Стробоскоп на светодиодных модулях F6040

На основе светодиодных модулей F6040 [1, 2] можно собрать различные осветительные приборы. Номенклатура таких и аналогичных модулей весьма велика, отличаются они номинальной мощностью и небольшими конструктивными особенностями. Эти модули, как и многие другие аналогичные, представляют собой светодиодную матрицу, которая питается от сети 230 В через встроенный несложный драйвер. Все элементы размещены на дюралюминиевой печатной плате-теплоотводе (рис. 1). Имеющиеся в наличии модули были с номинальной мощностью 20 Вт и потребляли от сети ток 87 мА.

В состав драйвера этого модуля входят выпрямительный диодный мост МВ10С и две микросхемы DF6811 ВС в корпусе SO-8 (аналоги — микросхемы MX2082S, SM2082C), которые представляют собой линейный стабилизатор тока. Значение тока устанавливают подборкой внешнего резистора. Каждая из микросхем питает всего одну светодиодную матрицу, содержащую 64 светодиодных кристалла. Поскольку в драйвере отсутствуют сглаживающие конденсаторы, пульсации яркости этого модуля довольно велики. Но, с другой стороны, это является причиной сравнительно высокого быстродействия модуля, поскольку в нём отсутствуют элементы с большой постоянной времени. Это позволяет применить модули F6040 как в осветительной лампе, так и в стробоскопе.

Схема устройства показана на рис. 2. Сетевое напряжение выпрямляет диодный мост VD3—VD6, пульсации выпрямленного напряжения сглаживает конденсатор С4. На логическом элементе DD1.1 собран генератор прямоугольных импульсов, длительность которых зависит от ёмкости конденсатора СЗ и сопротивления резистора R6. Скважность определяется соотношением сопротивлений резисторов R6 и R4, R5, а также сопротивления транзистора VT1. На логическом элементе DD1.2 собран инвертор, а на элементах DD1.3 и DD1.4 — буферный каскад, который управляет мощным полевым транзистором VT2.

На транзисторе VT1 и микрофоне ВМ1 собран каскад, который изменяет скважность импульсов генератора. Питание всех узлов осуществляется от параметрического стабилизатора напряжения, собранного на резисторах R7—R10, стабилитроне VD1 и сглаживающем конденсаторе С1. Напряжение питания — около 12 В, потребляемый собственно устройством ток не превышает 2 мА. Светодиод HL1 включён последовательно со стабилитроном VD1 и служит индикатором включения, а также источником напряжения смещения для транзистора VT1.

В режиме стробоскопа устройство работает так. Импульсный генератор формирует импульс длительностью 1...2мс, который после прохождения через элементы DD1.2—DD1.4 поступает на затвор транзистора VT2 и открывает его. В течение этого времени на светодиодные матрицы поступает питающее напряжение и возникает вспышка света. Поскольку длительность открывающего транзистор импульса меньше длительности одного полупериода (10 мс) сетевого напряжения, и потребовалась установка конденсатора С4. Дело в том, что транзистор VT2 может открыться в момент, когда сетевое напряжение проходит через ноль, и без этого конденсатора (который заряжен
до напряжения около 310 В) вспышки может не произойти или она будет слабой. Наличие конденсатора С4 исключает такую ситуацию.


Каскад на транзисторе VT1 реагирует на уровень звукового сигнала в помещении. На базу транзистора с движка подстроечного резистора R2 поступает напряжение, которое устанавливает транзистор VT1 на грани открывания. В этом случае зарядка конденсатора СЗ осуществляется через резисторы R4 и R5, и период следования импульсов будет немногим менее 1 с (примерно одна вспышка в секунду).

Если в помещении будет звучать громкая музыка, транзистор VT1 будет открываться и зарядный ток конденсатора СЗ увеличится, что приведёт к увеличению частоты вспышек. Получается так — чем громче музыка, тем чаще вспышки. Максимальная частота вспышек — около 4 Гц. Если такая функция не нужна, все элементы, выделенные на рис. 2 красным цветом, на плату не устанавливают, а если не нужен и светодиод HL1, на плате вместо него устанавливают проволочную перемычку.

Практически все элементы устройства смонтированы на печатной плате из фольгированного с одной стороны стеклотекстолита толщиной 1,5...2 мм. Чертёж платы показан на рис. 3. Применены постоянные резисторы МЛТ, С2-23, подстроечный — серий 3362Н, PV32H или отечественные СПЗ-19, оксидные конденсаторы — К50-35 или импортные. Стабилитрон — любой маломощный с напряжением стабилизации 10...12 В, диод КД522Б можно заменить любым маломощным импульсным или выпрямительным. Транзистор КТ3102БМ можно заменить любым из этой серии, замена транзистора IRFBC40LC — транзистор IRF840 или аналогичный. Выключатель SA1 — любой, рассчитанный на работу в сети 230 В, например МТ-1. Внешний вид смонтированной платы показан на рис. 4.

В устройстве применены два светодиодных модуля F6040, которые с помощью теплопроводящей пасты установлены на ребристый теплоотвод (рис. 5) размерами 86x62x18 мм. В качестве корпуса устройства можно применить прозрачную пластмассовую коробку подходящей формы и размера (рис. 6). Для микрофона следует сделать в корпусе отверстие.
Налаживания устройство не требует. При необходимости длительность импульса можно изменить подборкой конденсатора СЗ. Увеличение его ёмкости приведёт к увеличению длительности импульса. Одновременно уменьшится частота вспышек. Её можно изменить подборкой резисторов R4 и R5. Минимальную частоту вспышек задают резисторы R4 и R5, максимальную — резистор R4.

Чтобы устройство использовать и как осветительный прибор, в него надо ввести элементы и изменения, выделенные на схеме синим цветом. В положении "Лампа" переключателя SA2 к конденсатору С4 подключены светодиодные модули F6040, благодаря чему пульсации светового потока, излучаемого модулями, значительно уменьшены. Но наличие этого конденсатора приводит к тому, что действующее напряжение на модулях увеличивается (по сравнению с тем, когда сглаживающего конденсатора нет), что приводит к увеличению среднего тока через них, а значит, и яркости, а также рассеиваемой мощности, которая возрастает до 25 Вт на каждую матрицу. Поэтому их следует разместить на более эффективном теплоотводе. Приведённый на рис. 5 теплоотвод будет слишком мал. В положении "Строб." переключателя SA2 устройство переходит в режим стробоскопа.