Один світлодіод – добре, а кілька – краще Якщо їх конструктивно оформити у вигляді світиться лінійки, гірлянди або витіюватого візерунка, зірочки, курсора, то емоційне сприйняття дизайну пристрою помітно покращиться

Світлодіоди логічно зєднувати один з одним послідовно Паралельне включення не рекомендується, оскільки через технологічного розкиду ВАХ деякі з світлодіодів будуть світитися тьмяніше, ніж інші

Іноді ставиться завдання отримати плавну зміну яскравості світлодіодів Для цього існують два способи По-перше, «цифровий» ШІМ з мінливих скважностью імпульсів, по-друге, аналогове управління за допомогою змінного резистора або генератора лінійної напруги

«Цифровий» ШІМ вважається коректнішим з точки зору забезпечення правильної передачі кольору, оскільки при аналоговому регулюванні проявляється ефект втрати насиченості кольору при низькій яскравості Положення можна трохи виправити, якщо використовувати спеціальні типи світлодіодів, що мають підвищену світлову віддачу при малому прямому струмі (Табл 23)

Таблиця 23 Порівняння звичайних і «суперяркіх» світлодіодів фірми Kingbright (5 мм)

Важливий нюанс Лінійним ШІМ (так само як і лінійним аналоговим напругою) не можна отримати візуальне відчуття рівномірної яскравості Справа в тому, що око людини логаріфмірует силу приходить світла, інакше в сонячний день ми б постійно заплющує очі, а в сутінках нічого б не бачили Отже, потрібен не лінійний, а експонентний закон управління

Для плавної зміни яскравості світлодіодів рекомендують розбивати всю шкалу скважности 8-розрядного ШІМ на 21, 64 або 256 сходинок [2-15]:

•                 0, 1, 2, 3, 5, 7, 10, 13, 16, 20, 26, 32, 40, 51,64, 81, 101, 127, 161, 201, 255

•                 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 6, 6, 7, 7, 8, 8, 9, 9, 10, 11, 12, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 19,20,21, 23, 24, 26, 28, 30, 32, 34, 36, 39, 42, 44, 48, 51, 54, 58, 62, 66, 71, 76, 81, 87, 93, 100, 106, 114, 122, 130, 139, 149, 159, 170, 182, 195, 208, 223, 238, 255

 0, 2, 2, 2, 2, 3,  3, 3, 3,    4, 4, 4, 4, 5, 5, 5, 5, 6,         6, 6, 6, 7, 7, 7, 7, 8, 8, 8, 8, 9,            9, 9, 9, 10, 10, 10,            10,          11, 11,   11, 11, 12,            12, 12, 12,            13, 13, 13,            13, 14,   14, 14, 15,          15, 15, 16, 16, 17,               17,          17, 18,   18, 19, 19,            19, 20, 20,            21, 21, 21,                22, 22,   23, 23, 24,            24, 25, 25, 26, 26,               26,          27, 27,   28, 28, 29,            29, 30, 30,          31, 32, 32,            33, 33,   34, 34, 35,            35, 36, 37, 37, 38,               38,          39, 40,   40, 41, 41,          42, 43, 43,            44, 45, 45,            46, 47,   47, 48, 49,            49, 50, 51, 52, 52,               53,                54, 55,   55, 56, 57,            58, 58, 59,            60, 61, 62,            63, 63,   64, 65, 66,            67, 68, 69, 70, 70,            71,          72, 73,   74, 75, 76,            77, 78, 79,            80, 81, 82,            83, 84,   85, 86, 88,          89, 90, 91, 92, 93,94,95,97,98, 99,100, 101, 103, 104, 105, 106, 108, 109, 110, 112, 113, 114, 116, 117,119, 120,             121, 123, 124,     126,        127,        129, 130,              132,        133,        135, 136, 138, 140, 141, 143, 144, 146, 148, 150, 151,     153,        155,        157, 158,              160,        162,                164, 166, 168, 169, 171, 173, 175, 177,       179, 181, 183,     185,        187,        190, 192,                194,        196,        198, 200, 203, 205, 207, 209, 212, 214,       216, 219, 221,     224,        226,                229, 231,              234,        236,        239, 242, 244, 247, 250, 252, 255

Приклад Мала яскравість – 3/255 (3 частки світиться, 252 частки не світиться), велика яскравість – 223/255 (223 частки світиться, 32 частки не світиться) Крива на початку графіка може відрізнятися від експоненти, оскільки залежність яскравості від середньої сили струму через світлодіод має нелінійний початковий ділянку

Якщо потрібно ще більш плавне регулювання, то переходять до 16-розрядному ШІМ, при цьому число градацій яскравості не повинно перевищувати 10000 – це динамічний діапазон чутливості ока людини без акомодації Частоту ШІМ зазвичай встановлюють не менше 150 .. 200 Гц, щоб усунути мерехтіння

Для підвищення природності сприйняття світлового потоку і в разі помітності мерехтіння світлодіодів застосовують так званий «непослідовний лічильник ШИМ» Тобто кожен період циклу ШІМ заповнюють безліччю проміжних імпульсів квазіслучайном тривалості Наприклад, якщо на Рис 29 скласти всі «поодинокі» і «нульові» проміжки часу, то вони будуть рівні між собою, тобто виходить середня шпаруватість 50%, як при Меандрі

Рис 29 «Непослідовний» лічильник ШІМ

На Рис 210, a .. M показані схеми підключення лінійок світлодіодів до MK За таким же зразком будуються не тільки «миготливі» гірлянди, але й світлові табло, екрани з «біжучим рядком», шкальні індикатори параметрів

Рис 210 Схеми підключення лінійок світлодіодів до MK (початок):

а) транзистор VT1 комутує 60 світлодіодів, обєднаних в 10 паралельних лінійок Резисторами R2 .. R11 встановлюється яскравість їх світіння

б) загальна кількість світлодіодів залежить від максимально допустимого струму через стік транзистора VT1 Змінюючи скажность керуючих імпульсів у каналі ШІМ, можна плавно збільшувати / зменшувати яскравість світіння відразу всіх індикаторів Про

Про Рис 210 Схеми підключення лінійок світлодіодів до MK {продовження):

в) генератор стабільного струму на елементах VT1, R1 . R3 Резистор R3 визначає струм через світлодіоди HL1 .. HLn Падіння напруги між колектором і емітером транзистора VT1 буде різним залежно від числа світлодіодів в лінійці

г) імпульсний помножувач напруги з ККД до 82% на мікросхемі DA1 (фірма Maxim / Dallas) призначений для живлення лінійки світлодіодів білого кольору HL1 .. HLn Вихідна напруга підбирається резистором R2 Резистор R1 визначає струм через світлодіоди 15 .. 20 мА Яскравість світіння лінійки можна плавно змінювати ШІМ-сигналом від MK Якщо замінити DA1 мікросхемою MAX1553, то число світлодіодів в лінійці має бути не більше 6

д) дві лінійки світлодіодів HL1 .. HL8 конструктивно розташовуються навколо центрального світлодіода HL9, який має в два рази більший діаметр Діод VD1 захищає пристрій від подачі напруги зворотної полярності (автомобільний акумулятор)

е) усередині мікросхеми DA1 є потужні транзисторні ключі, які роздільно керують вісьмома лінійками світлодіодів Резистори визначають струм через індикатори, але не більше 500 мА на канал При малому числі світлодіодів в лінійці необхідно підвищити опору резисторів і збільшити їх потужності розсіювання

Про Рис 210 Схеми підключення лінійок світлодіодів до MK (продовження):

ж) плавне регулювання яскравості потужних «білих» світлодіодів зі стабілізацією струму до 350 мА Число світлодіодів залежить від харчування: +73 .. +125 В (1 шт), +175 .. +227 В (4 шт)

з) світлодіоди HL1 .. HL4 розміщуються в лінію Кількість світяться індикаторів визначаються скважностью сигналів з виходу MK На конденсаторі C1 виділяється постійна складова Діоди VD1 .. VD3 визначають пороги включення «сходинок» шкали Резистори R3 .. R5подбіраются так, щоб яскравість індикаторів HL1 .. HL4 була приблизно однаковою

і) шкала з 10 світлодіодів, що реагує на шпаруватість сигналів ШІМ з MK Резистором R2 регулюється амплітуда, резистором R3 – лінійність, резистором R4 – яскравість Перемикачем S1 вибирається один з двох режимів: почергове включення одиночних світлодіодів («точка на шкалі») чи включення групи світлодіодів («стовпчик з точок на шкалі») Про

Про Рис 210 Схеми підключення лінійок світлодіодів до MK {закінчення):

к) транзистори VT1, ІГ2протівофазно перемикають дві незалежні лінійки світлодіодів HL і HL Сигнали на нижніх лініях MK виставляються окремо для кожної лінійки, чергуючись у часі Опору резисторів R, R вибираються так, щоб струм через кожну з лінійок не перевищував 01 А, інакше слід замінити транзистори VT1, VT2 більш потужними

л) ШІМ-управління яскравістю прожектора, що складається з 150 світлодіодів Транзистор VTJ відкривається КМОП-рівнем з виходу MK і пропускає струм до 22 А

м) необхідна комбінація світяться індикаторів HL1 .. HL8 виходить після обнулення 12-разрядногодвоічного лічильника DD1 (заміна КР1561ІЕ20) по входу «R» і подачі серії імпульсів на вхід «С» від MK У кожній серії може бути від 1 до 4095 імпульсів Гідність – мале число задіяних ліній MK Недолік – для індикації потрібен час на відправку імпульсів в лічильник У момент рахунку імпульсів транзистор VT1 замикається найнижчими рівнем з нижнього виходу MK, щоб виключити паразитную підсвічування індикаторів

Джерело: Рюмік, С М, 1000 і одна мікроконтролерна схема Вип 2 / С М Рюмік – М: ЛР Додека-ХХ1, 2011 – 400 с: Ил + CD – (Серія «Програмовані системи»)