Ολόκληρη η αλήθεια σχετικά με το φωτισμό των LED: dimmers, drivers και theory

Η ρύθμιση της φωτεινότητας των πηγών φωτός χρησιμοποιείται για τη δημιουργία άνετου φωτισμού ενός δωματίου ή ενός χώρου εργασίας. Προσαρμογή της φωτεινότητας είναι δυνατή η τοποθέτηση πολλών κυκλωμάτων που ενεργοποιούνται από μεμονωμένους διακόπτες. Σε αυτή την περίπτωση, θα πάρετε μια σταδιακή αλλαγή στον φωτισμό, καθώς και ξεχωριστά φωτιστικά και off λάμπες, τα οποία μπορεί να προκαλέσουν ταλαιπωρία.

Κομψές και σχετικές σχεδιαστικές λύσεις περιλαμβάνουν την ομαλή ρύθμιση του συνολικού φωτισμού, με την προϋπόθεση ότι ανάβουν όλοι οι λαμπτήρες. Αυτό σας επιτρέπει να δημιουργήσετε μια οικεία ατμόσφαιρα για χαλάρωση και να φωτίσετε για εορτασμούς ή να εργαστείτε με μικρές λεπτομέρειες.

Νωρίτερα, όταν οι κύριες πηγές φωτός ήταν λαμπτήρες πυρακτώσεως και προβολείς με λαμπτήρες αλογόνου, δεν υπήρχαν προβλήματα ρύθμισης. Χρησιμοποιήθηκε κανονικό dimmer 220V σε triac (ή θυρίστορ). Που συνήθως ήταν με τη μορφή διακόπτη, με περιστροφικό κουμπί αντί για κλειδιά.

Με την εμφάνιση εξοικονόμησης ενέργειας (συμπαγείς λαμπτήρες φθορισμού) και στη συνέχεια με LED, αυτή η προσέγγιση κατέστη αδύνατη. Πρόσφατα, η μεγάλη πλειοψηφία των φωτεινών πηγών είναι λαμπτήρες LED και λαμπτήρες και οι λαμπτήρες πυρακτώσεως απαγορεύονται για χρήση σε φωτισμό σε πολλές χώρες.

Είναι ενδιαφέρον ότι τώρα στη συσκευασία από οικιακούς λαμπτήρες πυρακτώσεως δείχνουν κάτι σαν: "Ηλεκτρικό θερμαντικό σώμα θερμότητας".

Σε αυτό το άρθρο, θα μάθετε για την αρχή της ρύθμισης της φωτεινότητας των LED, καθώς και για το πώς φαίνεται στην πράξη.

Θεωρία

Οποιαδήποτε ημιαγωγού διόδου - Αυτή είναι μια ηλεκτρονική συσκευή που μεταδίδει ρεύμα προς μία κατεύθυνση. Σε αυτή την περίπτωση, η ροή ρεύματος δεν έχει γραμμική εξάρτηση από την εφαρμοζόμενη τάση, μάλλον, μοιάζει με κλάδο parabola. Αυτό σημαίνει ότι όταν εφαρμόζετε μια μικρή τάση στο LED, το ρεύμα δεν θα ρέει.

Το ρεύμα ρέει μέσω αυτού μόνο όταν η τάση στη δίοδο υπερβαίνει μια τιμή κατωφλίου. Για τις συνηθισμένες διόδους ανορθωτή, κυμαίνεται από 0,3V έως 0,8V, ανάλογα με το υλικό του οποίου γίνεται η δίοδος. Οι δίοδοι πυριτίου αναλογούν περίπου 0,7V, γερμάνιο 0,3V. Schottky διόδους της τάξης των 0,3V.

LED δεν ήταν εξαίρεση. Η τάση κατωφλίου του λευκού LED είναι περίπου 3V, γενικά εξαρτάται από το ημιαγωγό από το οποίο κατασκευάζεται, το χρώμα της λάμψης εξαρτάται από αυτό. Έτσι, η τάση στο κόκκινο LED είναι περίπου 1,7 V. Όταν επιτευχθεί αυτή η τάση, το ρεύμα θα ρέει και η λυχνία LED θα ανάψει. Παρακάτω βλέπετε το χαρακτηριστικό ρεύματος τάσης της LED.

Η φωτεινότητα του LED εξαρτάται από τη δύναμη του ρεύματος μέσα από αυτό. Αυτό αντικατοπτρίζεται στο παρακάτω γράφημα.

Η φωτεινότητα ενός ιδεατού θεωρητικού LED εξαρτάται γραμμικά από το ρεύμα, αλλά στην πραγματικότητα τα πράγματα είναι κάπως διαφορετικά. Αυτό οφείλεται στη διαφορική αντίσταση της διόδου και στην απώλεια θερμότητας.

Ακολουθεί:

Μια λυχνία LED είναι μια συσκευή που τροφοδοτείται από ρεύμα, όχι από τάση. Συνεπώς, για να προσαρμόσετε τη φωτεινότητα του, πρέπει να αλλάξετε την τρέχουσα ισχύ.

Φυσικά, η τρέχουσα ισχύς εξαρτάται από την εφαρμοζόμενη τάση, αλλά όπως μπορείτε να κρίνετε από το πρώτο γράφημα, ακόμη και μια μικρή αλλαγή στην τάση οδηγεί σε μια ανισομετρική αύξηση του ρεύματος.

Επομένως, η προσαρμογή της φωτεινότητας με ένα απλό ρεοστάτη είναι μια μάταιη άσκηση. Σε ένα τέτοιο σχήμα, όταν η αντίσταση του ρεοστάτη μειωθεί, το LED θα αναβοσβήνει ξαφνικά και αφού η φωτεινότητα του θα αυξηθεί ελαφρά, τότε, με την υπερβολική εφαρμοζόμενη τάση, θα αρχίσει να γίνεται πολύ ζεστό και να αποτύχει.

Από εδώ έρχεται η αποστολή: Ρυθμίστε το ρεύμα σε μια συγκεκριμένη τιμή τάσης με μια μικρή αλλαγή.

Τρόποι ελέγχου της φωτεινότητας των LED: γραμμικοί "αναλογικοί" ρυθμιστές

Το πρώτο πράγμα που έρχεται στο μυαλό είναι να χρησιμοποιήσετε ένα διπολικό τρανζίστορ, επειδή το ρεύμα εξόδου (συλλέκτης) εξαρτάται από το ρεύμα εισόδου (βάση) που περιλαμβάνεται στο γενικό κύκλωμα συλλέκτη. Έχουμε ήδη εξετάσει το έργο τους. σε ένα μεγάλο άρθρο σχετικά με τα διπολικά τρανζίστορ.

Αρχή λειτουργίας:

Μπορείτε να αλλάξετε το ρεύμα βάσης αλλάζοντας την πτώση τάσης στη διασταύρωση του πομπού με τη βοήθεια του ποτενσιόμετρου R2, οι αντιστάσεις R1 και R3 είναι απαραίτητες για τον περιορισμό του ρεύματος με το μέγιστο ανοικτό τρανζίστορ που υπολογίζεται βάσει του τύπου:

R = (πτώση παροχής U-U στην πτώση των LEDs-U στο τρανζίστορ) / I ανάβει.

Ελέγξαμε αυτό το κύκλωμα, ρυθμίζει το ρεύμα διαμέσου των LED και τη φωτεινότητα του φωτός αρκετά καλά, αλλά υπάρχει ένας αξιοσημείωτος βαθμός βηματισμού σε ορισμένες θέσεις του ποτενσιόμετρου, πιθανώς λόγω του γεγονότος ότι το ποτενσιόμετρο ήταν λογαριθμικό και πιθανόν λόγω του γεγονότος ότι οποιαδήποτε σύνδεση pn του τρανζίστορ είναι η ίδια δίοδος με το ίδιο CVC.

Το τρέχον κύκλωμα σταθεροποιητή είναι καλύτερο για αυτό το έργο. σε ρυθμιζόμενο σταθεροποιητή LM317, αν και χρησιμοποιείται συχνότερα ως σταθεροποιητής τάσης.

Μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί για τη λήψη σταθερού ρεύματος με σταθερή τάση. Αυτό είναι ιδιαίτερα χρήσιμο όταν συνδέετε τις λυχνίες LED στο ενσωματωμένο δίκτυο του αυτοκινήτου, όπου η τάση στο δίκτυο με τον κινητήρα απενεργοποιημένη είναι περίπου 11,7-12V, και όταν το περιτύλιγμα φτάσει στα 14,7V, η διαφορά είναι μεγαλύτερη από 10%. Λειτουργεί επίσης καλά όταν τροφοδοτείται από τροφοδοτικό.

Ο υπολογισμός του ρεύματος εξόδου είναι πολύ απλός:

Αποδεικνύεται μια αρκετά συμπαγής λύση:

Αυτή η μέθοδος δεν διαφέρει σε υψηλή απόδοση, εξαρτάται από τη διαφορά τάσης μεταξύ της εισόδου του σταθεροποιητή και της εξόδου του. Όλη η τάση "καίγεται" στο LM-ke. Οι απώλειες ισχύος προσδιορίζονται από τον τύπο:

Ρ = Uin-Uout / Ι

Για να αυξηθεί η αποδοτικότητα του ελεγκτή, απαιτείται μια ριζικά διαφορετική προσέγγιση - ένας ελεγκτής παλμών ή ένας ελεγκτής PWM.

Τρόποι ρύθμισης της φωτεινότητας: Ρύθμιση PWM

PWM σημαίνει Pulse Width Modulation. Βασίζεται στην ενεργοποίηση και απενεργοποίηση της ισχύος φορτίου σε υψηλή ταχύτητα. Έτσι, παίρνουμε μια αλλαγή στο ρεύμα μέσω της LED, γιατί κάθε φορά που λαμβάνει την πλήρη τάση που είναι απαραίτητη για να την ανοίξει. Γρήγορα ενεργοποιείται και απενεργοποιείται με πλήρη φωτεινότητα, αλλά λόγω της αδράνειας του οράματός μας, δεν παρατηρούμε αυτό και μοιάζει με μείωση της φωτεινότητας.

Με αυτή την προσέγγιση, η πηγή φωτός μπορεί να δώσει κυματισμούς, δεν συνιστάται η χρήση πηγών φωτός με κυματισμούς άνω του 10%. Λεπτομερείς τιμές για κάθε τύπο δωματίου περιγράφονται στο SNIP-23-05-95 (ή το 2010).

Η εργασία κάτω από παλλόμενο φως προκαλεί αυξημένη κόπωση, πονοκεφάλους και μπορεί επίσης να προκαλέσει στροβοσκοπική επίδραση όταν τα περιστρεφόμενα μέρη φαίνονται ακίνητα. Αυτό είναι απαράδεκτο όταν εργάζεστε σε τόρνους, με τρυπάνια και άλλα πράγματα.

Υπάρχουν πολλά κυκλώματα και επιλογές για τους ελεγκτές PWM, οπότε η λίστα όλων αυτών είναι άσκοπη. Η απλούστερη επιλογή είναι η συναρμολόγηση ενός ελεγκτή PWM με βάση το chip timer NE555. Αυτό είναι ένα δημοφιλές τσιπ. Παρακάτω βλέπετε ένα διάγραμμα ενός τέτοιου φωτισμού LED:

Αλλά στην πραγματικότητα, αυτό είναι ένα και το αυτό κύκλωμα, η διαφορά είναι ότι ένα τρανζίστορ ισχύος αποκλείεται εδώ και είναι κατάλληλο για την προσαρμογή 1-2 LED χαμηλής ισχύος με ρεύμα δυο δεκάδων milliamps. Επίσης, ένας σταθεροποιητής τάσης για το τσιπ 555 εξαιρείται από αυτό.

Πώς να ρυθμίσετε τη φωτεινότητα των λαμπτήρων 220V LED

Η απάντηση σε αυτή την ερώτηση είναι απλή: συνήθεις λαμπτήρες οδήγησης πρακτικά δεν ρυθμίζεται - δηλ. δεν υπάρχει τρόπος. Για το σκοπό αυτό, πωλούνται ειδικές λυχνίες LED με ρυθμιζόμενη φωτεινότητα, είναι γραμμένες στη συσκευασία ή είναι ζωγραφισμένο το εικονίδιο του φωτισμού.

Ίσως το ευρύτερο φάσμα των λαμπτήρων LED με ρυθμιζόμενο φωτισμό παρουσιάζεται από το GAUSS - σε διάφορα σχήματα, σχέδια και βάσεις.

Γιατί είναι αδύνατο να σμικρυνθούν λαμπτήρες 220V LED

Το γεγονός είναι ότι το κύκλωμα τροφοδοσίας των συμβατικών λαμπτήρων LED είναι κατασκευασμένο είτε με βάση την παροχή ηλεκτρικού ρεύματος έρματος (πυκνωτή). Ή στο διάγραμμα τον απλούστερο παλμικό μετατροπέα παλμών του πρώτου είδους. 220V dimmers, με τη σειρά του, απλά ρυθμίστε την τιμή της πραγματικής τάσης.

Υπάρχουν τέτοια dimmers στο μέτωπο της εργασίας:

1. Διαμορφωτές που κόβουν την προπορευόμενη άκρη του μισού κύματος (αιχμή). Είναι τέτοια συστήματα που απαντώνται συχνότερα στις νοικοκυρετικές ρυθμιστικές αρχές. Εδώ είναι ένα γράφημα της τάσης εξόδου τους:

2. Φωτισμοί που κόβουν την άκρη του μισού κύματος (Falling Edge). Διάφορες πηγές υποστηρίζουν ότι οι ρυθμιστές αυτοί λειτουργούν καλύτερα τόσο με τους συμβατικούς λαμπτήρες LED όσο και με τους λαμπτήρες LED. Αλλά είναι πολύ λιγότερο κοινά.

Ακολουθεί:

Οι συμβατικοί λαμπτήρες LED δεν θα αλλάξουν πρακτικά τη φωτεινότητα με ένα τέτοιο ρυθμιστή, επιπλέον, αυτό μπορεί να επιταχύνει την αποτυχία τους. Το αποτέλεσμα είναι το ίδιο όπως στο κύκλωμα του ρεοστάτη που παρουσιάζεται στην προηγούμενη ενότητα του αντικειμένου.

Αξίζει να σημειωθεί ότι τα περισσότερα φτηνά ρυθμιζόμενα λαμπτήρες LED συμπεριφέρονται ακριβώς όπως τα συνηθισμένα, αλλά κοστίζουν περισσότερο.

Ρύθμιση της φωτεινότητας των λαμπτήρων LED - μια λογική λύση 12V

Οι λυχνίες LED 12V διανέμονται ευρέως στη βάση για προβολείς, για παράδειγμα G4, GX57, G5.3 και άλλοι. Το γεγονός είναι ότι συχνά σε αυτούς τους λαμπτήρες δεν υπάρχει σύστημα ισχύος ως τέτοιο. Αν και μερικά είναι εγκατεστημένα στην είσοδο γέφυρα δίοδος και πυκνωτή φίλτρουαλλά αυτό δεν επηρεάζει τη δυνατότητα ρύθμισης.

Αυτό σημαίνει ότι είναι δυνατή η ρύθμιση αυτών των βολβών χρησιμοποιώντας τον ελεγκτή PWM.

Με τον ίδιο τρόπο όπως και η ρύθμιση της φωτεινότητας LED λωρίδα. Η απλούστερη έκδοση του ρυθμιστή, όπως εδώ στην καλωδίωση, στα καταστήματα που ονομάζονται συνήθως: "12-24V dimmer για ταινίες LED".

Αντέχουν, ανάλογα με το μοντέλο, περίπου 10 αμπέρ. Εάν πρέπει να χρησιμοποιήσετε σε όμορφο σχήμα, δηλ. Αν αντί να χρησιμοποιήσετε ένα συμβατικό διακόπτη, τότε στην πώληση μπορείτε να βρείτε τέτοια 12V dimmers ευαίσθητα στην αφή, ή επιλογές με ένα περιστροφικό κουμπί.

Ακολουθεί ένα παράδειγμα χρήσης μιας τέτοιας λύσης:

Εφαρμόστηκε προηγουμένως 12V λαμπτήρες αλογόνου λειτουργούσαν με ηλεκτρονικούς μετασχηματιστές, και αυτή ήταν μια εξαιρετική λύση. 12 βολτ είναι μια ασφαλή τάση. Για να τροφοδοτήσετε αυτούς τους λαμπτήρες με έναν ηλεκτρονικό μετασχηματιστή 12V δεν λειτουργεί, χρειάζεστε τροφοδοσία για λωρίδες LED. Κατ 'αρχήν, η μεταβολή του φωτισμού από αλογόνου σε λαμπτήρες LED είναι αυτό που είναι αυτό.

Συμπέρασμα

Η πιο λογική λύση για τη ρύθμιση της φωτεινότητας του φωτισμού LED είναι η χρήση λαμπτήρων 12V ή λωρίδων LED. Όταν μειώνεται η φωτεινότητα, το φως μπορεί να τρεμοπαίζει, γι 'αυτό μπορείτε να δοκιμάσετε να χρησιμοποιήσετε διαφορετικό πρόγραμμα οδήγησης και εάν κάνετε έναν ελεγκτή PWM με τα χέρια σας, αυξήστε τη συχνότητα PWM.