Загрузка...Принцип регулировки яркости светодиодов
Принцип регулировки яркости светодиодов
Если упустить подробности и объяснения, то схема регулировки яркости светодиодов предстанет в самом простом виде. Такое управление отлично от метода ШИМ, который мы рассмотрим чуть позже.
Итак, элементарный регулятор будет включать в себя всего четыре элемента:
- блок питания;
- стабилизатор;
- переменный резистор;
- непосредственно лампочка.
И резистор, и стабилизатор можно купить в любом радиомагазине. Подключаются они точно так, как показано на схеме. Отличия могут заключаться в индивидуальных параметрах каждого элемента и в способе соединения стабилизатора и резистора (проводами или пайкой напрямую).
Собрав своими руками такую схему за несколько минут, вы сможете убедиться, что меняя сопротивление, то есть, вращая ручку резистора, вы будете осуществлять регулировку яркости лампы.
В показательном примере аккумулятор берут на 12 Вольт, резистор на 1 кОм, а стабилизатор используют на самой распространенной микросхеме Lm317. Схема хороша тем, что помогает нам сделать первые шаги в радиоэлектронике. Это аналоговый способ управления яркость. Однако он не подойдет для приборов, требующих более тонкой регулировки.
Что такое диммер
Диммер – русская адаптация английского термина, прочно вошедшая в лексикон профессиональных электриков и постепенно распространившаяся на название устройств регулирующих мощность светодиодных ламп. Не все покупатели и потребители светодиодных ламп знакомы с устройством и функциональными возможностями этого прибора, поэтому, купив в магазине дорогостоящую светодиодную лампу и установив ее в осветительный прибор, покупатели недоумевают: раньше они могли без проблем увеличить или уменьшить яркость свечения, а с новой лампочкой такая возможность не реализуется. Бывают ситуации, когда лампочка вообще не светит или работает с перебоями. Это свидетельствует о том, что потребитель приобрел лампу, не адаптированную для работы с диммером, или в ней использована упрощенная схема управления, которой грешат дешевые светодиодные лампы китайского производства.
Принцип работы диммера
Регуляторы яркости свечения светодиодной лампочки работают по схожему принципу. В отличие от регуляторов для ламп накаливания они не изменяют мощность прибора, а изменяют ширину импульса тока, подаваемого на светодиод. Такой диммер работает по принципу «отсекания» поступающей на лампу амплитуды напряжения.
Следует помнить о том, что в лампе, яркость свечения которой пытаются регулировать диммером должен быть установлен соответствующий драйвер. Такие лампы имеют на упаковке специальное обозначение. Схема питающего светодиоды драйвера является более сложной. Она должна обеспечивать сглаживание прерывистой амплитуды тока, подаваемого через диммер. Обычная светодиодная лампа при попытке регулировать ее яркость будет мигать.
Стоят диммируемые лампы дороже и их практически невозможно встретить среди дешевой китайской продукции.
Плюсы использования светодиодного диммера
Помимо удобства для пользователя, имеющего возможность изменять световой поток, исходящий из осветительного прибора, не прибегая к использованию альтернативных источников освещения, можно среди положительных его качеств отметить:
- некоторую экономию, связанную с оплатой за использованную электроэнергию. хотя, светодиодные лампочки и так являются сверхэкономичными. 2-5 ватт, которые удастся сэкономить установив совсем недешевый регулятор, окупятся очень нескоро;
- отсутствие выделения тепла;
- возможность не только регулировать мощность светового потока, но менять цветовую температуру, так как в условиях изменения режима работы светодиоды будут излучать на различных режимах различные длины волн;
- продвинутые модели диммеров для светодиодных ламп оснащаются пультами дистанционного управления, позволяющими регулировать уровень освещенности, включать и выключать свет в помещении не подходя к выключателю.
Различие по управлению
Существуют разные виды диммеров для светодиодных ламп, которые различаются своим управлением:
- механическое управление производится кнопкой или колесом. Механизм может быть поворотный, нажимной или поворотно-нажимной. При поворачивании колеса или нажиме кнопки изменяется яркость освещения;
- электронное управление имеет выключатель, у которого стоит сенсорный или инфракрасный датчик;
- акустическая регулировка происходит за счет наличия датчика, реагирующего на громкие звуки, например, голос человека. Недостатком такого управления является незапланированное изменение яркости освещения от звука случайно упавших предметов;
- дистанционная регулировка выполняется через пульт управления. Таким диммером удобно регулировать или включать освещение, не вставая с места.
Из всех рассмотренных моделей самым надежным можно считать поворотный выключатель. Его механизм отличается простотой и приемлемой ценой. При выполнении монтажа проще всего найти комплектующие. Одним из основных и популярных производителей диммеров считается фирма Легранд.
Устройство и принцип работы
Диммер для светодиодных ламп по своему конструктивному исполнению и функциям очень похож на устройство, предназначенное для других источников света.
По сути диммер представляет собой выключатель, только обладающий множеством функций, главной из которых является управление интенсивностью светового потока. Раньше они были чисто механическими и использовались лишь для изменения яркости света. Сейчас уже в конструктивном исполнении диммера обязательно присутствуют микроконтроллёры (микросхемы), с помощью которых он и выполняет множество функций.
Устройство диммеров основано на принципе действия реостата. Путём изменения сопротивления, меняется подаваемое на лампочку напряжение. Также в регуляторе обязательно имеется набор резисторов (симисторов), за счёт которых и происходит изменение интенсивности освещения.
Регулировка яркости светодиодных ламп — Магазин электрики
Регулировка яркости источников света используется для создания комфортной освещенности помещения или рабочего места.
Регулировка яркости возможна, если устройство имеет нескольких цепей, которые включаются отдельными выключателями. В этом случае возможно получить ступенчатое изменение освещенности.
Не так давно основными источниками света были лампы накаливания и точечные галогенные лампамы, которые позволяли регулировать яркость без каких-либо проблем. Ситуация изменилась с появлением энергосберегающих (компактных люминесцентных ламп), затем и светодиодных. Популярность светодиодов очевидна.
Устройство светодиода
Полупроводниковый диод — прибор, пропускающий электрический ток в одном направлении. Протекание тока не имеет линейной зависимости от приложенного напряжения, это напоминает ветвь параболы. Получается, что в случае приложения к светодиоду малого напряжения ток не протекает. Протечет ток в случае, когда напряжение на диоде превысит пороговое значение. Для обычных выпрямительных диодов значение колеблется от 0.3В до 0.8В в зависимости от типа материала. Диоды с основой из кремния потребляют около 0.7В, германия — 0.3В. Диоды Шоттки — порядка 0.3В.
Пороговое напряжение белого светодиода около 3В, зависит от полупроводника из которого он сделан. Цвет свечения зависит от того же. Красный светодиод имеет напряжение около 1.7 В.
Вольтамперные характеристики светодиодов
Яркость свечения светодиода зависит от силы тока через него
Яркость идеального светодиода линейно зависит от тока, но в реальности немного отличаются из-за дифференциального сопротивлением диода и его тепловых потерь. Светодиод — прибор, питающийся током, а не напряжением, поэтому, для регулировки его яркости следует изменять силу тока.
Конечно, сила тока зависит от приложенного напряжения, но как можно судить из первого графика, даже небольшое изменение напряжения влечет за собой несоизмеримое увеличение тока.
Регулировка яркости с посредством простого реостата бесполезно, т.к. уменьшение сопротивления реостата заставит светодиод быстро загореться, затем его яркость немного увеличивается, затем перегревается и выходит из строя.
Следовательно: нужно регулировать ток при определенном значении напряжения с небольшим изменением.
Способы регулировки яркости светодиодов: линейные «аналоговые» регуляторы
Логично использовать биполярный транзистор, т.к. его выходной ток зависит от входного тока, включенного по схеме общего коллектора.
Как работает
Меняем ток базы, изменяя падение напряжения на переходе эмиттер-база с помощью потенциометра R2. Резисторы R1 и R3 нужны для ограничения тока при максимально открытом транзисторе. Формула:
R=(Uпитания-Uпадения на светодиодах-Uпадения на транзисторе)/Iсвет.ном.
Схема егулирует ток через светодиоды и яркость свечения, при этом заметна ступенчатость на определенных положениях потенциометра. Вероятно, из-за того, что потенциометр был логарифмическим или из-за того, что любой pn-переход транзистора — это тот же диод с такой же ВАХ.
Эффективнее использовать схему стабилизатора тока на регулируемом стабилизаторе LM317, хотя её чаще применяют в роли стабилизатора напряжения.
Её можно использовать для получения фиксированного тока при постоянном напряжении. Это особенно полезно при подключении светодиодов к бортовой сети автомобиля, где напряжение в сети при заглушенном двигателе около 11.7-12В, а при заведенном доходит до 14.7В, разница более чем в 10%. Работает и при питании от блока питания.
асчёт выходного тока
В этом случае мы не получаем высокий КПД, т.к. все зависит от разницы напряжений между входом стабилизатора и его выходом. Всё напряжение теряем на LM-ке. Потери мощности здесь определяются по формуле:
Чтобы повысить эффективность работы регулятора, нужен ШИМ-регулятор.
ШИМ-регулировка
ШИМ — как широтно-импульсная модуляция. В основе лежит включение и выключение питания нагрузки на высокой скорости. Таким образом, мы получаем изменение тока через светодиод, поскольку каждый раз на него подается полное напряжение, необходимое для его открытия. Он быстро включается и отключается на полную яркость, но из-за инерционности зрения мы этого не замечаем и это выглядит как снижение яркости.
Теперь источник света может выдавать пульсации, не рекомендуется использовать источники света с пульсациями более 10%. Подробные значения для каждого вида помещений указаны в СНИП-23-05-95 (или 2010). Пульсирующий свет вызывает повышенную утомляемость, головные боли, стробоскопический эффект, когда вращающиеся детали кажутся неподвижными. Это недопустимо при работе на производствах.
Простейший вариант ШИМ-контроллерf на базе микросхемы-таймера NE555. Это популярная микросхема. Схема:
Регулировка яркости светодиодных ламп 220В
Обычные светодиодные лампы практически не диммируются. Схема питания обычных светодиодных ламп построена на базе балластного (конденсаторного) блока питания или на схеме простейшего импульсного понижающего преобразователя первого рода.
Для диммирования применяются специальные лампы, о чем всегда указывается на упаковке.
«Электрика+» — сеть оптово-розничных магазинов, специализирующаяся на продаже электротехнической продукции. Наши магазины электрики находятся в Горно-Алтайске и Майме. Осуществляем доставку электрики по республике Алтай. За 16 лет работы мы научились работать надежно и эффективно использовать свои ресурсы, постоянно расширяя ассортимент продукции и услуг. Также предлагаем комплектацию электротехнической продукцией строительно-монтажных объектов.
Осуществляем монтаж электропроводки, сборку электрощитов, прокладку наружних электрических сетей. Мы очень серьезно относимся к выбору поставщиков, поэтому вся продукция магазина выскокого качества. Вы можете купить электрику и быть уверены в ее соответствии ГОСТ. Оказываем услуги электрика.
Регулятор яркости светодиодов
Однако достичь такого эффекта с помощью обычного подключения светодиодов к сети невозможно. Для этого нужно использовать специальное полупроводниковое устройство с регулятором, при изменении положения которого происходят контролируемые перепады силы тока, подаваемого на светодиоды. Регулятор яркости светодиодов называется диммер.
Классический диммер для светодиодных лент
В зависимости от его строения выделяется достаточно широкий ассортимент, позволяющий подобрать устройство для своих нужд.
Строение такого устройства очень простое – оно содержит специальные стабилизаторы и несколько активных диммерных схем типа LM317, которые работают как полупроводники. Эти самые схемы и определяют основную классификацию диммеров.
- По типу схемы, которая регулирует мощность светодиодов, диммеры делятся на:
- источники тока с управлением – они могут стабилизировать выходящий ток, изменяя его в четко заданном диапазоне при минимальном падении напряжения;
- устройства с импульсной регулировкой яркости – выходящий импульс состоит из сигналов различного уровня, которые чередуются с определенной частотой. Изменение длительности импульсов приводит к изменению выходящего тока, что в свою очередь влияет на яркость светодиодов.
- механические (регулировка силы выходящего тока выполняется вручную с помощью кнопок, рычажков и прочих элементов);
- электронные (выдают на выходе участки синусоиды, которые отсекаются электронным ключом, сенсорные и бесконтактные);
- дистанционные (регулировка яркости подключенных светодиодов выполняется человеком с помощью инфракрасных или радиочастотных сигналов с пульта);
- существуют варианты, где комбинируются различные регуляторы для достижения максимальной эргономичности.
- модульные;
- встраиваемые;
- накладные.
Помимо вышеперечисленной классификации диммеры также делятся по типу подключения к светодиодам:
- проходные (светодиодная лента включается и выключается из разных мест);
- непроходные (управление светодиодной лентой светом возможно только из одного места).
Схема простого диммера для сборки своими руками
При наличии свободного времени, желания и навыков работы с паяльником, а также зная основы электротехники, диммер для светодиодного светильника можно изготовить самостоятельно своими руками.
Схема диммера для светодиодных ламп на 220 В несложная, поэтому ее достаточно просто найти в сети интернет или в иных информационных изданиях. Приобрести необходимые запасные части можно как в магазинах радиоэлектроники, так и через интернет.
Далее мы предлагаем к рассмотрению вариант схемы диммера, служащего для управления работой светодиодного светильника:
Схема регулятора яркости светодиодов, работающая на принципе широтно-импульсной модуляции
Для начинающих пользователей, желающих изготовить подобное устройство своими руками, может оказаться полезным следующее видео:
