Hardware-Projekte

Prof. Jürgen Plate

LED-Blitzer

Blinker mal anders

Der hier besprochene LED-Blitzer unterscheidet sich von einem Blinker dadurch, dass die LED in regelmäßigen Abständen nur kurz aufblitzt, das dafür aber recht hell. Ausserdem benötigt die Schaltung kaum Energie und kann mit einer Batterieladung Monate lang laufen. Für einen solchen LED-Blitzer braucht man nicht unbedingt eine integrierte Schaltung wie sie z. B. für LED-Blitzer in Reklametafeln verwendet wird. Es genügen neben der LED zwei Allerwelts-Transistoren und einige passive Bauteile. Die Schaltung funktioniert in einem weiten Spaannungsbereich (3 .. 9 V).

Wird die Batterie an die folgende Schaltung angeschlossen, so ist der Kondensator zunächst entladen, und er beginnt sich über den Widerstand R1 aufzuladen. Die Basis des PNP-Transistors T1 (z. B. BC178, BC558 o. ä.) liegt auf einem um die LED-Durchlass-Spannung (ca. 1,2 V) niedrigeren Potential als die Batteriespannung. Steigt nun die Spannung am Kondensator an, bis die Emitter-Spannung von T1 um ca. 0,7 V höher als die Basisspannung ist (Kondensator nahezu aufgeladen), beginnt der Transistor T1 zu leiten. Sein Kollektorstrom sorgt nun dafür, dass auch der NPN-Transistor T2 (BC108, BC548 o. ä.) zu leiten beginnt. Da der Kollektor von T2 direkt mit der Basis von T1 verbunden ist, steuern sich beide Transistoren gegenseitig auf und schalten damit schlagartig durch. Die beiden Transistoren verhalten sich ähnlich wie eine Thyristortetrode. Da die Transistoren nur kurzzeitig leiten und die meiste Zeit gesperrt sind, benötigt die Schaltung wenig Energie.

Nun geschehen zwei Dinge: Die beiden Transistoren schließen den Kondensator kurz und entladen ihn fast vollständig. Außerdem fließt über den NPN-Trnasistor in dieser Zeit ein relativ hoher Strom durch die LED, sodass diese hell aufblitzt. Da über die Leuchtdiode nur für extrem kurze Zeit Strom fliesst, wird kein Vorwiderstand verwendet, weil sonst die gesamte Spannung am Vorwiderstand abfallen würde und die Leuchtdiode nicht leuchten.

Der gesamte Vorgang wiederholt sich nun zyklisch. Durch Variation von R1 und C1 kann die Blitzfrequenz und begrenzt auch die Blitzintensität eingestellt werden. Typische Werte für C1 sind 10 bis 33 Mikrofarad, für R1 10 bis einige 100 Kiloohm. Man kann auch mit kleineren Werten für C1 und größeren Werten für R1 experimentieren.

Die zweite Schaltung arbeitet ähnlich wie die vorhergehende. Sie ist jedoch noch sparsamer. denn hier wird der Kondensator nicht einfach brutal entladen, vielmehr wird die im Kondensator gespeicherte Energie genutzt, um die LED aufleuchten zu lassen. Auch in dieser Schaltung sind wieder C1 und R1 die zeitbestimmenden Bauteile. Damit die LED kräftig aufblitzt, darf C1 nicht zu klein gewählt werden - er bestimmt in gewissen Grenzen die Blitzintenität. Die Diode D1 und der Widerstand R2 bilden den Basisspannungsteiler für den Transistor T2, wobei D1 als niederohmige Referenzspannungsquelle mit der typischen Durchflussspannung von etwa 0,7 V dient.

Die dritte Schaltung ist ein absoluter Energiesparer. Diese Schaltung läuft mit nur einer 9-V-Batterie Akku etliche Jahre lang ununterbrochen. Basierend auf den IC CD 4007 ist der Impuls nur 2 ms lang. Das CD 4007 enthält zwei komplementäre Paare von Schalt-FETs und einen Inverter. Das IC wird - mit einigen Tricks - als Drei-Inverter-Oszillator geschaltet. Die Widerstände R1 und R2 (1 MΩ) in Reihe mit den Drain-Anschlüssen eines FET-Paars sorgenb für einen sehr geringen Steuerstrom für das folgende FET-Paar. Die Impulsdauer wird vom RC-Glied C1/R5 bestimmt, die Pausenzeit von C1/R4 (in diesem Fall sperrt die Diode D1 und schaltet R5 ab). Der MOSFET BS170 schaltet die LED, deren Strom von R6 auf 30 mA begrenzt wird. Zum Einsatz kommt eine High-Efficiency-LED, bei der das Aufleuchten deutlich sichtbar ist. Mit den angegebenen Bauteilewerten leuchtet die LED für 2 ms und die Pause beträgt 1 s. Eine 9-V-Blockbatterie kann die Schaltung rund 3 Jahre versorgen, wird der LED-Widerstand R6 auf 1 kΩ erhöht, leuchtet die LED zwar nicht so hell, dafür hält die Batterie vermutlich mehr als 10 Jahre (nicht getestet).

Eine einfache Schaltung erzeugt das bei Notdiensten typische Doppel-Blitzlicht, bei dem jede Lampe zweimal in kurzem Abstand aufblitzt. Mit der folgende Schaltung funktioniert dies wie in Wirklichkeit. Voraussetzung sind superhelle High-Efficiency-LED. An aktiven Bauteilen werden lediglich zwei Transistoren, vier Dioden, ein Timer IC NE555 und der Dezimalzähler CD4017 benötigt. Der NE555 erzeugt den Takt, der auf den Takteingang des CD 4017 geführt wird. Der CD 4017 ist ein Dezimalzäler mit Dezimaldecodierung, bei dem nacheinander die Ausgänge Q0 bis Q9 aktiviert werden. Die Dioden D1 und D2 bzw. D3 und D4 bilden jeweils eine ODER-Verknüpfung. Auf diese Weise blitzt erst die LED D5 zweimal auf, dann die LED D6 ebenfalls. Danach folgt eine etwas längere Pause. Soll die Pause genauso lang sein, wie bei den Blitzern, muss Q8 mit RES verbunden werden, will man eine noch längere Pause, kann die Verbindung zu RES ganz entfallen. Mit P1 kann man die Taktdauer einstellen.

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