У каталогах зарубіжних фірм, що виробляють напівпровідникові прилади і торгують ними, з'явилися так звані "Blinking LED Lamps" - світлодіоди, на вид звичайні, але при поднлючении до джерела постійної напруги спалахуючі і які гаснуть приблизно два рази в секунду. Ці прилади нерідко можна придбати на радіоринках. У пропонованій статті описані кілька простих пристроїв, в яких "миготливий" све-тодиод служить генератором не лише світлових, але і електричних імпульсів.
Насамперед відповімо на запитання, чому такий світлодіод блимає? Всередині нього, як показано на схемі (рис. 1), крім власне світловипромінюючий напівпровідникової структури HL1, знаходяться генератор імпульсів і електронний ключ. Іноді передбачений гасить резистор R1, в інших випадках його функції виконує внутрішній опір ключа. Діод VD1 захищає пристрій від подачі живлячої напруги зворотної полярності.
До речі, саме цей діод буває причиною виходу приладу з ладу. Часто трапляється, що, перевіряючи світлодіод, порівняно потужну батарею напругою 9 В підключають до нього, переплутавши полярність. В результаті струм силою в сотні міліампер розігріває захисний діод до температури, небезпечною не тільки для нього самого, але і для інших компонентів приладу. Тому при перевірці світлодіода послідовно з ним необхідно включити резистор опором 100...200 Ом. В процесі експлуатації, коли прикладена до світлодіоду напруга має правильну полярність і знаходиться в допустимих межах, додатковий резистор не потрібен.
Найбільш поширені "миготливі" світлодіоди серій V621, V622, V623 (фірми Diverse); LTL 4213,LTL 4223, LTL 4233 (Lite On Opto); TLBG5410, TLBR5410, TLBY5410 (Теміс Telefunken); L-36, L-56, L-616, L-796, L-816 (Kingbright Reinhold). За зовнішнім виглядом вони нагадують звичайний АЛ307БМ, мають корпус діаметром 3...10 мм, кут огляду 40...1400, колір світіння - червоний, помаранчевий, жовтий або зелений. Типові їх параметри наступні: робоча напруга - 3,5... 13 В, максимальний прямий струм - 60...70 мА, максимальна потужність, що розсіюється - 200 мВт, частота спалахів - 1,5...2,5 (іноді до 5 Гц), яскравість - 1,3... 1000 мкд.
В світному стані властивості "миготливого" світлодіоди подібні до звичайного. Експериментально знятий початковий ділянку його вольт-амперної характеристики показаний на рис. 2 (крива 1). В інтервалах між спалахами "світлодіодна" ланцюг розірвана і при тому ж напрузі струм, що протікає через прилад, значно менше, так як його споживає тільки внутрішній генератор. Цьому стану відповідає крива 2.
Якщо послідовно з "миготливим" світлодіодом включити резистор, падіння напруги на ньому буде змінюватися в такт зі спалахами. З допомогою осцилографа можна переконатися, що генерація продовжується навіть при збільшенні опору резистора до значення, при якому спалахів світла вже не видно. Проведена на рис. 2 навантажувальна пряма (3) відповідає резистора опором 33 кОм і напрузі живлення 5 Ст. Різниця падінь напруги на резисторі під час спалахи і паузи AU перевищує 2 Ст. Цього достатньо, наприклад, для спрацьовування логічного елемента.
Пристрої, схеми яких наведені на рис. 3 та 4, за аналогією з RC-генератора можна було б назвати RHL-генераторами. Типи світлодіодів і логічних елементів на схемах не вказані, так як були перевірені і стійко працювали різні їх комбінації. Тривалість високого логічного рівня на виході - 280...320, низького - 340...370 мс. Ці значення в невеликих межах залежать від сопрогивления резистора R1 і типу застосовуваного логічного елемента. В пристрої за схемою на рис. 3 інтервал можливих опорів резистора R1 в килоомах при використанні мікросхем зазначених у дужках серій складає 0,1... 1,8 (К155). 0,1...5,6 (К555). 0,15...30 (КР1533) або 0,15...91 (К561). При наближення опору до одного з граничних значень повного зриву коливань часто передує "брязкіт" - генерація пачок коротких імпульсів на фронтах основних. У генераторі за схемою рис. 4 можуть працювати тільки мікросхеми структури КМОП (серії К561 і подібні), а опір R1 повинно знаходитися в межах 0,8...300 кОм.
На рис. 5 показана схема економічного генератора пачок імпульсів, що містить всього один логічний елемент - тригер Шмітта. Під час спалаху "миготливого" світлодіода HL1 рівень напруги на вході 1 елемента DD1.1 відповідає логічного 0. У паузі між спалахами це напруга збільшується до рівня логічної 1 і починає працювати RC-генератор. утворений елементами R2, C1, DD1.1. На виході можна спостерігати пачки імпульсів, наступних з частотою спалахів світлодіода. Сигнал можна почути, підключивши до виходу генератора акустичний перетворювач BF1, наприклад, пьезоизлучатель ЗП - 1, ЗП - 19 або ЗП - 22. Зазначеним на схемі номіналах елементів відповідають частота імпульсів в пачці 2 кГц. період повторення пачок - 500. а тривалість кожної з них - 230 мс. При збільшенні опору резистора R1 від 620 Ом до 150 кОм період повторення пачок зростає з 450 до 600 мс, а частота їх заповнення зменшується з 2,2 до 1,5 кГц. Можна підібрати таке опір (приблизно 135 кОм). при якому генерується послідовне мелодійне тризвук. Помінявши місцями R1 і HL1, підбором того ж резистора домагаються такого цікавого ефекту, як "гліссандо" - плавної зміни висоти звуку.
Слід мати на увазі, що у всіх розглянутих тут генераторів при великих номіналах навантажувального резистора яскравість світлових імпульсів зменшується настільки, що вони стають невидимими. Однак генерація електричних імпульсів триває.
Автор: С. Рюмик, р. Чернігів, Україна