Koko totuus LED-valojen himmentämisestä: himmentimet, ohjaimet ja teoria

Valonlähteiden kirkkauden säätämisellä luodaan mukava valaistus huoneeseen tai työpaikkaan. Kirkkauden säätämiseksi on mahdollista järjestää useita piirejä, jotka kytketään päälle yksittäisillä kytkimillä. Tässä tapauksessa saat asteittaisen muutoksen valaistuksessa, samoin kuin erilliset valaisevat ja sammumattomat lamput, jotka voivat aiheuttaa haittaa.

Tyylikkäät ja tarkoituksenmukaiset suunnitteluratkaisut sisältävät yleisen valaistuksen tasaisen säätämisen, jos kaikki valaisimet palaavat. Tämän avulla voit luoda sekä intiimit puitteet rentoutumiseen että kirkkaita juhliin tai työskennellä pienten yksityiskohtien kanssa.

Aikaisemmin, kun tärkeimmät valonlähteet olivat hehkulamput ja halogeenilampuilla varustetut kohdevalot, säätämisessä ei ollut ongelmia. Käytettiin säännöllinen 220V himmennin triacilla (tai tyristorit). Mikä oli yleensä kytkimen muodossa, kiertonupilla avainten sijasta.

Tämä lähestymistapa tuli mahdottomaksi energiaa säästävien (pienikokoisten loistelamppujen) ja sitten LED-merkkivalojen myötä. Viime aikoina valtaosa valonlähteistä on LED-lamppuja ja polttimoita, ja hehkulamppujen käyttö on kielletty valaistuksessa monissa maissa.

On mielenkiintoista, että kotimaisten hehkulamppujen pakkauksissa ne osoittavat nyt jotain: "Sähkölämmitin."

Tässä artikkelissa opit merkkivalojen kirkkauden hallinnan periaatteesta ja siitä, kuinka se näyttää käytännössä.

teoria

kaikki puolijohdediodi - Tämä on elektroninen laite, joka siirtää virtaa yhteen suuntaan. Tässä tapauksessa virran virtauksella ei ole lineaarista riippuvuutta käytetystä jännitteestä, vaan se muistuttaa paraboolin haaraa. Tämä tarkoittaa, että kun kytket pienen jännitteen LEDiin, virta ei virtaa.

Virta virtaa sen läpi vain, kun diodin jännite ylittää kynnysarvon. Tavallisille tasasuuntaajadiodeille se on välillä 0,3 V - 0,8 V diodista valmistetusta materiaalista riippuen. Piidiodien oletetaan olevan noin 0,7 V, germaniumin 0,3 V. Schottky-diodit, luokkaa 0,3 V.

valoa lähettävä diodi ei ollut poikkeus. Valkoisen LEDin kynnysjännite on noin 3 V, yleensä se riippuu puolijohteesta, josta se on valmistettu, tästä riippuu sen hehkuvuuden väri. Joten punaisen LEDin jännite on noin 1,7 V. Kun tämä jännite saavutetaan, virta virtaa ja LED palaa. Alla näet LEDin virtajänniteominaisuuden.

LEDin kirkkaus riippuu sen läpi kulkevan virran voimakkuudesta. Tämä heijastuu alla olevassa kaaviossa.

Ihanteellisen teoreettisen LEDin kirkkaus riippuu lineaarisesti virrasta, mutta todellisuudessa asiat ovat hiukan erilaisia. Tämä johtuu diodin vastuserosta ja sen lämpöhäviöstä.

Tästä seuraa:

LED on laite, joka saa virtaa, ei jännitettä. Sen mukaisesti, jotta säädä sen kirkkautta, sinun on muutettava virran voimakkuutta.

Tietysti virran voimakkuus riippuu käytetystä jännitteestä, mutta kuten ensimmäisestä kaaviosta voidaan päätellä, jopa pieni jännitteen muutos johtaa virran suhteettomaan kasvuun.

Siksi kirkkauden säätäminen yksinkertaisella reostatilla on turhaa harjoitusta. Tällaisessa järjestelmässä, kun reostaatin vastus vähenee, LED-valo syttyy yhtäkkiä ja sen kirkkauden lisääntyessä hiukan, niin liiallisella jännitteellä, se alkaa kuumentua erittäin hyvin ja epäonnistua.

Täältä tulee tehtävä: Säädä virta tietyllä jännitearvolla pienellä muutoksella.

Tavat ledien kirkkauden ohjaamiseksi: lineaariset "analogiset" säätimet

Ensimmäinen asia, joka mieleen tulee, on käyttää bipolaarista transistoria, koska sen lähtövirta (kollektori) riippuu tulovirrasta (kanta), joka sisältyy yleiseen kollektoripiiriin. Olemme jo pohtineet heidän työtä. laajassa artikkelissa bipolaaritransistoreista.

Toimintaperiaate:

Vaihdat kantavirran muuttamalla jännitehäviötä emitterin ja kannen risteyksessä potentiometrin R2 avulla, vastuksia R1 ja R3 tarvitaan virran rajoittamiseksi suurimmalla avoimella transistorilla, joka lasketaan kaavan perusteella:

R = (U syöttö-U-pudotus LED-merkeissä-U-pudotus transistorissa) / I-valo.

Tarkistin tämän piirin, se säätelee LEDien kautta kulkevaa virtaa ja valon kirkkautta melko hyvin, mutta potentiometrin tietyissä kohdissa on huomattava askelmisaste, mikä johtuu mahdollisesti siitä, että potentiometri oli logaritminen, ja mahdollisesti johtuen siitä, että transistorin kaikki pn-liitokset ovat samat diodi samalla CVC: llä.

Nykyinen stabilointipiiri on parempi tähän tehtävään. säädettävässä vakaajassa LM317, vaikka sitä käytetään useammin jännitteen stabiloijana.

Sitä voidaan käyttää myös kiinteän virran saamiseen vakiojännitteellä. Tämä on erityisen hyödyllistä kytkettäessä LED-merkkivaloja auton sisäiseen verkkoon, jossa verkon jännite moottorin ollessa sammutettuna on noin 11,7-12 V ja kun se puretaan, se saavuttaa 14,7 V, ero on yli 10%. Toimii erinomaisesti myös virtalähteestä.

Lähtövirran laskeminen on melko yksinkertaista:

Se osoittautuu melko kompaktiksi ratkaisuksi:

Tämä menetelmä ei eroa toisistaan ​​korkeassa hyötysuhteessa, se riippuu stabilointiaineen sisääntulon ja sen lähtöjännitteen jänniteerosta. Kaikki jännitteet “palavat” LM-ke: ssä. Tehohäviöt määritetään kaavalla:

P = Uin-Uout / I

Ohjaimen tehokkuuden lisäämiseksi tarvitaan radikaalisti erilainen lähestymistapa - pulssiohjain tai PWM-ohjain.

Tavat kirkkauden säätämiseksi: PWM-säätö

PWM tarkoittaa pulssinleveysmodulaatiota. Se perustuu kuormatehon kytkemiseen päälle ja pois päältä suurella nopeudella. Siten saamme virran muutoksen LEDin kautta, koska joka kerta se vastaanottaa täyden jännitteen, joka tarvitaan sen avaamiseksi. Se kytkeytyy nopeasti päälle ja pois päältä täydellä kirkkaudella, mutta näköhitauden vuoksi emme huomaa tätä ja se näyttää kirkkauden vähentymiseltä.

Tällä lähestymistavalla valonlähde voi tuottaa aallotusta. Ei ole suositeltavaa käyttää valonlähteitä, joiden aallotukset ovat yli 10%. Kunkin huonetyypin yksityiskohtaiset arvot on kuvattu SNIP-23-05-95 (tai 2010).

Työskentely sykkivän valon alla aiheuttaa lisääntynyttä väsymystä, päänsärkyä ja voi myös aiheuttaa stroboskooppisen vaikutuksen, kun pyörivät osat näyttävät liikkumattomilta. Tätä ei voida hyväksyä työstettäessä sorvilla, porakoneilla ja muilla.

PWM-ohjaimien suorittamiseen on olemassa erittäin monia piirejä ja vaihtoehtoja, joten ei ole mitään järkeä luetella niitä kaikkia. Yksinkertaisin vaihtoehto on koota PWM-ohjain perustuu NE555-ajastinpiiriin. Tämä on suosittu siru. Alla näet kaavion tällaisesta LED-himmentimestä:

Mutta itse asiassa tämä on yksi ja sama piiri, ero on siinä, että tehotransistori on suljettu pois tästä ja se sopii säätämään 1-2 pienitehoista LEDiä, joiden virta on muutama kymmeniä milliampeereja. Myös 555-sirun jännitestabilisaattori jätetään sen ulkopuolelle.

Kuinka säätää 220V LED-lamppujen kirkkautta

Vastaus tähän kysymykseen on yksinkertainen: tavalliset led-lamput käytännössä ei ole säännelty - ts. ei mitenkään. Tätä varten myydään erityisiä himmennettäviä LED-lamppuja, jotka on kirjoitettu pakkaukseen tai himmennyskuvake piirretään.

Ehkä laajin himmennettävien LED-lamppujen valikoima on esitetty GAUSS - erilaisia ​​muotoja, malleja ja kantoja.

Miksi 220V LED-lamppujen himmentäminen on mahdotonta?

Tosiasia, että perinteisten LED-lamppujen virtalähdepiiri on rakennettu joko liitäntälaitteen (kondensaattorin) virtalähteen perusteella. Tai kaaviossa ensimmäisen tyyppinen yksinkertaisin pulssi-buck-muunnin. 220 V: n himmentimet puolestaan ​​säätävät yksinkertaisesti tehollista jännitearvoa.

Työn edessä on sellaisia ​​himmentimiä:

1. Himmentimet, jotka leikkaavat puoliaallon etureunan (etureuna). Juuri sellaisia ​​järjestelmiä löytyy useimmiten kotitalouksien sääntelijöistä. Tässä on käyrä heidän lähtöjännitteestä:

2. Himmentimet, jotka leikkaavat puoliaallon takareunan (putova reuna). Eri lähteet väittävät, että tällaiset säätimet toimivat paremmin sekä perinteisten että himmennettävien LED-lamppujen kanssa. Mutta ne ovat paljon vähemmän yleisiä.

Tästä seuraa:

Perinteiset LED-lamput eivät käytännössä muuta kirkkautta tällaisella himmentimellä, lisäksi tämä voi nopeuttaa niiden vikaantumista. Vaikutus on sama kuin artikkelin edellisessä osassa esitetyssä reostaattipiirissä.

On syytä huomata, että useimmat halvat säädettävät LED-lamput käyttäytyvät täsmälleen samalla tavalla kuin tavalliset, mutta ne maksavat enemmän.

LED-lamppujen kirkkauden säätäminen - järkevä 12 V -ratkaisu

12 V: n LED-lamput jakautuvat laajasti esimerkiksi kohdevalojen pohjaan G4, GX57, G5.3 ja muut. Tosiasia on, että usein näissä lampuissa ei ole tehojärjestelmää sellaisenaan. Vaikka jotkut on asennettu sisäänkäynnille diodisilta ja suodatinkondensaattorimutta tämä ei vaikuta sääntelymahdollisuuksiin.

Tämä tarkoittaa, että tällaisia ​​lamppuja on mahdollista säätää PWM-ohjaimella.

Samoin kuin kirkkauden säätäminen LED-nauha. Säätimen yksinkertaisin versio, kuten täällä johdotuksissa, kaupoissa niitä kutsutaan yleensä nimellä: "12–24 V himmennin LED-nauhoille."

Ne kestävät mallista riippuen noin 10 ampeeria. Jos sinun on käytettävä kauniissa muodossa, ts. Jos tavanomaisen kytkimen käytön sijasta, niin myynnistä löydät tällaisia ​​kosketusherkkiä 12 V: n himmentimiä tai vaihtoehtoja kiertonupilla.

Tässä on esimerkki tällaisen ratkaisun käytöstä:

Aikaisemmin sovellettu 12 V halogeenilamput ne saavat virtansa sähkömuuntajilta, ja se oli hieno ratkaisu. 12 volttia on turvallinen jännite. Näiden lamppujen virran kytkemiseksi 12 V elektroniseen muuntajaan ei toimi, tarvitset virransyötön LED-nauhoille. Periaatteessa tämä on valaistuksen muuttaminen halogeenista LED-lamppuiksi.

johtopäätös

Kohtuullisin ratkaisu LED-valaistuksen kirkkauden säätelemiseen on käyttää 12 V: n lamppuja tai LED-nauhoja. Kun kirkkaus vähenee, valo saattaa välähtää, voit yrittää käyttää toista ohjainta ja lisätä PWM-taajuutta, jos teet PWM-ohjaimen omilla käsillä.