs. Считается, что первые покорители горы навсегда остались там и погибли уже на спуске. Первый поныне не найден, второй остался лежать (1996 год) на западе от тропы. Если бы на дежурстве оказалась команда, вероятно, люди вернулись бы живыми. Мораль? Поднимаясь за 50 тыс. долларов в гору, оставьте внизу способных прийти на помощь (заплатив предварительно). Координаты по радиосвязи пока передавать не научились, мигающие светодиоды окажут неплохую услугу альпинистам. Для сведения: в разрыв облаков гора просматривается почти до вершины.
2. Группа Дятлова: murders.ru/Dyatloff_group_1.html#20. Если бы по счастливой случайности отколовшийся от группы Юрий Юдин позаботился об условных знаках и подстраховал команду, исход оказался бы иным. Вещественные источники указывают, что на месте событий уже после катастрофы горел костёр. Мораль? Подобные походы нельзя совершать без страховки.

Итак, мигающий светодиод позволяет реализовать множество схем, причём далеко не все относятся к сфере развлечений. Хотя по большей части оборудование используется как индикация, к примеру, заряда устройства. Любой желающий убедится, что зелёный светодиод незаметен на корпусе системного блока боковым зрением, но мигающий виден.

Компьютер под управлением Windows 10 выключается долго, когда питание пропадает раньше времени, пользователь оценит мигающий светодиод. По цвету возможно простым путём контролировать прогресс. Новые системные блоки имеют опцию «включение по тревоге», при подаче питания.

Сети TN-C-S обеспечивают плохую фильтрацию, помехи воспринимаются системными платами как сигнал для включения. Следовательно, в конце рабочего дня требуется убрать снабжение электричеством окончательно.

Зелёный светодиод непросто заметить, в особенности, если системный блок освещён лучам Солнца. А соседний индикатор, показывающий активность жёсткого диска, в самые интересные моменты отключается, исполняя закон Мерфи.

Разработчики системных плат сумели бы заставить светодиод наличия питания мигать при выключении.

Аналогично требуется сделать и в режиме ожидания, первой распространённой поломкой в современном компьютере считается неплотная стыковка силового шнура (второй – отсутствие заземления корпуса). По мигающему светодиоду это отслеживать крайне удобно.

Простейшая схема

Первая схема используется давно. В СССР уже известна и базируется на лавинном пробое перехода коллектор-эмиттер биполярного транзистора. Конденсатор заряжается от сети, и напряжение делится между светодиодом и полупроводниковым ключом. Номиналы резистора и конденсатора определяют постоянную времени заряда и, как следствие, частоту мигания.

Лавинный пробой подобен электрической дуге и демонстрирует отрицательное дифференциальное сопротивление. Пока заряд на конденсаторе падает, светодиод спокойно работает. Наконец, разница потенциалов достигает некоего порога, p-n-переход закрывается.

Точнее, между эмиттером и коллектором два p-n-перехода. Из сказанного следует, что транзистор возможно заменить любым нелинейным элементом, демонстрирующим вольт-амперную характеристику с отрицательным дифференциальным сопротивлением.

В указанную группу попадают лавинные и туннельные диоды.

Большинство биполярных транзисторов демонстрируют нужную характеристику. Выбирается тот, предельное обратное напряжение эмиттер-коллектор которого меньше приложенного питания. Лавинный пробой проще наблюдается на эмиттерном переходе. Соответственно, его потребуется включать в обратном направлении.

Схемы генераторов

В интернете обсуждается схема на мультивибраторе. Выделяются прочие генераторы, полезные простотой сбора и наладки. Релейные устройства применяются и поныне. Их относят к классу контактных генераторов, обозначая наличие движущихся частей.

Пульс-пара, построенная из двух реле, обнаруживает простое достоинство — очевидную работу, устройств измерений для отладки не требуется. На рисунке изображён возможный вариант реализации схемы на электромагнитных размыкающем и замыкающем реле. В начальный момент времени питание подаётся через контакт 2П на катушку 1П. В результате первое реле замыкается. 2П получает питание и:

1. Разрывает свои контакты в выходной цепи, где стоит светодиод. Он гаснет.
2. Перестаёт питать 1П.

Пропадает питание на реле 1П, оно открывается. В результате нормально замкнутые контакты 2П возвращают питание светодиоду и 1П. Схема откатывается в исходное состояние, начинается новый цикл работы. Скорость переключения определяется целиком характеристиками реле. Для дополнительной регулировки допустимо добавить в схему задерживающие срабатывание элементы.

На втором рисунке показан генератор, массово использовавшийся в технике. Состоит из пульс-пары, режим работы рассмотрен выше, и вспомогательного реле, с задачей задержки по времени. Кнопки управления (КУ) задают нужные параметры.

При нажатии КП устройство включается в работу. Щётки шагового искателя (ШИ) переходят с ламели на ламель. Выполняется переключение. Вначале через ламель 0, кнопку и катушку 1П потенциал подаётся на реле 1П. Оно срабатывает и выполняет действия:

• Обрывает цепь питания катушки 2П, где прежде тёк ток.
• Готовит реле Д к срабатыванию.

При переходе щётки на ламель 1 реле 1П обесточивается, 2П размыкает свои контакты. Реле 1П отпадает. Включается 2П, подавая питание на 1П. Круг замыкается. На втором контакте 2П подключён светодиод, начинающий мигать.

Если нажата КУ, щётка ШИ попадает на вторую ламель, и при включенном 1П сработает реле Д. Последнее на время замедлит переключение 2П. В таком случае светодиод временно перестанет моргать, период удлинится.

Схема на мультивибраторе

Мультивибраторами называют транзисторные генераторы прямоугольных импульсов. В силу особенностей силовые элементы чаще выбираются биполярные. По классификации мультивибраторы относятся к бесконтактным генераторам и часто применяются для питания светодиодов, заставляя мигать.

Транзисторы достать проще, нежели специализированные микросхемы, что обусловливает популярность предлагаемого технического решения. Бесконтактные генераторы отличаются большим сроком службы, а скорость переключения настраивается выбором номиналов пассивных элементов. Мультивибраторы производят импульсы прямоугольной формы. Впрочем, аналогичное говорится о контактных генераторах. В рассматриваемом случае это хорошо.

По схеме на базу первого транзистора через конденсатор подаётся напряжение коллектора второго, открывая ключ. В этот момент происходят одновременно два процесса:

1. Управляющий конденсатор разряжается через крайний резистор и переход эмиттер-база противоположного транзистора.
2. Через его коллектор и внутренний резистор заряжается другой конденсатор.

Схема работает, как качели, что, впрочем, характерно для любых генераторов прямоугольных импульсов. Номиналами С и R допустимо изменять период колебания и скважность. Последнее достигается в несимметричной схеме.

Генераторы на микросхемах

Таймер на микросхеме серии 555 позволяет простыми путями заставить светодиод мигать. Для этого радиолюбители используют стандартную батарейку на 9 вольт. Несколько резисторов, микросхема и конденсатор – все, что понадобится в описанной ситуации. Как и ранее, постоянная времени задаётся размерами пассивных элементов конденсатора. Для отладки схемы возможно использовать подстроечную или переменную ёмкость.

Как применять мигающий светодиод

Несложно заметить, что в схемах светодиод используется обычный. Мигающий отличается наличием собственной ёмкости и большого сопротивления контактов. Эти параметры простым путём измеряются при помощи тестера. Для успешного хода опытов небесполезно узнать, что более длинная ножка светодиода считается анодом, и сюда нужно аккуратно подать плюс. Элемент не терпит высоких обратных напряжений и непременно сломается, если не соблюдать предосторожностей.

После измерений тестером рекомендуется нарисовать эквивалентную схему светодиода. Нарисовать на ней ёмкость и сопротивление. Потом расчёт времени переключения ведётся с использованием материала из разделов портала:

1. Параллельное и последовательное соединение проводников.
2. Последовательное соединение конденсаторов.
3. Параллельное соединение конденсаторов.

Информация из топиков поможет рассчитать характеристики практически любого соединения пассивных элементов. После этого вычисляется постоянная цепи заряда. Это делается перемножением номиналов R и С. Время полного перехода системы из одного состояния в другое равно трём вычисленным периодам. К примеру, для ёмкости 10 мкФ и конденсатора 20 кОм величина составит 200 мс. Следовательно, светодиод станет мигать с частотой порядка 2-3 Гц, два или три раза в секунду.

Источник: https://VashTehnik.ru/enciklopediya/migayushhij-svetodiod.html

Такие удивительные маленькие огоньки

14 декабря 2014

Не так давно, перед прошлым Рождеством, я оказался во Франции в городе Перпиньян и пройдя в центр поздно вечером, застыл как вкопанный. Я попал в удивительный разноцветный мир. Огромная аллея из опиленных деревьев была украшена миллионами сверхярких микроскопических огоньков.

Вдоль дороги и под деревьями стояли фигуры сказочных животных – медведей, оленей, лис покрытые мигающими и статичными огоньками. Все это давало ощущение Праздника, сказки, и помогали в этом красивом деле светодиоды.

Олени, лисы в Перпиньяне были оформлены желтыми светодиодами, а глазки им сформировали синие светодиоды.

Что это за чудо–лампочки? Светодиоды – это приборы, которые при прохождении через них электричества излучают определенный свет в разных диапазонах цвета. Но если мы еще раз упомянем те самые синие глаза у сказочных оленей и медведей в Перпиньоне, то в прошлом именно с синим излучением светодиодов была проблема. А задача получить RGB-огонек (red green blue) и вовсе была трудно достижима.

Синий–синий иней

Например, голубой светодиод можно изготовить, используя полупроводники из карбида кремния или нитридов третьей группы таблицы химика Менделеева. Инженеры самых разных стран в прошлом испытывали трудности в том, чтобы получить излучение синего цвета.

Пробовались различные нитриды, в частности нитрид галлия, но результаты оказались не очень. Почти до конца 80-х годов так и не удавалось сгенерировать эпитаксиальные пленки, которые бы давали синий спектр.

Впоследствии синие светодиоды стали обычным явлением, но «отцом» их стал светодиод на сапфировой подложке Якова Исаевича Панчечникова, в то время – 1970-е годы он работал на фирму IBM, США и назывался Жак Панков. Ему удалось тогда получить пленку из нитрата галлия, которая и необходима для синего свечения.

Инженеры из IBM имели большие виды на данное открытие, однако долгой работой порадовать этот светодиод не смог: образцы ломались из-за перегрева, и причиной стали проблемы с р-n переходом.

В СССР также пытались создать синий светодиод. Перебирали ученые всевозможные параметры требуемого устройства, но и тут особо успеха не наблюдалось. Центром исследования светодиодов в СССР стал Московский Государственный Университет. Там изучали и RGB цветовую модель.

Но самые радостные новости в плане создания светодиода синего излучения пришли к нам из страны Восходящего Солнца. Японский молодой ученый из компании «Нихия Кемикал» по имени Накамура в 1993 после долгих исследований объявил, что синий светодиод создан. Накамуре повезло: увидев его одержимость открытиями, финансисты поддержали деньгами и средствами молодого ученого, обеспечили ему научную и производственную базу, позволили творить.

Накамура сосредоточил свои силы на выращивании пленок на сапфировой основе, и его упорство было вознаграждено. Еще в 1991 году, 28 марта 1991 года был создан первый синий светодиод. Был ли этот прибор сверхярким? Или это уже был светодиод красно-зеленый-голубой RGB? Отнюдь. Но это творение стало огромной победой, учитывая то, что ученым многих стран так и не удавалось получить излучение именно синего цвета.

Накамура продолжал совершенствовать свое изобретение, доводя его до ума, улучшал характеристики, использовал новые виды материалов. Он хотел получить сверхмощный прибор. И вот в конце концов он создает не просто светодиод, а сверхяркий. Такой, что даже глазу глядеть на него было дискомфортно. Уже в 1994 году на рынок выходит первый синий светодиод, созданный Накамурой на базе гетероструктуры InGaN\ALGaN с слоем рабочим InGaN, легированным Zn.

Мощность нового устройств составила 3 мвт при прохождении прямого тока в 20 Ма. Накамура увеличил количество In в рабочем слое и в итоге на свет появился уже зеленый светодиод с мощностью силы света в 2кд.

Создание синих светодиодов подтолкнуло инженеров к разработке и производству белых, а также RGB светодиодов.

Московское ГАИ впереди планеты всей!

В Советском Союзе, а затем и в России, научные разработки в области светодиодной промышленности велись в Калуге (Электротехнический Институт), в научном сердце — спутнике Москвы городе Зеленограде, в Политехническом Институте в Ленинграде.

Именно в Зеленограде зеленый светодиод был представлен на суд чиновникам из ГАИ (сейчас ГИБДД). Те высоко оценили новшество. Обычная лампа в светофоре светила более тускло, быстро выходила из строя, в отличии от светодиода.

Несмотря на то, что в те годы наблюдались проблемы с финансированием, именно Москва стала флагманом в использовании светодиодов в светофорных объектах, обойдя в этом плане другие мировые столицы.

Виды светодиодов

Излучаемый светодиодом цвет зависит от полупроводника, что использовался при его производстве. Сейчас можно видеть целую гамму: тут и красный светодиод, оранжевый, фиолетовый, белый, RGB. Особое место занимает инфракрасный светодиод.

Человек невооруженным взглядом не может увидеть инфракрасное излучение, поэтому инфракрасный светодиод используется не столь широко. Хотя каждый из нас с ними сталкивается практически ежедневно. Например, когда с ИК-пультов ДУ переключает каналы ТВ.

Все шире применяются ультрафиолетовые, двухцветные, лазерные и многоцветные светодиоды. Например, трехцветный светодиод RGB в корпусе имеет три полупроводника и сделаны они из различных металлов, в итоге мы получаем подчас сверхяркий цветной спектр излучения. Двуцветный диод чаще используется в качестве индикатора, для создания светодиодных экранов в ход идут трех цветные светодиоды. Помимо световой гаммы светодиоды имеют и иные параметры для сравнения.

Лазерный светодиод

Эти диоды реальный шаг вперед в технологиях по сравнению с инфракрасными светодиодами. Здесь самый важный параметр, в отличии от ик, лазер! Полупроводниковые лазерные светодиоды функционируют с помощью инверсии населённостей p-n перехода в ходе процесса инжекции (переход дополнительных носителей через p-n-переход) носителей заряда). В народном хозяйстве они применяются, например, в считывателях штрих кодов в наших супермаркетах. Или в оптических мышках.

Мигающий светодиод

Этот тип диода особенно красив. И экономичен, так как он не горит постоянно, а мигает. Сверхяркий светодиод способен привлечь посетителей в магазин или ресторан, настолько это красиво. А если применяется мигающий RGB светодиод – это создает особый шарм.

Органический светодиод

Но виды светодиодов этим не исчерпываются. Инфракрасные светодиоды, светодиоды с обманкой (лампы с внутренним резистором), сверхяркие, красные, RGB-светодиоды и проч. А тут еще придумали и так называемый органический светодиод.

Это устройство сделано из органических материалов, и органика дает заметное излучение при прохождении через него тока. Органический светодиод является кирпичиком в производстве известных нам дисплеев, а также широкоформатных экранов информационных табло.

Различные дисплеи на основе жидких кристаллов — это все же пока еще не дешевые технологии, но технологии органики (OLED) вскоре основательно потеснят жидкокристаллические экраны из-за своей дешевизны. Рынок есть рынок. Органические светодиоды гораздо дешевле.

Если рассматривать параметры светодиода на базе органики и их характеристики, то особенностью здесь является наличие многослойных структур. Многослойность проявляется в использовании целого ряда слоев тончайших полимеров.

Когда на анод органического светодиода дают напряжение со знаком плюс, то электроны бегут от катода к аноду. Происходит выброс электронов со стороны анода в так называемый эмиссионный слой.

В свою очередь, проводящий слой анод абсорбирует электроны или, иначе говоря, анод «спонсирует» дырки в проводящий слой и последний получает положительный заряд, а эмиссионный слой, наоборот, отрицательный.

Далее дырки движутся навстречу электрону, и когда их встреча все -таки случается, под воздействием сил электростатики они начинают рекомбинировать.

Органические светодиоды при подаче на напряжения со знаком минус на анод не функционируют. Если провести такой эксперимент, то получится что, к аноду устремляются дырки, а к катоду стремятся электроны, но уже в противоположном направлении. В итоге процесс рекомбинации не наблюдается.

Для изготовления анода чаще всего производители использую оксид индия, которое легируется (добавляется) оловом.

Оксид олова в своей характеристике имеет такое свойство, как прозрачность для видимого цвета, и его высокая эффективность выхода способствует переходу дополнительных носителей через p-n-переход (инжекции) в полимерный слой. Различные марки металлов используются при производстве катода.

Это могут быть кальций или алюминий. Одной их характеристик, что кальция, что алюминия, также является невысокая работа выхода, отчего электроны инжектируются в полимерный слой.

Типы светодиодов по размерам

По размерах светодиоды делятся на самые популярные: 3 мм, 5мм, 8мм и больше. Есть чашеобразные, квадратные, прямоугольные светодиоды и они проходят процесс маркировки. К примеру, АЛ102 АМ. Цвет свечения – красный. Кодовая маркировка – красная точка.

Цветовая температура

При покупке светодиодов мало кто разбирается в надписях с цифрами на упаковке. А ведь это обозначение цветовой температуры светодиодов. То есть она показывает, при какой температуре будет излучаться и какой цвет. Например, маркировка 6500К — 7500К соответствует цвету «Пасмурно».

Михаил Берсенев

Источник: https://altenergiya.ru/energosberezhenie/tipy-svetodiodov.html