Регулирование 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.

Необходимость в регуляторах яркости

Теперь разберем вопрос немного подробнее, узнаем, зачем нужна регулировка яркости, и как можно по-другому управлять яркостью светодиодов.

• Самый известный случай, когда необходим регулятор яркости для нескольких светодиодов, связан с освещением жилого помещения. Мы привыкли управлять яркостью света: делать его мягче в вечернее время, включать на всю мощность во время работы, подсвечивать отдельные предметы и участки комнаты.
• Регулировать яркость необходимо и в более сложных приборах, таких как мониторы телевизоров и ноутбуков. Без нее не обходятся автомобильные фары и карманные фонарики.
• Регулировка яркости позволяет экономить нам электроэнергию, если речь идет о мощных потребителях.
• Зная правила регулировки, можно создать автоматическое или дистанционное управление светом, что очень удобно.

В некоторых приборах просто уменьшать значение тока, увеличивая сопротивление, нельзя, поскольку это может привести к изменению белого цвета на зеленоватый. К тому же увеличение сопротивления приводит к нежелательному повышенному выделению тепла.

ШИМ управление

Выходом из, казалось бы, сложной ситуации стало ШИМ управление (широтно-импульсная модуляция). Ток на светодиод подается импульсами. Причем значение его либо ноль, либо номинальное – самое оптимальное для свечения. Получается, что светодиод периодически то загорается, то гаснет. Чем больше время свечении, тем ярче, как нам кажется, светит лампа. Чем меньше время свечения, тем лампочка светит тусклее. В этом и состоит принцип ШИМ.

Управлять яркими светодиодами и светодиодными лентами можно непосредственно с помощью мощных МОП-транзисторов или, как их еще называют, MOSFET. Если же требуется управлять одной-двумя маломощными светодиодными лампочками, то в роли ключей используют обычные биполярные транзисторы или подсоединяют светодиоды напрямую к выходам микросхемы.

Вращая ручку реостата R2, мы будет регулировать яркость свечения светодиодов. Здесь представлены светодиодные ленты (3 шт.), которые присоединили к одному источнику питания.

Зная теорию, можно собрать схему ШИМ устройства самостоятельно, не прибегая к готовым стабилизаторам и диммерам. Например, такую, как предлагается на просторах интернета.

NE555 – это и есть генератор импульсов, в котором все временные характеристики стабильны. IRFZ44N – тот самый мощный транзистор, способный управлять нагрузкой высокой мощности. Конденсаторы задают частоту импульсов, а к клеммам «выход» подсоединятся нагрузка.

Поскольку светодиод обладает малой инертностью, то есть, очень быстро загорается и гаснет, то метод ШИМ регулирования является оптимальным для него.

Готовые к использованию регуляторы яркости

Регулятор, который продается в готовом виде для светодиодных ламп, называются диммером. Частота импульсов, создавая им, достаточно велика для того, чтобы мы не чувствовали мерцания. Благодаря ШИМ контролеру осуществляется плавная регулировка, позволяющая добиваться максимальной яркости свечения или угасания лампы.

Встраивая такой диммер в стену, можно пользоваться им, как обычным выключателем. Для исключительно удобства регулятор яркости светодиодов может управляться радио пультом.

Способность ламп, созданных на основе светодиодов, менять свою яркость открывает большие возможности для проведения световых шоу, создания красивой уличной подсветки. Да и обычным карманным фонариком становится значительно удобнее пользоваться, если есть возможность регулировать интенсивность его свечения.

Простейший регулятор яркости светодиодов

Простейшая схема регулятора яркости светодиодов, представленная в этой статье, с успехом может быть применена в тюнинге автомобилей, ну и просто для повышения комфорта в машине в ночное время, например для освещения панели приборов, бардачков и так далее. Чтобы собрать это изделие, не нужно технических знаний, достаточно быть просто внимательным и аккуратным.

Напряжение 12 вольт считается полностью безопасным для людей. Если в работе использовать светодиодную ленту, то можно считать, что и от пожара вы не пострадаете, так как лента практически не греется и не может загореться от перегрева. Но аккуратность в работе нужна, что бы ни допустить короткого замыкания в смонтированном устройстве и как следствие пожара, а значит сохранить своё имущество.

Транзистор Т1, в зависимости от марки, может регулировать яркость светодиодов общей мощностью до 100 ватт, при условии, что он будет установлен на радиатор охлаждения соответствующей площади.

Работу транзистора Т1 можно сравнить с работой обыкновенного краника для воды, а потенциометра R1 – с его рукояткой. Чем больше откручиваешь – тем больше течёт воды. Так и здесь. Чем больше откручиваешь потенциометр – тем больше течёт ток. Закручиваешь – меньше течёт и меньше светят светодиоды.

Схема регулятора

Для этой схемы нам понадобятся не многочисленные детали.

Транзистор Т1. Можно применить КТ819 с любой буквой. КТ729. 2N5490. 2N6129. 2N6288. 2SD1761. BD293. BD663. BD705. BD709. BD953. Эти транзисторы нужно выбирать в зависимости от того, какую мощность светодиодов вы планируете регулировать. В зависимости от мощности транзистора находится и его цена.

Потенциометр R1 может быть любого типа сопротивлением от трёх до двадцати килом. Потенциометр сопротивлением три килоома лишь немного снизит яркость светодиодов. Десять килоом — убавит почти до нуля. Двадцать – будет регулировать со средины шкалы. Выбирайте, что вам подходит больше.

Если вы будете использовать светодиодную ленту, то вам не придётся заморачиваться с расчётом гасящего сопротивления (на схеме R2 и R3) по формулам, потому что эти сопротивления уже вмонтированы в ленту при изготовлении и всё, что нужно, это подключить её к напряжению 12 вольт. Только нужно купить ленту именно на напряжение 12 вольт. Если подключаете ленту, то сопротивления R2 и R3 исключить.

Выпускают так же светодиодные сборки, рассчитанные на питание 12 вольт, и светодиодные лампочки для автомобилей. Во всех этих устройствах при изготовлении встраивают гасящие резисторы или драйверы питания и их напрямую подключают к бортовой сети машины. Если вы в электронике делаете только первые шаги, то лучше воспользоваться именно такими устройствами.

Итак, с компонентами схемы мы определились, пора приступать к сборке.

Прикручиваем на болтик транзистор к радиатору охлаждения через теплопроводящую изолирующую прокладку (чтобы не было электрического контакта радиатора с бортовой сетью автомобиля, во избежание короткого замыкания).

Нарезаем провод на куски нужной длинны.

Зачищаем от изоляции и лудим оловом.

Зачищаем контакты светодиодной ленты.

Припаиваем провода к ленте.

Защищаем оголённые контакты при помощи клеевого пистолета.

Припаиваем провода к транзистору и изолируем из термоусадочным кембриком.

Припаиваем провода к потенциометру и изолируем их термоусадочным кембриком.

Собираем схему с применением контактной колодки.

Подключаем к аккумулятору и опробуем в работе на разных режимах.

Всё работает хорошо.

Смотрите видео работы регулятора

Как регулировать яркость и цвет светодиодных ламп? 6 готовых решений

Содержание

Типы светодиодного освещения

Прежде чем говорить про регулировку работы светодиодов, нужно разобраться, какие они бывают и как подключаются к сети. Это важно как на этапе выбора осветительных приборов, например, если у вас новая квартира и вы только подбираете лампочки, так и при наличии готовой системы освещения. Вы поймете, какой вариант вам подходит и какие дополнения могут потребоваться.

Для справки: светодиоды могут изменять яркость свечения при изменении силы тока. Регулировать этот ток нужно при определенном значении напряжения.

Лампочки с рабочим напряжением 220 В

Это светодиодные лампочки, например, с цоколем Е14 и Е27, которые устанавливаются в светильники, бра, люстры, напрямую подключенные к сети 220 В. Но не все могут менять свечение – нужны диммируемые лампы, о которых мы расскажем во втором блоке статьи.

Светодиоды с напряжением 12 – 24 В

Такие источники света используются в потолочных светильниках, споттерах и других приборах с цоколем, например, G4, GX57, G5.3. Низковольтными считаются светодиодные LED-ленты, для их работы используется драйвер. Управление осуществляется через контроллер, о котором мы расскажем далее – в числе готовых решений.

Готовые решения

Мы собрали самые популярные товары на рынке осветительных устройств. С их помощью вы сможете управлять интенсивностью и цветовым оттенком ламп. У нас получился список из 6 пунктов.

1. Для плавного изменения яркости диммером

Диммируемые лампочки – это светоизлучающие устройства с плавно изменяемой интенсивностью светового потока. Для регулировки нужно дополнительное приспособление – диммер. Он может устанавливаться на место выключателя, если нужно регулировать освещение встроенных электроосветительных приборов. В светильниках и бра может быть предусмотрен регулятор с вращающимся колесиком – тот же диммер, но установленный непосредственно на проводе к осветительному прибору.

Современные диммеры могут иметь поворотный, нажимной или поворотно-прижимной регулятор. Есть модели, которыми можно управлять дистанционно – с пульта или звуковыми командами. При выборе стоит обратить внимание на максимально допустимую мощность подключаемых лампочек. Например, ее значение может составлять 300, 400 или 600 Вт.

2. Для шаговой регулировки яркости

В этом сегменте вы найдете диммируемые лампочки с маркировкой step dimmable. К примеру, такие есть у бренда Gauss. Интенсивность свечения у них меняется не плавно, а ступенчато. Диммер не нужен – достаточно серийного нажатия на обычный выключатель. С каждым щелчком яркость меняется.

Например, запрограммированный цикл может быть таким: яркость 100% (максимальная) – яркость 75% – яркость 50% – яркость 20% (минимальная) – яркость 100% (максимальная) – далее по кругу.

3. Для шаговой регулировки цветовой температуры

Такое решение необходимо для многофункциональных помещений, которые в разные часы могут быть местом отдыха, работы, семейных встреч. Эту задачу решают лампы с регулировкой цветовой температуры между нейтральным (белым) и теплым (желтым) свечением. Изменение этого параметра осуществляется пошагово – при каждом нажатии на выключатель.

4. Для шагового переключения между белым цветом и УФ-режимом

Существуют бактерицидные лампы, которые выполняют две функции – освещение и обеззараживание помещения. Регулировка осуществляется так же, как у предыдущих шаговых устройств: при нажатии на выключатель можно выбрать нужный режим – освещение или стерилизация. За счет ультрафиолетового излучения уничтожается до 99% известных бактерий. В зависимости от мощности одна лампа способна охватить помещение площадью до 10 – 20 кв. м. Использовать ее рекомендуется в светильниках с открытым плафоном.

5. Для шаговой регулировки цвета

• Лампы RGB – имеют стандартный цоколь, например, Е14 или Е27, а переключение по цветам осуществляется при каждом нажатии на выключатель. К примеру, такие модели есть в ассортименте бренда Volpe. Их используют в качестве декоративной подсветки, дизайнерских решений и элементов оформления.
• Светодиодные ленты RGB – встраиваются в конструкции подвесных потолков, ниш, кухонных гарнитуров. Эти источники света могут играть роль дополнительной и декоративной подсветки. Имеют низковольтное напряжение – 12 или 24 В, поэтому подключаются к сети через адаптер. Для смены режимов используется RGB-контроллер, управляемый с пульта. Как правило, наиболее удобным решением является покупка набора, в который входит все необходимое для подключения и работы такой системы.

6. Для плавной регулировки яркости и цвета по Wi-Fi

Такие решения используются в системе умного дома, которая позволяет управлять всеми процессами с мобильного телефона. К примеру, у производителя Gauss вышла серия для освещения – она называется «Умный свет» и включает в себя светодиодные лампы различной формы. Их можно объединять в группы через приложение и задавать настройки. Вы сами устанавливаете временной интервал диммирования – от 0 до 100 секунд. Для вашего комфорта предусмотрены световые режимы по расписанию, например, «Пробуждение» и «Перед сном». Можно задействовать режим «Отпуск» на время длительного отсутствия, чтобы создать иллюзию нахождения в доме людей.

У бренда Rubetek тоже есть лампочки, светом которых можно управлять по Wi-Fi. Например, у модели RL-3103 меняется интенсивность и цвет – предусмотрено более 16 млн оттенков. Для работы надо скачать на телефон приложение rubetek. Вы сможете настраивать разные режимы и задействовать функцию «Имитация присутствия владельцев». Умная лампа синхронизируется с помощниками Сири и Алиса.

Светодиодные лампы с Wi-Fi очень экономичны – они потребляют в 5 раз меньше энергии, чем лампы накаливания. А за счет снижения интенсивности яркости можно сэкономить еще больше электроэнергии.

Все ваши плюсы

Изменяемая яркость и цветность ламп – сравнительно новое решение на рынке освещения. И если лампочки, которые включаются по хлопку или датчику движения, есть даже в подъездах домов, то другие технологии остаются пока без внимания. А зря! Ведь управление освещением открывает массу возможностей.

• Экономия – уменьшив интенсивность светового потока, можно снизить энергопотребление.
• Функциональность – одну лампочку удается использовать для разных целей: работы, отдыха, чтения, дежурного освещения.
• Комфорт – настраивайте свет так, как вам удобно: для расслабления и медитации или наоборот, для сосредоточенной деятельности.
• Стиль – изменяемый оттенок или цвет может стать частью дизайнерского оформления жилых помещений, кафе, ресторанов, зон коворкинга, клубов и детских центров.
• Шаг вперед – светодиодные технологии освещения используются в системах умного дома и синхронизируются с голосовыми помощниками.

А какое решение для управления освещением выберете вы? Светодиодные технологии открывают массу возможностей! Выбирайте то, что нужно вам – в нашем каталоге.

Выключатель с регулятором яркости для светодиодной лампы

С момента появления электрического освещения инженеры пытались решить проблему регулирования яркости свечения ламп. На заре электротехники доступно было всего два способа – реостаты и регулируемые трансформаторы. Эти приборы громоздки и неудобны для применения в быту, они имеют и другие недостатки. Поэтому лишь с развитием твердотельной силовой электроники и разработкой мощных, но компактных электронных ключей были созданы современные приборы, называемые диммерами.

Что такое диммирование и принцип его работы

Диммированием называется регулирование яркости свечения ламп различной конструкции от максимального в сторону уменьшения. Термин происходит от английского глагола to dim – затемнять. Применяются регуляторы света для создания комфортной освещенности, а также для создания различных световых эффектов (для этого используются современные приборы, управляемые контроллерами).

Задача уменьшения яркости свечения на разных этапах развития электротехники решалась разными способами. Изначально для этой цели применялись шторки, которыми можно было частично перекрывать световой поток. Далее разработчиками был пройден многолетний путь от потенциометров и регулируемых трансформаторов до современных компактных приборов. Их основой служит силовой ключ, вырезающий часть синусоиды, подаваемой на осветительный прибор.

В определенный момент после прохождения синуса через ноль ключ открывается. Чем позже происходит открывание, тем меньшую часть времени нагрузка находится под напряжением, тем меньше средний ток. Следовательно, меньше и усредненная яркость свечения.

В этой схеме ключом служит симистор, а потенциометром регулируется момент открывания. Такой прибор пригоден для регулирования свечения ламп накаливания и галогенных ламп. У светодиодных приборов имеется своя специфика.

Какие лампочки можно использовать с диммером

Хотя в основе свечения ламп накаливания и светодиодов лежат разные принципы, общее у них имеется – интенсивность свечения зависит от среднего тока, протекающего через элемент. Проблема диммирования большинства светодиодных светильников том, что они включаются в сеть не непосредственно, а через стабилизатор тока (драйвер). Его задача – поддерживать яркость свечения независимо от изменения параметров питающего напряжения. Иными словами, такой прибор призван противостоять процессам, сопутствующим диммированию. Поэтому регулировать интенсивность свечения обычными приборами невозможно.

Существуют специальные лампы, входные цепи драйверов которых дополнены специальной схемой. Она отслеживает среднее значение напряжения на входе и в соответствии с ним изменяет ток светодиодов, регулируя световой поток. Такие лампочки маркируются надписью Dimmable или соответствующей пиктограммой.

Стоят подобные осветительные приборы дороже, но возможности их использования шире.

Существуют недорогие LED-светильники, у которых драйвер в виде электронной схемы отсутствует, его роль выполняет гасящий резистор. Такие лампы нежелательно непосредственно включать в сеть переменного напряжения, даже если они проходят по параметрам. Они не рассчитаны на высокое обратное напряжение, прикладываемое во время отрицательного полупериода. Это может привести к их быстрому выходу из строя. Поэтому их надо включать в сеть любого переменного напряжения через выпрямитель (желательно, двухполупериодный) или использовать на постоянном напряжении. В первом случае они диммируются обычным способом, но включать их надо по схеме «диммер – выпрямитель – лампа». Во втором надо применять специальные диммеры, управляющие свечением методом широтно-импульсной модуляции. Такие аппараты обычно выполняются на базе контроллеров и возможности управления ограничены только фантазией разработчиков.

Для удобства оценки совместимости ламп и диммеров для светодиодов, данные сведены в таблицу.

Важно! Все светодиодные ленты относятся к классу диммируемых – недиммируемых LED-лент не бывает в принципе. Надписи Dimmable на таких приборах – чистой воды маркетинговая уловка.

Регулирование яркости LED при постоянном напряжении

Если светодиодный светильник работает на постоянном напряжении, его яркость также можно регулировать. Самый простой способ – включение последовательно со светодиодом переменного резистора. Изменением его сопротивления меняется ток в цепи.

Этот метод давно признан неудачным из-за энергетической неэффективности. На резисторе бесполезно рассеивается большая мощность. Гораздо более рационально распределять энергию во времени. При этом для снижения интенсивности свечения ключ периодически закрывается, а уровень освещенности усредняется посредством инерционности человеческого зрения.

На практике это делается методом ШИМ. Светодиод питается прямоугольными импульсами постоянной амплитуды и частоты, но разной длительности.

В зависимости от длины импульса меняется средний ток через светодиод, человеческим глазом это воспринимается как изменение яркости.

Модуляцию по ширине импульса удобно реализовывать с помощью процессорной техники. Поэтому на контроллерах делают различные приборы для создания световых эффектов.

Достоинства и недостатки

К плюсам возможности настройки уровня свечения относятся:

• получение комфортной освещенности помещения;
• экономия электроэнергии;
• возможность акцентирования на деталях (в случае декоративной подсветки);
• уменьшение выделения светильниками тепла;
• возможность дистанционного и автоматического управления;
• продление срока службы LED.

Еще одно достоинство светодиодных светильников – у них в процессе изменения яркости не меняется цветовая температура.

К минусам относится заметное мерцание LED-излучателей при низких уровнях яркости. Это приводит к повышенной утомляемости глаз, а также к возникновению вредного эффекта стробоскопа. Избавиться от мерцания при питании постоянным током проблематично, а при питании переменным – невозможно. Другая проблема – после установки светорегулятора определенного типа теряется возможность устанавливать лампы произвольного вида. Они должны быть совместимы с регулятором.

Экономят ли диммеры электроэнергию

Этот простой вопрос вызывает бурные дискуссии в Интернете. На самом деле, многое зависит от конструкции диммера. Светорегуляторы старых образцов, выполняемые в виде потенциометров или регулируемых трансформаторов, никакой экономии не давали. Вся сэкономленная мощность бесполезно рассеивалась на балласте. Сейчас таких приборов практически не выпускают.

Диммеры, построенные на электронных ключах, распределяют электроэнергию во времени. Для уменьшения яркости они закрывают регулирующий элемент полностью на заданный промежуток времени, ток через нагрузку и ключ практически не идет. Все происходит в течение одного полупериода синусоидального напряжения, поэтому человеческий глаз такого вмешательства не замечает. Снижение потребления при таком способе очевидно, но не все так просто:

1. Вклад освещения в общий расход электроэнергии в доме или офисе не так велик, гораздо больше потребляют мощные электроприборы. Поэтому небольшое снижение потребления энергии за счет диммирования будет заметно, но не существенно. В связи с глобальным переходом на светодиодное освещение, доля затрат на освещение снижается еще больше, и эффект от диммирования становится еще меньше.
2. Сам диммер для светодиодных ламп имеет КПД отличный от 100%. У хороших приборов этот показатель превышает 90%, но это все равно расход электроэнергии.
3. Стоимость приборов для регулировки яркости выше, чем у обычных выключателей. Даже при наличии экономии период окупаемости у них составляет не менее пары лет.
4. Многие производители в маркетинговых целях завышают экономический эффект, это приводит к несоответствию ожиданий от применения регуляторов освещения.

Следует учитывать, что уменьшение среднего тока увеличивает ресурс светодиодов. Это вносит положительный вклад в общую экономику эксплуатации освещения. В любом случае не стоит ожидать экономии больше, чем 10%.

Влияние диммирования на срок службы светильников

Известно, что подача уменьшенного тока в момент включения увеличивает срок службы ламп накаливания. Светодиоды не склонны к выходу из строя в момент включения, но регулирование свечения также благотворно влияет на продление ресурса работы LED. Дело в том, что срок службы излучателей зависит от средней рабочей температуры, которая, в свою очередь, определяется током. Чем выше нагрев, тем быстрее происходит деградация светоизлучающих диодов, тем больше вероятность полного выхода из строя.

При применении диммеров для светодиодов средний ток становится заметно меньше максимального, поэтому ресурс LED значительно увеличивается.

К графикам и цифрам в этом плане надо относиться с долей скептицизма – вряд ли производители устраивали полноценные ресурсные испытания. Да и смысла в них нет – к окончанию тестов технологии обновятся, и придется начинать испытания заново. Поэтому заявленные цифры получают расчетным путем, и в них присутствует изрядная рекламная составляющая.

Виды современных диммеров

В продаже доступно огромное количество регуляторов интенсивности свечения LED-излучателей. Помимо рассмотренных различий, их классифицируют и по другим параметрам, определяющим область применения аппаратов.

По типу монтажа

По типу монтажа приборы могут быть:

• настенными – монтируются подобно обычному выключателю освещения;
• модульными – устанавливаются в электрический щит на DIN-рейку;
• подвесными – встраиваются в конструктивные элементы подвесных светильников ;
• переносными – такой прибор можно включать в любую розетку, затем к нему подключается торшер или настольная лампа;
• встраиваемыми – их прячут за элементами интерьера.

Последняя категория приборов схожа с настенными, но имеет менее эстетично оформленный корпус.

По исполнению

Приборы могут иметь разные контактные группы:

• обычными на размыкание-замыкание;
• перекидными.

Во втором случае диммер называется проходным и служит для организации двойной схемы управления светом – из двух точек независимо.

По способу регулировки

По этому критерию приборы могут быть:

• поворотными – яркость регулируется поворотом колеса, полностью свет выключается доворотом до упора;
• поворотно-нажимными – свечение настраивается поворотным колесом, выключение производится нажатием на колесо в любом положении;
• кнопочными – регулировка производится нажатием на кнопки + или -.
• сенсорными – принцип аналогичен кнопочными, но вместо нажатия достаточно дотронуться в чувствительной зоне;
• управляемыми дистанционно – свет регулируется пультом дистанционного управления;
• управляемыми по WiFi – можно регулировать освещение с мобильного устрйоства;
• акустические – управляются звуковым сигналом.

Последний тип приборов мало распространен из-за низкой устойчивости к акустическим помехам.

Как подключить LED-осветитель через диммер

Led диммер подключается в осветительную сеть подобно обычному выключателю (часто он несет и эту функцию) – в разрыв фазного провода. Поэтому зачастую можно снять штатный выключатель и выполнить подключение диммера по той же схеме. Не следует забывать о максимальной мощности нагрузки, которую можно подключать к регулятору. Он должен выдерживать ее с запасом в 15-20%. При соблюдении этого правила диммер будет выполнять свою работу долго.

Видео: Подключение и настройка диммера с Алиэкспресс.

Автоматическое изменение 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.

Необходимость в регуляторах яркости

Теперь разберем вопрос немного подробнее, узнаем, зачем нужна регулировка яркости, и как можно по-другому управлять яркостью светодиодов.

• Самый известный случай, когда необходим регулятор яркости для нескольких светодиодов, связан с освещением жилого помещения. Мы привыкли управлять яркостью света: делать его мягче в вечернее время, включать на всю мощность во время работы, подсвечивать отдельные предметы и участки комнаты.
• Регулировать яркость необходимо и в более сложных приборах, таких как мониторы телевизоров и ноутбуков. Без нее не обходятся автомобильные фары и карманные фонарики.
• Регулировка яркости позволяет экономить нам электроэнергию, если речь идет о мощных потребителях.
• Зная правила регулировки, можно создать автоматическое или дистанционное управление светом, что очень удобно.

В некоторых приборах просто уменьшать значение тока, увеличивая сопротивление, нельзя, поскольку это может привести к изменению белого цвета на зеленоватый. К тому же увеличение сопротивления приводит к нежелательному повышенному выделению тепла.

Сегодня мы постараемся сделать контроллер, который будет регулировать яркость светодиода. Материалы для данного теста были взяты с сайта led22.ru из статьи «Светодиоды для авто своими руками».

Сегодня мы постараемся сделать контроллер, который будет регулировать яркость светодиода. Материалы для данного теста были взяты с сайта led22.ru из статьи «Светодиоды для авто своими руками». 2 основные детали, используемые в даннном эксперименте — стабилизатор тока LM317 и переменный резистор. Их можно увидеть на фотографии ниже. Отличие нашего эксперимента от приведенного в оригинальной статье — мы так и оcтавили переменный резистор для регулироваки света светодиода. В магазине радиодеталей (не самом дешевом, но всем очень известном) мы приобрели данные детали за 120 рублей (стабилизатор — 30р, резистор — 90р). Здесь хочется отметить, что резистор российского производства «тембр», обладающий максимальным сопротивлением в 1кОм.

Схема подключения: на правую ножку стабилизатора тока LM317 подается «плюс» от блока питания 12V. К левой и средней ножкам поключается резистор переменного тока. Так же, к левой ножке подключается плюсовая ножка светодиода. Минусовой провод от блока питания подключается к минусовой ножке светодиода.

Получается, что ток, проходя через Lm317, уменьшается до величины, заданной сопротивлением переменного резистора.

На практике решено было припаять стабилизатор прямо на резистор. Сделано это в первую очередь для отведения тепла от стабилизатора. Теперь он будет нагреваться вместе с резистором. На резисторе у нас расположено 3 контакта. Мы используем центральный и крайний. Какой имеено крайний использовать — для нас не важно. В зависимости от выбора, в одном случае при повороте ручки по часовой стрелке яркость будет увеличиваться, в противоположном случае — уменьшаться. Если подключить крайние контакты, сопротивление будет постоянно 1 кОм.

Припаиваем провода, как на схеме. К коричневому проводу будет подходить «плюс» от блока питания, синий — «плюс» к светодиоду. При пайке специально оставляем побольше олова, чтобы была лучше теплопередача.

И напоследок одеваем термоусадку, чтобы исключить возможность короткого замыкания. Теперь можно пробовать.

Для первого теста мы используем светодиоды:

1) Epistar 1W, рабочее напряжение — 4V (в нижней части следующей фотографии).

2) Плоский диод с тремя чипами, рабочее напряжение — 9V (в верхней части следующей фотографии).

Результаты (можно увидеть в следующем ролике) не могут не радовать: ни один диод не сгорел, яркость регулируется плавно от минимума до максимума. Для питания полупроводника основное значение имеет ток питания, а не напряжение (ток растет экспоненциально относительно напряжения, при повышении напряжения резко повышается вероятность «сжечь» светодиод.

После чего проводится тест со светодиодными модулями на 12V. И на них наш контроллер отрабатывает без проблем. Именно этого мы и добивались.

Спасибо за внимание!

ШИМ управление

Выходом из, казалось бы, сложной ситуации стало ШИМ управление (широтно-импульсная модуляция). Ток на светодиод подается импульсами. Причем значение его либо ноль, либо номинальное – самое оптимальное для свечения. Получается, что светодиод периодически то загорается, то гаснет. Чем больше время свечении, тем ярче, как нам кажется, светит лампа. Чем меньше время свечения, тем лампочка светит тусклее. В этом и состоит принцип ШИМ.

Управлять яркими светодиодами и светодиодными лентами можно непосредственно с помощью мощных МОП-транзисторов или, как их еще называют, MOSFET. Если же требуется управлять одной-двумя маломощными светодиодными лампочками, то в роли ключей используют обычные биполярные транзисторы или подсоединяют светодиоды напрямую к выходам микросхемы.

Вращая ручку реостата R2, мы будет регулировать яркость свечения светодиодов. Здесь представлены светодиодные ленты (3 шт.), которые присоединили к одному источнику питания.

Зная теорию, можно собрать схему ШИМ устройства самостоятельно, не прибегая к готовым стабилизаторам и диммерам. Например, такую, как предлагается на просторах интернета.

NE555 – это и есть генератор импульсов, в котором все временные характеристики стабильны. IRFZ44N – тот самый мощный транзистор, способный управлять нагрузкой высокой мощности. Конденсаторы задают частоту импульсов, а к клеммам «выход» подсоединятся нагрузка.

Поскольку светодиод обладает малой инертностью, то есть, очень быстро загорается и гаснет, то метод ШИМ регулирования является оптимальным для него.

Схема и принцип её работы

С развитием мощных светодиодов NE555 снова вышла на арену в роли регулятора яркости (диммера), напомнив о своих неоспоримых преимуществах. Устройства на её основе не требуют глубоких знаний электроники, собираются быстро и работают надёжно.

Известно, что управлять яркостью светодиода можно двумя способами: аналоговым и импульсным. Первый способ предполагает изменение амплитудного значения постоянного тока через светодиод. Такой способ имеет один существенный недостаток – низкий КПД. Второй способ подразумевает изменение ширины импульсов (скважности) тока с частотой от 200 Гц до нескольких килогерц. На таких частотах мерцание светодиодов незаметно для человеческого глаза.

Схема ШИМ-регулятора с мощным выходным транзистором показана на рисунке. Она способна работать от 4,5 до 18 В, что свидетельствует о возможности управления яркостью как одного мощного светодиода, так и целой светодиодной лентой. Диапазон регулировки яркости колеблется от 5 до 95%. Устройство представляет собой доработанную версию генератора прямоугольных импульсов. Частота этих импульсов зависит от ёмкости C1 и сопротивлений R1, R2 и определяется по формуле: f=1/(ln2*(R1+2*R2)*C1), Гц

Принцип действия электронного регулятора яркости заключается в следующем. В момент подачи напряжения питания начинает заряжаться конденсатор по цепи: +Uпит – R2 – VD1 –R1 –C1 – -Uпит. Как только напряжение на нём достигнет уровня 2/3Uпит откроется внутренний транзистор таймера и начнется процесс разрядки. Разряд начинается с верхней обкладки C1 и далее по цепи: R1 – VD2 –7 вывод ИМС – -Uпит. Достигнув отметки 1/3Uпит транзистор таймера закроется и C1 вновь начнет набирать ёмкость. В дальнейшем процесс повторяется циклически, формируя на выводе 3 прямоугольные импульсы.

Изменение сопротивления подстроечного резистора приводит к уменьшению (увеличению) времени импульса на выходе таймера (вывод 3), и как следствие, уменьшается (увеличивается) среднее значение выходного сигнала. Сформированная последовательность импульсов через токоограничивающий резистор R3 поступает на затвор VT1, который включен по схеме с общим истоком. Нагрузка в виде светодиодной ленты или последовательно включенных мощных светодиодов включается в разрыв цепи стока VT1.

В данном случае установлен мощный MOSFET транзистор с максимальным током стока 13А. Это позволяет управлять свечением светодиодной ленты длиной в несколько метров. Но при этом транзистору может потребоваться теплоотвод.

Блокирующий конденсатор C2 исключает влияние помех, которые могут возникать по цепи питания в моменты переключения таймера. Величина его ёмкости может быть любой в пределах 0,01-0,1 мкФ.

Готовые к использованию регуляторы яркости

Регулятор, который продается в готовом виде для светодиодных ламп, называются диммером. Частота импульсов, создавая им, достаточно велика для того, чтобы мы не чувствовали мерцания. Благодаря ШИМ контролеру осуществляется плавная регулировка, позволяющая добиваться максимальной яркости свечения или угасания лампы.

Встраивая такой диммер в стену, можно пользоваться им, как обычным выключателем. Для исключительно удобства регулятор яркости светодиодов может управляться радио пультом.

Способность ламп, созданных на основе светодиодов, менять свою яркость открывает большие возможности для проведения световых шоу, создания красивой уличной подсветки. Да и обычным карманным фонариком становится значительно удобнее пользоваться, если есть возможность регулировать интенсивность его свечения.

Устройства для управления яркостью светодиодной ленты

Регулярное появление новых моделей светодиодов и светодиодных лент неразрывно связано с расширением ассортимента всевозможных интегральных схем для управления параметрами яркости освещения. Для реализации методов управления яркостью светодиодной ленты используются различные устройства, которые можно разделить на несколько категорий: механические, электронные, сенсорные, бесконтактные, дистанционные.

Перечень основных устройств, применяемых для управления яркостью светодиодной ленты:

• Стабилизаторы напряжения и линейные регуляторы (имеют низкий КПД, считаются устаревшими и применяются ограниченно).
• Диммеры – компактные импульсные преобразователи.
• Драйверы – импульсные источники питания.
• RGB-усилители – устройства, повышающие мощность RGB-светодиодов.
• RGB-контроллеры – устройства для управления многоцветными лентами.
• DMX-контроллеры – сложные профессиональные устройства, разработанные специально для проведения эффектных световых шоу. Современные модели управляются с компьютера с помощью специального ПО или имеют вид пультов с многочисленными кнопками и ручками.