Меню

Регулятор яркости для светодиодных ламп 12 вольт

Регулировка яркости LED. Все о диммерах для светодиодных ламп

Диммирование с английского языка переводится не иначе, как «затемнение». Что такое диммер, какие они бывают и где еще могут применяться мы расскажем в этой статье. От истоков и до конечной реализации. Самый главный вопрос можно ли использовать светодиодные лампы с диммером?

Что такое диммер и зачем он нужен?

Диммер – электронный прибор способный регулировать мощность, за счёт регулирования напряжения, поступающего к нагрузке. Определение весьма сухое и скучное, давайте более простым языком объясним принцип действия.

Мощность зависит от напряжения и тока в нагрузке. Это значит, что если уменьшить одну из составляющих уменьшиться и мощность. Напряжение и ток связаны законом Ома, а значит уменьшить мощность вашего прибора (яркость светильника) можно, увеличив общее сопротивление нагрузки. То есть использовать балластные резисторы, дроссели или конденсаторы.

Балластные гасители мощности – преобразуют лишнюю энергию в тепло и имеют низкий КПД. Чтобы регулировать мощность прибора, в нашем случае яркость лампочки, нужно другое устройство – диммер.

Можно ли подключать светодиодные лампы через диммер? Можно. Но не все будут стабильно регулироваться. Тут нужны специальные светодиодные лампы под диммер.

Светодиодные лампы, регулируемые диммером , подойдут для работы с любым регулятором. Но есть некоторые нюансы в отличии типа регулировки напряжения. Это определяется схемотехникой диммера, различия будут подробно описаны в следующих разделах статьи. От типа диммера зависит насколько хорошо будут регулироваться LED.

Какие светодиодные лампы можно использовать с диммером? В этом вопросе всё крайне индивидуально. Все зависит как от схемы самой лампочки, так и от схематики регулятора. В общем случае – отлично подходят так называемые диммируемые светодиодные лампы.

Какие бывают диммеры

Регуляторы мощности можно разделить на две больших группы:

  • Для работы в цепях переменного напряжения (220В);
  • для работы в цепях постоянного напряжения (для светодиодной ленты на 12В).

В дрелях тоже нужен регулятор, для корректировки оборотов, он располагается в кнопке.

Его можно использовать в различных целях, в этом списке они расположены по популярности:

  1. Регулировка яркости света, диммирование светодиодных и ламп накаливания;
  2. регулировка температуры тэна в различных нагревателях;
  3. регулировка оборотов коллекторного двигателя.

В чем различия диммеров?

Если вы собрались использовать выключатель с регулировкой яркости, сперва нужно узнать какие они бывают. И вообще все ли светодиодные лампы можно диммировать?

Диммеры различаются по следующим критериям:

  • По типу монтажа;
  • по исполнению и способу управления;
  • по способу регулирования.

Давайте разберемся по подробнее с каждым из них.

По типу монтажа

Для наружного монтажа – накладной выключатель с диммером для светодиодных ламп. Для установки такого прибора не нужно высверливать в стене нишу, он просто крепится сверху на стену. Очень удобно использовать в тех случаях, когда интерьер не в приоритете или проложена наружная проводка.

Для внутреннего монтажа – отлично впишутся в любой интерьер, как например этот.

Для монтажа на DIN рейку весьма специфичны и сперва может показаться, что они не практичны. Однако этот регулятор освещения для светодиодных ламп работает с пультом дистанционного управления, при этом спрятан от посторонних глаз в электрощите.

По исполнению

По исполнению регулятор света для светодиодных и ламп накаливания может быть:

  • Поворотным;
  • поворотно-нажимного типа;
  • кнопочным;
  • сенсорным;

Поворотный – один из самых простых вариантов регулятора яркости светодиодной лампы, выглядит незатейливо обладает простейшим функционалом.

Поворотно-нажимной выглядит практически также, как и поворотный. Благодаря своей конструкции, при нажатии на него зажигается свет с такой яркостью, какая была установлена при последнем включении.

Кнопочный регулятор для светодиодного освещения выглядит уже более технологично и органично впишется в современную квартиру. Как например этот выключатель с регулятором яркости для светодиодных ламп.

Сенсорные модели и вовсе могут быть совершенно различны – начиная от светящихся кружочков, заканчивая ровными одноцветными панелями для регулировки напряжения светодиодных ламп.

По способу регулировки

Диммеры бывают разные не только по их исполнению, но и по принципу работы. Это касается именно диммеров переменного тока.

Первый тип диммеров более распространённый и дешевый, по причине простоты своей схемы – это диммер с отсечкой по переднему фронту (англ. leading edge). Немного дальше будет подробно рассмотрен его принцип работы и схема, для сравнения взгляните на вид напряжения на выходе такого регулятора.

По графику видно, что на нагрузку подается остаток полуволны, а её начало срезается. Из-за характера включения нагрузки, в электросетях наводятся помехи, что мешает работе телевизоров и других устройство. На лампу подаётся напряжение установленной амплитуды, а затем оно затухает, когда синусоида переходит через ноль.

Можно ли использовать leading edge диммер для диодных ламп? Можно. Светодиодные лампы с диммером этого типа будут хорошо поддаваться регулировке, только если они изначально для этого созданы. Об этом свидетельствуют символы на её упаковке. Они еще называются «диммируемые».

Второй тип работает иначе, создает меньше помех и лучше работает с разными лампочками – это диммер с отсечкой по заднему фронту (англ. falling edge).

Регулировка светодиодных ламп с диммерами такого типа происходит лучше, а его конструкция лучше поддерживает недиммируемые источники света. Единственный недостаток – эти лампы могут регулировать свою яркость не с «нуля», а в определенном диапазоне. При этом диммируемые светодиодные лампы – просто великолепно регулируются.

Лучшее решение — использовать Falling Edge диммер для светодиодных светильников.

Отдельное слово можно сказать о готовых светодиодных светильниках с регулировкой яркости. Это отдельный класс осветительных устройств, которые не нуждаются в установке дополнительных регуляторов, а имеют его в своей конструкции. Их регулировки производятся с помощью кнопок на корпусе или с пульта.

Схемы диммеров

Диммер для напряжения 220В, с отсечкой по переднему фронту, работает по принципу фазоимпульсного управления напряжением. В процессе работы, элементы такого диммера подают напряжение на нагрузку в определенные моменты, отрезая часть синусоиды. Подробно и более наглядно это изображено на графиках.

Площадь синусоиды, заштрихованная серым цветом – это площадь напряжения или его действующая величина, которая подаётся в нагрузку (светильник или любое другое описанное выше устройство).

Красной пунктирной линией изображена форма напряжения на входе диммера для led ламп. В таком виде она подается через обычный выключатель без регулировок .

Как подключить светодиоды через диммер?

Номиналы компонентов и все сведения указаны на схеме диммера.

Устройство устанавливается в разрыв провода идущего к источнику света, двигателю, тэну или любому другому устройству.

Логика работы схемы следующая: конденсатор С1 заряжается через цепочку R1 и потенциометр R2. В зависимости от положения потенциометра, конденсатор заряжается до напряжения открытия динистора VD1.

В схеме использовался динистор DB3, это примерно 30В. Через открытый динистор подаётся управляющий импульс открытия симистора (двунаправленный тиристор), на его управляющий электрод.

Чем больше сопротивление, выставленное ручкой потенциометра – тем дольше заряжается конденсатор, соответственно тем позже откроется цепь динистор-симистор, а напряжение будет ниже, так как срежется большая часть синусоиды. И наоборот – меньше сопротивление – больше напряжение на выходе регулятора.

В интернете есть много вариантов схем со всевозможными доработками, все они хорошие. Здесь приведена простейшая схема, на рисунке изображен монтаж этого варианта схемы.

Как регулировать освещенность LED

Какие лампочки можно использовать с диммером? Когда для освещения использовались преимущественно лампы накаливания, всё было просто – обычный диммер легко справлялся с регулировкой яркости.

Лампы накаливания были заменены энергосберегающими люминесцентными экономками, их вообще нельзя было регулировать. Конечно, встречались ЭПРА для трубчатых люминесцентных лампочек с возможностью диммирования, но крайне редко и стоили они дорого.

Читайте также:  Реле регулятора opel corsa

Сейчас энергосберегающие лампы вытесняются светодиодными. Процесс излучения квантов света хоть и сложен, но с точки зрения регулирования, пожалуй, более прост, чем регулировка газоразрядных источников света.

Диммируемые светодиодные лампы – что это такое?

Что значит диммируемая светодиодная лампа? Это лампочка, которая поддаётся регулировке яркости с помощью ЛЮБОГО диммера, который разработан под переменный или постоянный ток (в зависимости от типа).

В ее схему питания заложены функции изменения яркости, в зависимости от питающего напряжения. Диммируемые светодиодные лампы работают со схемами диммеров типа того, что представлена выше.

Сетевой диммер регулирует подаваемое напряжение. Это значит, что при любых значениях напряжений, в определенном производителем диапазоне (он указан на коробке от лампочки), схема лампы будет стремиться поддерживать заданный ток. Яркость в свою очередь зависит от тока.

Обычные светодиодные лампы регулировать не получится, в лучшем случае она будет просто включаться и выключаться, в худшем — сгорит при низких значениях, установленных на диммере.

В самых дешевых светодиодных лампах стоит гасящий конденсатор. Они если и будут регулироваться, то только в очень узких пределах, значит они тоже не подходят. Пример диммирования обычных светодиодных лампочек посмотрите на видео.

Диммируемые светодиодные лампы на 220 Вольт

Регулировка яркости светодиодных ламп на 220В затруднена, потому что там установлена схема стабилизации тока на специализированном драйвере. Его задача стабилизировать выходной ток, для обеспечения равномерного и долгого свечения светодиодов, не зависимо от значений напряжения питающей сети.

Обычные светодиодные лампы не очень сильно поддаются диммированию. Чтобы выбрать правильную Led лампу для диммера – нужно внимательно изучить описание и обозначения, указанные на коробке и корпусе лампочки.

Светодиодные лампы с диммированием можно распознать по надписи: «для диммера», «регулируемая» или что-то подобное, возможно будет просто нарисовано условное изображение диммера, как на примерах ниже.

Можно ли регулировать яркость светодиодных ламп, работающих от постоянного тока?

На фото led диммер для 12В светодиодной ленты. Давайте разбираться как работает такой диммер со светодиодными лампами.

Для цепей постоянного тока принцип работы регулятора отличается. Здесь в качестве дозирующего элемента используется биполярный или полевой транзистор, а в качестве дозатора – генератор импульсов с изменяемым коэффициентом заполнения.

Способ этого управления называется широтно-импульсная модуляция (ШИМ). Чтобы понять, как это работает нужно ознакомиться с графиками.

Vcc – напряжение на входе диммера постоянного тока, Vсреднее – напряжение на выходе. Вы можете видеть, как изменяется среднее напряжение. При увеличении длительности импульса и сокращении длины паузы (повышаем коэффициент заполнения) увеличивается выходное напряжение.

Выше приведена принципиальная электрическая схема «ШИМ-регулятора яркости led ламп на NE555». Он может выступать в роли устройства для диммирования светодиодов. Работает следующим образом:

NE555 – это таймер, подключен здесь в режиме генератора импульсов, частота и длительность которых задаётся RC цепью состоящей из R2, потенциометра R1 и конденсатора C5, как и в предыдущей схеме потенциометр регулирует скорость заряда конденсатора, в соответствии со скоростью заряда формируется ширина импульса.

Изначально схема выдает симметричные импульсы, то есть длина паузы равна длине импульса. Но благодаря наличию потенциометра и цепочки из двух диодов VD1 и VD2, происходит заряд и перезаряд ёмкости через разные сопротивления потенциометра, вернее через разные пары его контактов.

Поэтому формируются ШИМ регулируемые импульсы с постоянной частотой, но изменяемым коэффициентом заполнения.

Если вы будете использовать его в автомобиле или для диммирования светодиодной ленты, можно исключить дополнительный источник питания 9 вольт, на базе 7809 линейного стабилизатора и подавать питание в первую точку после него на схеме.

А вот фотографии самодельного диммера для светодиодов, если нужно – вы можете срисовать расположение дорожек и повторить его. Или собрать на макетной плате.

Видео того как работает диммирование светодиодных светильников с помощью этой схемы, на примере ленты бокового свечения расположено ниже.

С помощью этой схемы возможно диммирование светодиодных цепей на 12В и любой другой нагрузки постоянного тока. Например, регулировать скорость оборотов кулера для ПК, коллекторных двигателей, нагревателей, в общем всего, что вы придумаете. В одной из статей мы уже рассказывали про изготовление светодиодного диммера своими руками.

Какой диммер нужен для светодиодных лампочек?

Чтобы подобрать диммер к светодиодным лампам и обеспечить их совместимость, нужно сначала определится, какие лампы вы будете использовать. Если вы планируете покупать 220В LED лампочки – для этого подойдут фазоимпульсные приборы, которые были рассмотрены в начале статьи. Берите модели с отсечкой по заднему фронту.

Для низковольтных ламп постоянного тока (например 12В, которые используются в точечных светильниках, настольном освещении или лампах для автомобиля) – подойдет любой ШИМ регулятор или диммер для светодиодных лент. Все они работают по принципу широтно-импульсной модуляции, линейное регулирование уже далеко в прошлом.

Также лучше покупать специальные светодиодные лампы под диммер. Хоть и стоят они дороже, но проблем с их регулировкой не будет. Вы создадите нужное световое решение, только если правильно подберете диммер и светодиодные лампы к нему.

Делитесь в комментариях своим опытом регулировки яркости светодиодов и светодиодных светильников!

Источник



Как сделать диммер на 12 и 220 В своими руками?

Для регулировки интенсивности освещения можно использовать специальные выключатели – диммеры. Они позволяют менять силу светового потока от максимуму до полного выключения. Тем не менее, заводские диммеры обладают рядом недостатков, среди которых и довольно высокая стоимость. Чтобы решить проблему, вы можете изготовить диммер своими руками на 12 и 220 Вольт, в зависимости от типа цепей, для которых вы собираетесь его использовать.

Что понадобится для работы?

Диммер представляет собой регулятор яркости, который позволяет поворотом ручки или нажатием клавиши изменить интенсивность света в комнате.

По типу регулировки мощности свечения они бывают:

  • резистивные;
  • трансформаторные;
  • полупроводниковые.

Первый вариант наиболее простой, но экономным его назвать нельзя, поскольку снижение яркости свечения не изменяет мощность нагрузки. Другие два куда более эффективны, но имеют и более сложную конструкцию. В зависимости от принципа действия и будет зависеть то, какие детали включает в себя диммер. Чтобы не отвлекаться от работы всем необходимым лучше запастись заранее.

Для рассматриваемых далее примеров вам пригодятся такие электронные элементы:

  • Симистор – представляет собой ключ в схеме, используется для открытия или запирания участка цепи от протекания электротока. Применяется в цепях с питающим напряжением в 220В, имеет три вывода – два силовых и один управляющий.
  • Тиристор – также устанавливается в качестве ключа и переводится в устойчивое состояние, необходимое для работы схемы.
  • Микросхема – более сложный элемент электронной схемы со своей логикой и особенностью управления.
  • Динистор – также является полупроводниковым элементом, пропускающим электрический ток в двух направлениях.
  • Диод – однонаправленный полупроводник, который открывается от прямого протекания электротока и запирается от обратного.
  • Конденсатор – емкостной элемент, основная задача которого накопление нужной величины заряда на пластинах. Для изготовления самодельных диммеров лучше использовать неполярную модель.
  • Резисторы – представляют собой активное сопротивление, для диммеров используются в делителях напряжения и токозадающих цепях. В схемах пригодятся как постоянные, так и переменные резисторы.
  • Светодиоды – пригодятся для обеспечения световой индикации в диммере.

В зависимости от конкретной схемы и устройства диммера, будет зависеть и набор необходимых деталей, все из вышеперечисленного приобретать не нужно. Заметьте, что некоторые из них можно выпаять их старых телевизоров радиоприемников и прочих бытовых приборов, которые вами больше не используются. Далее рассмотрим примеры конкретных схем.

Читайте также:  Схема регулятора для двигателя переменного тока

На симисторе

Такой диммер будет работать от напряжения сети 220В напрямую, схема отличается относительной простотой, поэтому собрать ее под силу даже начинающему радиолюбителю. Принцип регулирования напряжения в этом диммере заключается в отсекании определенного полупериода синусоиды, благодаря чему снижение электрического параметра приводит к реальной экономии электроэнергии.

Посмотрите на схему подключения, симистор – это электронный ключ, который управляется сигналами с динистора, включенного во времязадающую R — C цепочку.

Работа схемы заключается в следующем: после подключения фазы 220В к диммеру, на времязадающую цепочку C1 – R1 – R2 будет подано напряжение, так как динистор VS1 закрыт, ток протекает только через конденсатор и резисторы.

В зависимости от установленного поворотным резистором омического сопротивления будет зависеть и величина тока. От величины тока зависит и скорость заряда конденсатора C1, при достижении нужной величины потенциала на котором произойдет открытие динистора.

Через цепь открывшегося динистора на симистор VS2 подается сигнал открытия, срабатывает ключ, пропускающий определенную часть полупериода к нагрузке. Ток удержания в симисторе не возникает, поэтому с разрядом конденсатора вся цепь переходит в исходное состояние вплоть до следующего полупериода, который откроет ключ и подаст на нагрузку потенциал.

Как
видите, такая схема диммера осуществляет регулировку яркости
«обрезая» форму синусоиды до определенного импульса, уменьшая и
величину напряжения, и его действующее значение. В виду нестабильного колебания
кривой такую модель светорегулятора однозначно можно подключать к лампам накаливания,
поскольку они не восприимчивы к форме напряжения. Что касается светодиодных и
люминесцентных моделей, их нужно тестировать на уже готовом диммере.

Чтобы изготовить такой диммер для практического использования, лучше взять печатную плату. Так как при стационарной установке при регулировании напряжения вам понадобится жесткое крепление к конструкции. Ее можно как заказать, так и изготовить самостоятельно.

Процесс сборки состоит из следующих этапов:

  • Перенесите эскиз на фольгированную плату,
    в местах монтажа соответствующих деталей сделайте разметку. Дорожки наведите
    нитрокраской и протравите плату диммера в хлорном железе.

Если
вы разметили монтажные площадки, придерживайтесь данной разметки.

  • Разогрейте паяльник и нанесите слой олова с обратной стороны
    платы диммера.

На тиристорах

Такая модель диммера на тиристорах по принципу действия идентична предыдущему варианту, но вместо симистора в роли ключа выступают тиристоры. Из-за особенностей работы тиристора целесообразнее устанавливать такое электронное устройство для каждой полуволны синусоиды напряжения.

Пример схемы такого диммера приведен на рисунке ниже:

Начнем разбор работы схемы с положительного полупериода кривой напряжения – конденсатор C1 заряжается по цепи из токоограничивающих резисторов R3 — R4 — R5. Когда величина заряда достигнет порогового значения для динистора V3, он открывается и подает управляющий импульс на тиристор V1. В режиме ключа V1 начинает пропускать напряжение к нагрузке, выдавая определенный участок кривой напряжения.

При отрицательном полупериоде синусоиды V1 запирается, ток через него протекать не будет, а на конденсатор C2 через токозадающую цепь R1 – R2 — R5 будет поступать заряд, который со временем откроет динистор V4. Через него будет протекать ток на управляющий электрод тиристора V2, после открытия транзистора на нагрузку пойдет такая же часть полупериода синусоиды, но с противоположным знаком.

Такой регулятор мощности светового потока может использоваться не только для изменения яркости освещения ламп, но и для управления температурой нагрева паяльника и других устройств.

С использованием конденсаторов

Такой
диммер работает только в качестве переключателя, который изменяет путь
протекания тока, питающего нагрузку. Но и схема кнопочного диммера довольно проста
и не потребует никаких специфических элементов.

Принцип его работы заключается в переведении переключателя SA1 в одно из трех возможных положений:

  • выключено – цепь полностью разорвана,
    лампа не горит или проходной выключатель выдает логический ноль в цепи;
  • закорочено на лампу – в цепи подключения
    диммера отсутствуют какие-либо элементы кроме электрической лампы (прибор
    освещения горит на полную мощность);
  • подключено через R – C цепь – выдает только определенный процент яркости
    освещения.

В зависимости от параметров резистора и емкостного элемента будут зависеть напряжение и яркость свечения. Этот диммер используется для регулировки освещения путем рассеивания части мощности в R – C цепи, поэтому никакой экономии от снижения вы не получите.

На микросхеме

В
диммере, собранном на микросхеме, изменение величины напряжения происходит для
потребителей на 12В – светодиодных лент, люминесцентных лам и прочего
оборудования. Один из вариантов схемы приведен на рисунке ниже.

Как видите, управление может осуществляться и за счет датчика, подключенного к выводу 2, и посредством регулируемого резистора VR1.

Микросхема с вывода 3 выдает управляющий сигнал через сопротивление R2 на базу транзистора VT1. Изменяя величину напряжения переменным резистором VR1, на выходе 3 микросхемы изменяется уровень потенциала, который увеличивает или уменьшает пропускную способность транзистора. При этом меняется и яркость светодиодов, если управление происходит светодиодными светильниками.

Источник

Вся правда о регулировке яркости светодиодных ламп: диммеры, драйверы и теория

Регулировка яркости источников света применяется, для создания комфортной освещенности помещения или рабочего места. Регулировка яркости возможна устройство нескольких цепей, которые включаются отдельными выключателями. В таком случае вы получите ступенчатое изменение освещенности, а также отдельные светящиеся и выключенные лампы, что может вызвать неудобства.

Стильные и актуальные дизайнерские решения включают в себя плавную регулировку общей освещенности при условии свечения всех ламп. Это позволяет создать как интимную обстановку для отдыха, так и яркую для торжеств или работы с мелкими деталями.

Вся правда о регулировке яркости светодиодных ламп: диммеры, драйверы и теория

Ранее, когда основными источниками света были лампы накаливания и точечные светильники с галогенными лампами проблем с регулировкой не возникало. Использовался обычный 220В диммер на симисторе (или тиристорах). Который обычно был в виде выключателя, с поворотной ручкой вместо клавиш.

С приходом энергосберегающих (компактных люминесцентных ламп), а потом и светодиодных такой подход стал невозможен. В последнее же время подавляющее большинство источников света – это светодиодные светильники и лампочки, а лампы накаливания запрещены для использования в осветительных целях во многих странах.

Занятно то, что на упаковке от отечественных ламп накаливания сейчас указывают что-то вроде: «Электрический теплоизлучатель».

Лампы накаливания

Электрический теплоизлучатель

В этой статье вы узнаете о принципе регулирования яркости светодиодов, а также о том, как это выглядит на практике.

Содержание статьи

Теория

Любой полупроводниковый диод – это электронный прибор, который пропускает ток в одном направлении. При этом протекание тока не имеет линейно зависимости от приложенного напряжения, скорее она напоминает ветвь параболы. Это значит, что когда вы к светодиоду приложите малое напряжение – ток протекать не будет.

Ток через него протечет только в том случае, когда напряжение на диоде превысит пороговое значение. Для обычных выпрямительных диодов оно лежит в пределах от 0.3В до 0.8В в зависимости от материала из которого сделан диод. Кремниевые диоды берут на себя около 0.7В, германиевые 0.3В. Диоды Шоттки порядка 0.3В.

Светодиод не стал исключением. Пороговое напряжение белого светодиода около 3В, вообще оно зависит от полупроводника из которого он сделан, от этого зависит и цвет его свечения. Так, на красном светодиоде напряжение около 1.7 В. При достижении этого напряжения начнет протекать ток, и светодиод начнет светиться. Ниже вы видите вольтамперную характеристику светодиода.

Вольтампеная характеристика светодиода

Яркость свечения светодиода зависит от силы тока через него. Это отражено на графике ниже.

Читайте также:  Регулятор давления топлива для лада гранта

Яркость свечения светодиода зависит от силы тока через него

Яркость идеального теоретического светодиода линейно зависит от тока, но в реальности дела несколько отличаются. Это связано с дифференциальным сопротивлением диода и его тепловыми потерями.

Светодиод – прибор, который питается током, а не напряжением. Соответственно, для регулировки его яркости нужно изменять силу тока.

Разумеется, что сила тока зависит от приложенного напряжения, но как вы можете судить из первого графика, даже незначительное изменение напряжения влечет за собой несоизмеримое увеличение тока.

Поэтому регулирование яркости с помощью простого реостата – занятие бесполезное. В такой схеме, при уменьшении сопротивления реостата светодиод внезапно загорится, а после его яркость незначительно возрастет, далее, при чрезмерном приложенном напряжении, он начнет сильно греется и выйдет из строя.

Регулирование яркости с помощью простого реостата

Отсюда выходит задание: Регулировать ток при определенном значении напряжения с незначительным его изменением.

Способы регулирования яркости светодиодов: линейные «аналоговые» регуляторы

Первое что приходит в голову это использовать биполярный транзистор, ведь его выходной ток (коллектора) зависит от входного тока (базы), включенного по схеме общего коллектора. Мы уже рассматривали их работу в большой статье о биполярных транзисторах.

Схема с биполярным транзистором

Вы изменяете 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 рассчитываются исходя из формулы:

R=(Uпитания-Uпадения на светодиодах-Uпадения на транзисторе)/Iсвет.ном.

Эту схему я проверял, она неплохо регулирует ток через светодиоды и яркость свечения, но заметна некоторая ступенчатость на определенных положениях потенциометра, возможно это связано с тем, что потенциометр был логарифмическим, а возможно из-за того что любой pn-переход транзистора это тот же диод с такой же ВАХ.

Лучше для этой задачи подойдет схема стабилизатора тока на регулируемом стабилизаторе LM317, хотя её чаще применяют в роли стабилизатора напряжения.

Схема стабилизатора тока на регулируемом стабилизаторе LM317

Её можно и 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%. Также отлично работает и при питании от блока питания.

Расчёт выходного тока достаточно прост:

Расчёт выходного тока

Получается достаточно компактное решение:

Устройство для регулирования яркости светодиодов

Этот способ не отличается высоким КПД, он зависит от разницы напряжений между входом стабилизатора и его выходом. Всё напряжение «сгорает» на LM-ке. Потери мощности здесь определяются по формуле:

Чтобы повысить эффективность работы регулятора, нужен кардинально другой подход – импульсный регулятор или ШИМ-регулятор.

Способы регулирования яркости: ШИМ-регулировка

ШИМ расшифровывается, как «широтно-импульсная модуляция». В её 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.

ШИМ-регулировка

При таком подходе источник света может выдавать пульсации, не рекомендуется использовать источники света с пульсациями более 10%. Подробные значения для каждого вида помещений описаны в СНИП-23-05-95 (или 2010).

Работа под пульсирующим светом вызывает повышенную утомляемость, головные боли, а также может вызвать стробоскопический эффект, когда вращающиеся детали кажутся неподвижными. Это недопустимо при работе на токарных станках, с дрелями и прочим.

Схем и вариантов исполнения ШИМ-регуляторов великое множество, поэтому все их перечислять бессмысленно. Простейший вариант – это собрать ШИМ-контроллер на базе микросхемы-таймера NE555. Это популярная микросхема. Ниже вы видите схему такого светодиодного диммера:

Схема ШИМ-регулятора на NE555

А вот фактически это одна и та же схема, разница в том, что здесь исключен силовой транзистор и она подходит для регулировки 1-2 маломощных светодиодов с током в пару десятков миллиампер. Также из неё исключен стабилизатор напряжения для 555-микросхемы.

Подробнее про широтно-импульсную модуляцию:

Как регулировать яркость светодиодных ламп на 220В

Ответ на этот вопрос простой: обычные светодиодные лампы практически не регулируются – т.е. никак. Для этого продаются специальные диммируемые светодиодные лампы, об этом написано на упаковке или нарисован значок диммера.

Диммируемая светодиодная лампа

Пожалуй, самый широкий модельный ряд диммируемых светодиодных ламп представлен у фирмы GAUSS – разных форм, исполнений и цоколей.

Устройство диммируемых светодиодных ламп:

Почему нельзя диммировать светодиодные лампы 220В

Дело в том, что схема питания обычных светодиодных ламп построена либо на базе балластного (конденсаторного) блока питания. Либо на схеме простейшего импульсного понижающего преобразователя первого рода. 220В диммеры в свою очередь просто регулируют действующее значение напряжения.

Светодиодный диммер

Различают такие диммеры по фронту работы:

1. Диммеры срезающие передний фронт полуволны (leading edge). Именно такие схемы чаще всего встречаются в бытовых регуляторах. Вот график их выходного напряжения:

График выходного напряжения диммера срезающего передний фронт полуволны

2. Диммеры срезающие задний фронт полуволны (Falling Edge). Различные источники утверждают, что такие регуляторы лучше работают как с обычными, так и с диммируемыми светодиодными лампами. Но встречаются они гораздо реже.

График выходного напряжения диммера срезающего задний фронт полуволны

Обычные светодиодные лампы практически не будут изменять яркость с таким диммером, к тому же это может ускорить их выход из строя. Эффект такой же, как и в схеме с реостатом, приведенной в предыдущем разделе статьи.

Стоит отметить, что большинство дешевых регулируемых LED-ламп ведут себя точно также, как и обычные, а стоят дороже.

Регулировка яркости светодиодных ламп – рациональное решение 12В

Светодиодные лампы на 12В широко распространены в цоколях для точечных светильников, например G4, GX57, G5.3 и другие. Дело в том, что зачастую в этих лампах отсутствует схема питания как таковая. Хотя в некоторых установлен на входе диодный мост и фильтрующий конденсатор, но это не влияет на возможность регулирования.

Светодиодные лампы на 12В

Это значит, что можно регулировать такие лампочки с помощью ШИМ-регулятора.

Светодиодные лампы на 12В

Таким же образом, как и регулируют яркость LED-ленты. Простейший вариант регулятора, вот такой вот на проводках, в магазинах они обычно называются как: «12-24В диммер для светодиодной ленты».

12-24В диммер для светодиодной ленты

Они выдерживают, в зависимости от модели, порядка 10 Ампер. Если вам нужно использовать в красивой форме, т.е. встроить вместо обычного выключателя, то в продаже можно найти такие сенсорные 12В диммеры, или варианты с вращающейся ручкой.

Сенсорный диммер на 12 вольт

Вот пример использования такого решения:

Ранее применялись галогеновые лампы на 12В их питали от электронных трансформаторов, и это было отличным решением. 12 вольт – это безопасное напряжение. Чтобы запитать эти лампы на 12В электронный трансформатор не подойдет, нужен блок питания для светодиодных лент. В принципе, переделка освещения с галогеновых на светодиодные лампы в этом и заключается.

Заключение

Самым разумным решением регулирования яркости светодиодного освещения является использовании 12В ламп или светодиодных лент. При понижении яркости возможно мерцание света, для этого можно попробовать использовать другой драйвер, а если вы делаете шим-регулятор своими руками – увеличить частоту ШИМ.

Любите умные гаджеты и DIY? Станьте специалистом в сфере Internet of Things и создайте сеть умных гаджетов!

Записывайтесь в онлайн-университет от GeekBrains:

Обучение Интернет вещей и современные встраиваемые системы

Изучить C, механизмы отладки и программирования микроконтроллеров;

Получить опыт работы с реальными проектами, в команде и самостоятельно;

Получить удостоверение и сертификат, подтверждающие полученные знания.

Starter box для первых экспериментов в подарок!

После прохождения курса в вашем портфолио будет: метостанция с функцией часов и встроенной игрой, распределенная сеть устройств, устройства регулирования температуры (ПИД-регулятор), устройство контроля влажности воздуха, система умного полива растений, устройство контроля протечки воды.

Вы получите диплом о профессиональной переподготовке и электронный сертификат, которые можно добавить в портфолио и показать работодателю.

Источник