Светодиоды мигающие характеристики


Мигающие светодиоды

Устройства на светодиодах, и не только

Мигающие светодиоды занимают важную нишу в радиоэлектро­нике, и их предназначение весьма широко. Кроме использования мигающих светодиодов в качестве привлекающих визуальное вни­мание индикаторов (мигающее свечение намного лучше привлека­ет г п^мание, чем однообразное монохромное), их можно с успехом применять как весьма стабильные источники для различного рода генераторов импульсов, параметрических сигнализаторов или сиг­нализаторов прерывистого звучания.

Так, если до появления доступных мигающих светодиодов для прерывания генератора 34 требовалось вводить в схему RC-цепочку, то теперь достаточно подключения одного мигающего светодиода, который сам по себе является электронным узлом генератора с пре­рыванием. Внешний вид мигающих светодиодов - обычный, их вы­пускают с диаметром 2,9 (3 мм) и 5 мм.

Основные отличительные качества, выделяющие мигающий све­тодиод, - это стабильность частоты мигания. Ее изменение - при уменьшении тока через светодиод (возможность незначительной регулировки) и широкий угол обзора. В обозначении мигающие светодиоды имеют латинскую букву «F», см. табл. 1.8.

Наиболее популярные типы мигающих светодиодов представле­ны в табл. 1.8.

Таблица 1*8. Популярные мигающие светодиоды. Электрические характеристики

Наиме­

нование

Цвет

Длина

волны,

нм

Частота

мигания,

Гц

Яркость типовая, мкд, при токе 20 мА

Угол обзора, градус

L-297ED-F

Красный

635

2,4

20

120

L-297GD-F

Зеленый

565

2,4

12,5

120

L-517HD-F

Красный

700

2,4

7,5

120

L-517ED-F

Красный

635

2,4

20

120

L-517GD-F

Зеленый

565

2,4

15

120

L-517YD-F

Желтый

585

2,4

20

120

Полноцветные светодиоды

Полноцветные светодиоды приобретают среди радиолюбителей все­общую популярность.

Например, компания PARA Light Electronics выпускает новые ти­пы светодиодов EP-LED.

Это оригинальные изделия, трехкристалльные трехцветные све­тодиоды с прямым током каждого из переходов до 150 мА (для ти­пов EP204K-150G1R1B1-XX и EP201C-150G1R1B1-CA).

Суммарная сила' света трех диодов составляет до 17,5 канделы (кд), при этом угол свечения равен 60°.

При силе света 14 кд обеспечивается угол более 100°.

Рассеиваемая мощность при максимальном токе составляет 1,6 Вт, поэтому данные диоды требуют принятия мер по отводу тепла, на­пример использования радиатора.

Наиболее популярные типы полноцветных светодиодов представ­лены в табл. 1.9.

Таблица 1.9. Популярные полноцветные светодиоды зарубежного производства

Наиме­

нование

Цвет

Длина волны, нм

Яркость типовая, мкд, при токе 20 мА

Угол обзора, градус

L-359hgw

Красный/Зеленый

700/565

5/8

60

L-359eyw

Красный/желтый

635/585

12/8

60

L-359gyw

Зеленый/Желтый

565/585

8/8

60

L-419hgw

Красный/Зеленый

700/565

5/8

120

Таблица 1.9. Популярные полноцветные светодиоды зарубежного производства (окончание)

Наиме­

нование

Цвет

Длина волны, нм

Яркость типовая, мкд, при токе 20 мА

Угол обзора, градус

L-419egw

Красный/Зеленый

635/565

12/8

120

L-419eyw

Красный/Желтый

635/585

12/8

120

L-419gyw

Зеленый/Желтый

565/585

12/8

120

L-519egw

Красный/Зеленый

635/565

20/15

60

L-819egw

Красный/Зеленый

635/585

20/15

60

L-819gyw

Зеленый/Желтый

565/585

15/15

60

L-819srsgw

Красный/Зеленый

660/565

150/15

60

L-819lesgw

Красный/Зеленый

660/565

320/210

60

L-839egw

Красный/Зеленый

635/565

20/15

60

L-839eyw

Красный/желтый

635/585

20/15

60

L-839gyw

Зеленый/Желтый

565/585

15/15

60

L-839srsgw

Красный/Зеленый

660/565

150/50

60

Один из конкурентоспособных (относительно зарубежных ана­логов) полноцветный светодиод отечественного производства СДК-Ц-2-60 имеет прямой ток 40 мА, силу света 2000 мкд (2 кд), угол излучения 60°.

Кроме того, популярные полноцветные светодиоды представлены в табл. 1.10.

Таблица 1.10. Другие полноцветные зарубежные светодиоды

Наименование

Длина волны, нм

Сила света, кд

*np,

мА

U„p,

В

Угол обзора, градус

NSTM-515S мультиколор

470

R3,5

50

5

80

525

G3,5

640

В3,5

LF-59-EBGBW мультиколор

565

R3,5

20

3

40

625

G2,2

470

В1,8

Взрывозащищенные светильники – хорошее решение для взрыво- и пожароопасных объектов

В соответствии с государственными нормативами на предприятиях имеющих опасные условия для работы, в обязательном порядке должно быть использовано осветительное оснащение повышенного класса взрывозащиты.

Светодиодный комплект из Китая: как наладить доходное дело

Популярность светодиодной продукции в нашей стране и во всем мире объясняется очень просто. LED-приборы – наиболее экономичный вариант освещения. Один раз заплатив, вы забываете о замене источника очень на долгий …

Качественные прожекторы и лампы

Без электричества современную жизнь представить себе практически невозможно. Люди уже давно по достоинству оценили все прелести и преимущества активного использования разнообразных электрических приборов, техники. Они позволяют в значительной степени упростить …

msd.com.ua

Russian Hamradio :: Мигающие светодиоды типа МСД.

Данные светодиоды представляет собой комбинированный электронный прибор, в котором в одном корпусе мирно “уживаются” интегральная микросхема и световой излучатель. При подаче на МСД постоянного напряжения определенной полярности он начинает “мигать” с частотой около 2 Гц.

В зарубежной литературе встречаются три равноценные названия: Blinking LED Lamps, Flashing LED Lamps, Flicker LED Lamps. Переменная часть этих названий переводится как “мигание”, “мерцание”, “мелькание”. Предпочтение следует отдать слову “мигание”, поскольку МСД функционально подобен маяку, который по определению “мерцать” или “мелькать” не может.

Рис.1.

Отличить МСД от обычного светодиода легко по внешнему виду, разглядывая его корпус на просвет (рис. 1). Внутри МСД находятся две подложки примерно одинакового размера. На первой из них располагается кристаллический кубик светоизлучателя (1), изготовленный из редкоземельного сплава: GaP (зеленый цвет), GaAsP/GaP (желтый цвет), GaAIAs/GaAsP/GaP/ GaAllnP (красный цвет).

Для увеличения светового потока, фокусировки и формирования диаграммы направленности применяется параболический алюминиевый отражатель (2). В МСД он немного меньше по диаметру, чем в обычном светодиоде, так как вторую часть корпуса занимает подложка с интегральной микросхемой (3).

Электрически обе подложки связаны друг с другом двумя золотыми проволочными перемычками (4). Корпус МСД (5) выполняется из матовой светорассеивающей пластмассы (diffused) или из прозрачного пластика (water clear).

Излучатель в МСД расположен не на оси симметрии корпуса, поэтому для обеспечения равномерной засветки чаще всего применяют монолитный цветной диффузный световод. Прозрачный корпус встречается только у МСД больших диаметров, обладающих узкой диаграммой направленности.

Первые сообщения об МСД появились в конце 80-х годов. С тех пор многие фирмы освоили подобное производство. В таблице 1 приведены основные параметры серийно выпускаемых МСД, взятые из Интернет - файлов Datasheet.

Таблица 1.

Серия МСД

Ж

, мм

Iv, сила света, мкд

Fv, Гц

Q

, град

If, В

Vr, mA

Vr, B

Pv, мВт

Фирма изготовитель

Red

Green

Yellow

Orange

493019-х

5

200

100

300

250

2

-

-

-

-

-

Sloan

ВВ-Вх71-С

3

2-40

8-30

6-20

8-25

2-2,8

45

3-10

25

5

-

Bright

ВВ-Вх74

5

4-60

12-50

10-35

12-40

2-2,8

45

3-10

25

5

-

Bright

BMR01W

10

500-1000*

-

-

-

1,5-2,5

40

3,5-12

6-56

0,5

200

SUNLED

BMR81W

8

500-1000*

-

-

-

1,5-2,5

40

3,5-12

6-56

0,5

200

SUNLED

Вх01D

10

20-400

20-70

20-70

-

1,5-2,5

60

3,5-12

6-56

0,5

200

SUNLED

Bx34D

3

12,5-300

5-20

5-20

-

1,5-2,5

60

3,5-12

6-56

0.5

200

SUNLED

Bx53D

5

20-300

5-32

5-32

-

1,5-2,5

60

3,5-12

6-56

0.5

200

SUNLED

Bx54D

5

12,5-300

5-20

5-20

-

1,5-2,5

60

3,5-12

6-56

0.5

200

SUNLED

Bx81D

8

20-400

20-70

20-70

-

1,5-2,5

60

3,5-12

6-56

0.5

200

SUNLED

CMDF333xD

5

1,5-100

2-5

2,5-7

-

1,5-3

45

5-13

20-60

5

85

Chicago

CSL-36FxD

3

1,3-300

5-20

5-20

-

(1,5-2,5)

60

9

(6-56)

(0,5)

(200)

Carroilton

CSL-456FxD

5

0,8-300

5-20

5-20

-

(1,5-2,5)

60

9

(6-56)

(0,5)

(200)

Carrottton

CSL“56FxD

5

2-300

5-32

5-32

-

(1,5-2,5)

60

9

(6-56)

(0,5)

(200)

CarroWton

CSL-616FxD

3

1,3-300

5-20

5-20

-

(1,5-2,5)

60

9

(6-56)

(0,5)

(200).

CarroHton

CSL-796FSRC

8

500-1000*

-

-

-

(1,5-2,5)

40

9

(6-56)

(0,5)

(200)

Carroltton

CSL-796FxD

8

20-400

20-70

20-70

-

(1,5-2,5)

60

9

(6-56)

(0,5)

(200)

Carroilton

CSL-816FSRC

10

500-1000*

-

-

-

(1.5-2,5)

40

9

(6-56)

(0,5)

(200)

Carroilton

CSL-816FxD

10

20-400

20-70

20-70

-

(1,5-2,5)

60

9

(6-56)

(0.5)

(200)

Carroflton

L-297xD-F

3

0.8-300

2,5-12,5

2,5-12,5

2,5-20

2+-0.02

120

1,6-2,8

5-30

5

45-100

LEDopto

L-36BxD

3

1,3-300

5-20

5-20

-

1,5-2,5

60

3,5-12

6-56

0,5

200

Kingbright

L-456BxD

5

0,8-300

5-20

5-20

-

1,5-2,5

60

3,5-12

6-56

0,5

200

Kingbright

L-517xD-F

5

0,8-500

3-15

5-20

5-20

2+-0.02

120

1,5-2,8

5-40

5

45-110

LEDopto

L-56BXD

5

2-300

5-32

5-32

-

1,5-2,5

60

3,5-12

6-56

0,5

200

Kingbright

L-616BxD

3

1,3-300

5-20

5-20

-

1,5-2,5

60

3,5-12

6-56

0,5

200

Kingbright

L-796BSRC

8

500-1000*

-

-

-

1,5-2,5

40

3,5-12

6-56

0,5

200

Kingbright

L-796BxD

8

20-400

20-70

20-70

-

1,5-2,5

60

3,5-12

6-56

0,5

200

Kingbright

L-816BSRC

10

500-1000*

-

-

-

1,5-2,5

40

3,5-12

6-56

0.5

200

Kingbright

L-816BxD

10

20-400

20-70

20-70

-

1,5-2,5

60

3,5-12

6-56

0,5

200

Kingbright

LFx2060

3

1,9-10

8-13

6-10

-

2-3

-

3-10

-

-

-

Ligttek

LFx3330

5

7-26

-

-

-

2-3

-

3-12

-

-

-

Ligrtek

LFx3360

5

1,7-10

10-17

6-10

-

2-3

-

3-12

-

-

-

Ligitek

LFx3360-2

5

1,7-10

10-17

6-10

-

1,6-2,6

-

3-12

-

-

-

Ligrtek

MCDL-517VRC

5

2500-3000*

-

-

-

2+-0.02

30

1,8

10-20

5

60

MCD

MCDL-517VxC-F

5

800-1000*

-

800-1000*

-

2+-0.02

15

5-12

10-20

5

120

MCD

MCDL-517xD-F

5

0,8-500

3-15

5-20

5-20

2+-0.02

120

1,7-2,1

10-40

5

45-100

MCD

MGB557D

5

-

35-50

-

-

0,6-1,8

40

1,6-3,5

20

5

-

Micro

MOB557TA

5

-

-

-

150-200*

0,6-1,6

40

1,6-3,5

20

5

-

Micro

MSB557DA

5

50-80

-

-

-

0,6-1,8

40

1,6-3,4

20

5

 

Micro

MSB557TA

5

300-500*

-

-

-

0,9-1,8

40

1,6-3,5

20

5

-

Micro

MSB557TA-12V

5

300-500*

-

-

-

1,2-2,8

40

3-15

20

5

-

Micro

MSB559TA-5

10

4000-6000*

-

 

-

0,6-1,8

16

1.6-3,5

20

5

-

Micro

TLBR5410

5

0,5-1,6

-

-

-

1,3-5,2

80

4,75-7

10-30

0,4

200

Vishay

Примечания:

  1. Знак "*" означает прозрачный корпус светодиода, у остальных МСД корпуса диффузные.
  2. В круглые скобки взяты предполагаемые значения параметров, не указанные в файлах Datasheet.
  3. В реальных названиях МСД символ "х" заменяется одной или двумя буквами согласно таблице 2, например. LFG3360, L-297LRD-F, L-56BYD, ВВ-В5171-С, 493019-G.
  4. Полные названия и реквизиты фирм-изготовителей приведены в таблице 3.

Более того, встречаются явные противоречия, неточности, несоответствия. К сожалению, главная причина ошибок - человеческий фактор. Для компактности перечислены целые серии светодиодов, а их конкретные наименования необходимо идентифицировать, пользуясь таблице 2.

Иногда в прайсах фирм-посредников можно встретить устаревшие названия МСД. К примеру, CQX21 - это аналог TLBR5410, но в системе обозначений Pro Electron. Общее замечание. В файлах Datasheet, на основании которых составлена таблице 1, приводятся далеко не все интересующие потребителя данные.

Таблица 2.

Название цвета

Английское обозначение

Диапазон Замена символа "х" длин волн в названиях МСД в МСД, нм согласно табл.1

Насыщенный красный

Bright Red

697-700 Н; S; 51

Красный

Super Bright Red

сел i R; s; HR; LR; MR; 660 SR; UR; 61

Светло-красный

Hi-Efficiency Red

625-635 I; E; R; UR; 45

Оранжевый

Orange; Amber

611-630 A;E;O;41

Желтый

Yellow

585-592 Y; UY; 31

Зеленый

Green

565-575 G; UG; 21; X11

Технические параметры МСД:

  1. Vf (Forward Voltage), В, постоянное прямое напряжение, подаваемое на МСД. Существует неофициальный ряд значений, которых придерживаются изготовители: 1,8; 3; 5; 9; 12 В. “Низковольтные” МСД (VF < 3 В) не содержат внутренних ограничительных резисторов, в отличие от своих “высоковольтных” собратьев. Различают узко и широкодиапазонные МСД, причем последние имеют типовой допуск 3-12 В.
  2. If (Forward Current), мА, ток через МСД в светящемся состоянии. Порядок значений IF примерно такой же, как и у обычных светодиодов. Безопасным током для всех типов МСД можно считать 10 мА. Именно его рекомендуется устанавливать при проверках работоспособности. Допустимый миллисекундный импульсный прямой ток составляет 100-200 мА.
  3. Iv (Luminous Intensity), мкд, сила света - излучаемый световой поток на единицу телесного угла. Для низковольтных МСД lv измеряется при среднем значении прямого тока If, для “высоковольтных” - при типовом рабочем напряжении Vf. Различают обычные (If < 70 мкд) и сверхъяркие МСД (Super Bright LED Lamps).
  4. Fv (Blinking Frequency), Гц, частота мигания в диапазоне напряжений Vf. Зависимость обратно пропорциональная - при увеличении напряжения частота “вспышек” понижается. Существует заметный разброс Fv от экземпляра к экземпляру даже у однотипных МСД.
  5. Pv (Power Dissipation), мВт, средняя мощность рассеяния, при которой еще гарантируется надежное и долговременное функционирование МСД во всем диапазоне температур и напряжений. Учитывая импульсный характер работы МСД и скважность “вспышек”, равную примерно 2, значение Pv для светящегося состояния можно увеличить вдвое. Однако и эта величина зачастую входит в противоречие с приводимыми в Datasheet параметрами. Например, если рассчитать мощность, которую рассеивает светодиод серии L-56 (фирма Kingbright) при напряжении Vf = 12В, то получится 670 мВт. Длительная работа в таком режиме недопустима, следовательно, светодиод необходимо подключать к источнику с напряжением не более 9 В.
  6. Vr (Reverse Voltage), В, постоянное обратное напряжение, которое можно подавать на МСД без опасности его повреждения. Ток утечки при этом гарантируется, как правило, не более 10 мкА. Глядя на значение параметра Vr, можно однозначно определить, имеется ли внутри МСД защитный диод. Если Vr < 0,5В, то имеется, и наоборот. Величина VR, приведенная в таблице 1, не является предельно допустимой, она определяет лишь качество изготовления МСД на предмет отсутствия утечек через полевые структуры интегральной микросхемы. При увеличении обратного напряжения до 7-10В светодиод превращается в стабилитрон, максимальный ток стабилизации которого ограничен мощностью рассеяния Pv.
  7. Ж
  8. (Diameter), мм, диаметр цилиндрической части корпуса МСД. Этот параметр является удобным при первичной классификации МСД. Существует стандартный ряд значений: 3, 5, 8, 10 мм, причем первые два из них имеют унифицированные “дюймовые” названия соответственно “Т-1” и “Т-1 3/4”.
  9. Q
  10. (Viewing Angle 2Q 1/2), градусы, удвоенный угол, в пределах которого сила света уменьшается в 2 раза по сравнению с максимумом излучения. Различают МСД с рассеянным (Q > 60°) и узконаправленным (Q < 60°) излучением.

По внешним конструктивным признакам, технологии пайки и формовки, МСД не отличается от обычных светодиодов. Совпадают также и рекомендации по очистке корпуса МСД от загрязнений. В частности, нельзя применять тетрахлорэтан, ацетон, трихлорэтилен и другие подобные растворители. Очистка должна производиться методом окунания в спирт на протяжении не более 1 минуты.

Часто задаваемый вопрос: “Как безопасно проверить работоспособность МСД при покупке?” Самый простой способ (на все случаи жизни) - от батарейки 4,5В через последовательно включенный резистор 51 Ом мощностью не менее 0,25 Вт. Для справки, катод легко отличить от анода по скосу на корпусе МСД.

Фирмы-изготовители светодиодов находятся в США, Германии, Тайване, Сянгане (табл.3). Судя по одинаковым параметрам светодиодов фирм Kingbright, SUNLED, Carrollton, - налицо их взаимное лицензирование продукции.

Таблица 3.

Полное название фирмы

Головной офис

Адрес сайта фирмы

Datasheet

Bright LED Electronics Corp.

Тайвань

http://www.brightled.com.tw

l-blinking.pdf (74 kb)

Carrollton Semiconductor

США, Техас

http://www.csitexas.com

FlashingLED.pdf (356 kb)

Chicago Miniature Lamp, Inc.

США, Нью-Джерси

http://www.sli-lighting.com

1-98.pdf (48 КБ)

Kingbright Electronic Co., Ltd

Тайвань

http://www.kingbright.com

www.kingbright-led.com/search.asp

LEDopto

США, Калифорния

http://www.ledopto.com

L297XDF.pdf (108 kb), L517XDF.pdf (186 kb)

Ligitek Electronics Co., Ltd

Тайвань

http://www.ligitek.com

www.ligitek.com/list.htm

MCD Electronics Inc.

США, Нью-Мехико

http://www.mcdelectronics.com

MCDL-517VXDF Flasher.pdf (69 kb)

Micro Electronics Corporation

Сянган (Гонконг)

http: //www.microelect.com

www.microelect.com/datasht.htm

Sloan Company, Inc.

США, Калифорния

http: //www.sloancorp.com

www.alliedelec.com, 567.pdf (48 kb)

SUNLED Corporation

Сянган (ранее Гонконг)

http://www.sunled.com

www.sunled.com/products/flashing.htm

Vishay Telefunken

Германия

http://www.vishay.com

tlbr5410.pdf (160 kb)

Как ни парадоксально, однако информация о внутреннем электрическом устройстве МСД является “закрытой” и отсутствует даже в Интернете. Попробуем восполнить этот пробел, применяя методы физического и логического анализа.

Физический уровень

МСД является двухполюсником. Исследование его вольтамперных характеристик (ВАХ) показывает [1], что в светящемся состоянии МСД эквивалентен последовательной цепочке “обычный светодиод - гасящий резистор”. Номинал резистора составляет сотни ом и прямо пропорционален допустимому рабочему напряжению VF. У “низковольтных” МСД резистор, как правило, отсутствует.

Рис.2.

В несветящемся состоянии МСД подобен нелинейному резистору сопротивлением более 100 кОм. При смене полярности подаваемого напряжения светодиоды фирм Kingbright, SUNLED, Carrollton, Vishay превращаются в кремниевые диоды с включенным последовательно низкоомным резистором 5-10 Ом. Диод защищает встроенную интегральную микросхему от подачи напряжения обратной полярности. Резистор ограничивает ток через диод, позволяя без пробоя выдерживать напряжение VF величиной до 3-4 В.

Если собрать электрическую схему согласно рис.2 и подключить параллельно резистору R1 осциллограф, то можно наблюдать интересную картину. Оказывается, в несветящемся состоянии ток через светодиод HL1 (рис.3) модулируется высокочастотными импульсами! Следовательно, внутри МСД находится постоянно работающий задающий генератор. Частота следования импульсов около 100 кГц (в разных экземплярах светодиодов от разных изготовителей это значение меняется вплоть до 40%).

Почему генератор высокочастотный? Очевидно, это связано с технологическими ограничениями на размеры (а значит, и емкость) конденсатора, который входит в частотозадающую цепь генератора. Низкое значение емкости определяет высокую тактовую частоту.

Рис.3.

Увеличение емкости конденсатора за счет расширения площади подложки экономически неоправданно. Дешевле расположить на ней несколько двоичных делителей в микроэлектронном исполнении.

Логический уровень

Эксперименты, проведенные на физическом уровне, позволяют сделать вывод о наличии внутри МСД четырех узлов: светодиодного излучателя с токоограничивающим резистором, задающего ВЧ-генератора с делителем частоты, электронного ключа и защитного диода. Резистор и (или) диод в зависимости от типа МСД могут отсутствовать.

Судя по низкому току потребления в несветящемся состоянии, электронная часть МСД выполнена на полевых структурах. Прямое подтверждение тому содержится в файле Datasheet светодиода TLBR5410 фирмы Vishay Telefunken, а именно: “Built-in blink-function P-MOS 1С” - встроенная Р-МОП микросхема с функцией мигания.

Если учесть, что светодиод TLBR5410 имеет сравнительно узкий диапазон питающего напряжения (4,75...7 В), то логично предположить, что широкодиапазонные МСД (3..12 В) изготавливаются с применением КМОП-технологии.

На рис.4 изображена полная схема замещения МСД типа L-56BHD фирмы Kingbright. выполненная на дискретных элементах. Она может быть полезна для составления математической модели в формате SPICE. Для справки: упрощенная эквивалентная схема МСД без высокочастотного генератора приведена в [2]. Если реализовать ее на практике, то стоимость всех комплектующих будет в 1,5-2 раза ниже, чем у одного МСД.

 Рис.4.

Основу схемы приведенной на рис.4, составляет RC-генератор на элементах DD1 1-DD1.3, С1, R1. Сигнал, снимаемый с выхода буферного инвертора DD1.4, имеет частоту около 100 кГц. Делитель собран на счетчиках DD2 DD3 (коэффициент деления 65536). На его выходе образуется меандр с частотой 1,5 Гц.

Инверторы DD1.5, DD1.6 выполняют функцию электронного ключа и соединены параллельно для увеличения нагрузочной способности. Ток через светодиод HL1 ограничивается резистором R2, а ток через защитный диод VD1 - резистором R3.

Цвет свечения определяется типом применяемого светодиода. Частоту “вспышек” МСД можно регулировать подбором номиналов резистора R1 и конденсатора С1. Другой путь - изменение коэффициента деления счетчиков DD2, DD3.

С. Рюмик

Литература:

1. Рюмик С. Генераторы импульсов на мигающем” светодиоде. - Радио, 2000, №2, с. 45.

2. Рюмик С. Мигающие светодиоды (справочный материал). - РА, 1999, №12, с. 26.

Copyright © Russian HamRadio

qrx.narod.ru

Как сделать мигающий светодиод: обзор различных схем

Мигающие светодиоды применяются в различных сигнальных схемах, в рекламных щитах и вывесках, электронных игрушках. Сфера их применения достаточно широка. Простая мигалка на светодиоде может быть также использована для создания автосигнализации. Надо сказать, что моргать этот полупроводниковый прибор заставляет встроенная микросхема (ЧИП). Основные достоинства готовых МСД: компактность и разнообразие расцветок, позволяющее красочно оформлять электронные устройства, например, рекламное табло с целью привлечения внимания покупателей.

Но можно изготовить мигающий светодиод самостоятельно. Используя простые схемы, это сделать несложно. Как сделать мигалку, имея небольшие навыки работы с полупроводниковыми элементами, описано в этой статье.

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

Для сборки понадобятся:

  • 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

lampagid.ru

Мигающий светодиод: подключение и применение

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

Общая информация

В литературе имеются сведения, что маркировка мигающего светодиода оканчивается на латинскую литеру F. Скорее всего – от английского flashing. Изучение вопроса показало, что производители предпочитают маркировать мигающие светодиоды через литеру B. От английского blinking. Именно так и называют мигающие светодиоды за рубежом. А значит, не каждому источнику можно верить. Исследование Википедии показало, что там ничего не хотят и знать по данному вопросу, видимо, считая его недостойным рассмотрения. Это касается и англоязычного домена ресурса.

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

При подключении постоянного напряжения конденсатор зарядится до потенциала цепи, и на этом процесс остановится. Следовательно, нужно коммутировать какой-нибудь ключ, обеспечивающий разрядку. Как это и делается при создании мигающих схем на обычных светодиодах. В связи с этим начало изложения будет именно с этого момента: как именно без мигающего светодиода получить мерцание.

Но до того нужно ответить на главный вопрос – зачем все это вообще нужно? Научно доказано, что переменный световой поток гораздо эффективнее привлекает внимание человека, нежели постоянный. И мигающий диод намного более заметен – это очевидный факт! На горе терпящий бедствие альпинист может проще привлечь чьё-нибудь внимание, если зеркальцем попробует подать знак. Такой блеск можно заметить на протяжении всей прямой видимости, а это иной раз – многие десятки километров. Тем, кто не считает затронутую тему серьёзной, нужно ознакомиться со следующими материалами:

  1. Трупы на горе Эверест: youtube.com/watch?v=EZ3vK-pvBKs. Считается, что первые покорители горы навсегда остались там и погибли уже на спуске. Одного так и не нашли, а второй остался лежать (1996 год) на западе от тропы. Можно ли было их спасти? Если бы на дежурстве была команда, готовая это сделать, то вероятнее всего люди вернулись бы живыми. Мораль? Поднимаясь за 50 тыс. долларов в гору, оставьте внизу тех, кто сможет прийти на помощь (заплатив им за это). И поскольку координаты по радиосвязи пока передавать не научились, мигающие светодиоды могут оказать неплохую услугу альпинистам. Для сведения: в разрыв облаков гора просматривается почти до самой вершины.
  2. Группа Дятлова: murders.ru/Dyatloff_group_1.html#20. Если бы по счастливой случайности отколовшийся от группы Юрий Юдин позаботился о неких условных знаках и подстраховал команду, то исход мог бы быть иным. Вещественные источники указывают, что на месте событий уже после катастрофы горел костёр. Мораль? Такие походы нельзя совершать без страховки.

Итак, мигающий светодиод позволяет реализовать многие схемы, и далеко не все из них относятся к сфере развлечений. Хотя по большей части это оборудование используется, как индикация, например, заряда устройства. Любой желающий может убедиться в том, что зелёный светодиод незаметен на корпусе системного блока боковым зрением, но мигающий был бы виден. Зачем это нужно?

Любой, кто в курсе, как долго выключается компьютер под управлением Windows 10, и что бывает, когда питание пропадает раньше времени, оценит мигающий светодиод. По его цвету можно простым путём контролировать прогресс. Новые системные блоки имеют опцию «включение по тревоге», то есть при подаче питания. Но ввиду того, что сети TN-C-S обеспечивают плохую фильтрацию, помехи воспринимаются системными платами, как сигнал для включения. Следовательно, в конце рабочего дня нужно убрать снабжение электричеством полностью и окончательно. Но если сетевые фильтры будут отключены раньше времени, то возможна потеря данных, иногда даже приходится переустанавливать систему со всеми вытекающими последствиями.

Между тем 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. Таким образом, разработчики системных плат могли бы заставить светодиод наличия питания мигать при выключении. То же самое нужно сделать и в режиме ожидания, потому что самой распространённой поломкой в современном компьютере является неплотная стыковка силового шнура (второй – отсутствие заземления корпуса). По мигающему светодиоду это отслеживать было бы очень удобно.

Как подключить светодиод, чтобы он мигал

Самая простая схема

Первая из схем используется достаточно давно. В СССР она уже была известна и базируется на лавинном пробое перехода коллектор-эмиттер биполярного транзистора. Конденсатор заряжается от сети, и напряжение начинает делиться 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. Поэтому какое-то время, пока заряд на конденсаторе падает, светодиод спокойно работает. Наконец, разница потенциалов достигает некоего порога, и p-n-переход закрывается. Точнее говоря, между эмиттером и коллектором два p-n-перехода. Из сказанного следует, что транзистор можно заменить любым нелинейным элементом, демонстрирующим вольт-амперную характеристику с отрицательным дифференциальным сопротивлением. В эту группу попадают лавинные и туннельные диоды.

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

Схемы генераторов

В интернете широко обсуждается схема на мультивибраторе, но помимо неё имеются и другие генераторы, которые могут быть полезными тем, что их проще собрать и наладить. Релейные устройства широко применяются до сих пор. Их относят к классу контактных генераторов, обозначая этим наличие движущихся частей.

Пульс-пара, построенная из двух реле, имеет то простое достоинство, что её работа очевидна, и не нужно никаких устройств измерений для отладки. На рисунке изображён один из возможных вариантов 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, и оно открывается. В результате нормально замкнутые контакты 2П возвращают питание светодиоду и 1П. Схема откатывается в исходное состояние, и начинается новый цикл работы. Скорость переключения определяется целиком характеристиками реле. Для дополнительной регулировки можно добавить в схему задерживающие срабатывание элементы.

На втором рисунке показан генератор, в своё время широко использовавшийся в технике. Он состоит из пульс-пары, режим работы которой рассмотрен выше, и вспомогательного реле, задачей которого и является задержка по времени. Кнопки управления (КУ) позволяют задать нужные параметры.

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

  • Обрывает цепь питания катушки 2П, тогда как ранее здесь так ток.
  • Готовит реле Д к срабатыванию.

При переходе щётки на ламель 1 реле 1П обесточивается, поскольку 2П размыкает свои контакты. Реле 1П отпадает. За счёт чего включается 2П, подавая питание на 1П. Таким образом, круг замыкается. На втором контакте 2П подключён светодиод, который будет мигать.

Если нажата КУ, то щётка ШИ попадает на вторую ламель, и при если включено 1П, то сработает реле Д. Последнее на какое-то 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 всего выбираются биполярные. По классификации мультивибраторы относятся к бесконтактным генераторам и до сих пор часто применяются для питания светодиодов, чтобы заставить их мигать.

Транзисторы достать проще, нежели специализированные микросхемы, что и 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, то же самое можно сказать и о контактных генераторах. В рассматриваемом случае это даже хорошо.

По схеме на базу одного транзистора через конденсатор подаётся напряжение коллектора другого. Что и открывает ключ. В этот момент происходят одновременно два процесса:

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

Схема работает, как качели, что, впрочем, очень характерно для любых генераторов прямоугольных импульсов. Номиналами С и R можно не только изменять период колебания, но 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 – это все, что понадобится в данной ситуации. Как и ранее, постоянная времени задаётся размерами пассивных элементов. Прежде всего, конденсатора. Для отладки схемы можно использовать подстроечную или переменную ёмкость.

  

Как применять мигающий светодиод

Не сложно заметить, что во всех этих схемах светодиод используется совершенно обычный. Мигающий отличается наличием собственной ёмкости и большого сопротивления контактов. Эти параметры можно простым путём измерить при помощи тестера. Для успешного хода опытов небесполезным будет знать, что более длинная ножка светодиода обычно является 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. После этого расчёт времени переключения ведётся с использованием материала из следующих наших разделов:

  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 обычно равно трём вычисленным периодам. Например, для ёмкости 10 мкФ и конденсатора 20 кОм величина составит 200 мс. Следовательно, светодиод будет мигать с частотой порядка 2-3 Гц. То есть, два или три раза в секунду.

vashtehnik.ru

PARA LIGHT

www.micronika.ru

- , , , ...

/ Paralight /

L-297xx-F       , 3, 2.4

, - ,.
Vf () 20 Iv () 20
. ..
L-297gd-f GaP Green Green Diffused 565 3.0 12.0 6 120
L-297ed-f GaAsP/GaP Hi.effi Red Red Diffused 635 3.0 12.0 20 120
L-297yd-f GaAsP/GaP Yellow Yellow Diffused 585 3.0 12.0 12.5 120
 

L-517xx-F       , 5.0, 2.4

, - ,.
Vf () 20 Iv () 20
. ..
L-517hd-f GaP Red Red Diffused 700 3.0 12.0 7.5 120
L-517gd-f GaP Green Green Diffused 565 3.0 12.0 15 120
L-517yd-f GaAsP/GaP Yellow Yellow Diffused 585 3.0 12.0 20 120
L-517ed-f GaAsP/GaP Hi.effi Red Red Diffused 635 3.0 12.0 20 120
 

 

 
 

Мигающий светодиод своими руками: схемы с описанием

Мигающие светодиоды часто применяют в различных сигнальных цепях. В продаже довольно давно появились светодиоды (LED) различных цветов, которые при подключении к источнику питания периодически мигают. Для их мигания не нужны никакие дополнительные детали. Внутри такого светодиода смонтирована миниатюрная интегральная микросхема, управляющая его работой. Однако для начинающего радиолюбителя намного интереснее сделать мигающий светодиод своими руками, а заодно изучить принцип работы электронной схемы, в частности мигалок, освоить навыки работы с паяльником.

[contents]

Как сделать светодиодную мигалку своими руками

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Собираем мигалку «на коленке»

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

Простая мигалка на светодиоде

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

Схема самой простой мигалки

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

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

Мигающий светодиод на одной батарейке

Большинство светодиодов работают при напряжениях свыше 1.5 вольт. Поэтому их нельзя простым способом зажечь от одной пальчиковой батарейки. Однако существуют схемы мигалок на светодиодах позволяющие преодолеть эту трудность. Одна из таких показана ниже.

В схеме мигалки на светодиодах имеется две цепочки заряда конденсаторов: R1C1R2 и R3C2R2. Время заряда конденсатора С1 гораздо больше времени заряда конденсатора С2. После заряда С1 открываются оба транзистора и конденсатор С2 оказывается последовательно соединен с батарейкой. Через транзистор Т2 суммарное напряжение батареи и конденсатора прикладывается к светодиоду. Светодиод загорается. После разряда конденсаторов С1 и С2 транзисторы закрываются и начинается новый цикл зарядки конденсаторов. Такая схема мигалки на светодиодах называется схемой с вольтодобавкой.

Мы рассмотрели несколько схем мигалок на светодиодах. Собирая эти и другие устройства можно не только научиться паять и читать электронные схемы. На выходе можно получить вполне работоспособные приборы полезные в быту. Дело ограничивается только фантазией создателя. Проявив смекалку, из светодиодной мигалки можно, например, сделать сигнализатор открытой дверцы холодильника или указатель поворотов велосипеда. Заставить мигать глазки мягкой игрушки.

 

ledno.ru

Такие удивительные маленькие огоньки —

Дата публикации: 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. Компания «Нихиро Кемикал», в которой работал Накамура, предусмотрительно запатентовала новые марки ультрафиолетовых светодиодов, а также побочные технологические новинки. Буквально через несколько лет эта компания производила уже от 10 до 20 млн зелёных и голубых светодиодов в течение одного календарного месяца. 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. И вот Москва делает первый заказ на светодиоды для светофоров к памятной дате: 850-летию Москвы. Цифра – 1000 светофоров. 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. В приборах ночного видения, которые так любят агенты секретных служб также используется ИК.

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.

Электроны не столь подвижны в полупроводниках органического происхождения по сравнению с дырками, посему процесс рекомбинации имеет место в эмиссионном слое. Параметры этого процесса показывают, что в итоге энергия электрона уменьшается, данный процесс сопровождается эмиссией. От слова «эмиссия»- испускания, назвали данный процесс.

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.

Форма и маркировка

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

altenergiya.ru


Смотрите также