Цялата истина за затъмняване на LED светлини: димери, драйвери и теория

Настройката на яркостта на източниците на светлина се използва за създаване на удобно осветление на стая или работно място. Регулиране на яркостта е възможно да се подредят няколко вериги, които са включени от отделни превключватели. В този случай ще получите поетапна промяна в осветеността, както и отделни светещи и изключени лампи, което може да причини неудобство.

Стилните и подходящи дизайнерски решения включват плавно регулиране на цялостната осветеност, при условие че всички лампи са осветени. Това ви позволява да създадете както интимна обстановка за релакс, така и ярка за тържества или работа с малки детайли.

По-рано, когато основните източници на светлина бяха лампи с нажежаема жичка и прожектори с халогенни лампи, нямаше проблеми с регулирането. Беше използван редовен 220V димер на триак (или тиристори). Което обикновено беше под формата на превключвател, с въртящо се копче вместо клавиши.

С появата на енергоспестяващи (компактни флуоресцентни лампи), а след това и светодиоди, този подход стана невъзможен. Напоследък огромното мнозинство източници на светлина са LED лампи и крушки, а лампите с нажежаема жичка са забранени за използване в осветителни цели в много страни.

Интересно е, че на опаковките от домашни лампи с нажежаема жичка те сега посочват нещо като: "Електрически топлинен радиатор."

В тази статия ще научите за принципа на контрол на яркостта на светодиодите, както и как изглежда на практика.

теория

който и да е полупроводников диод - Това е електронно устройство, което предава ток в една посока. В този случай текущият поток няма линейна зависимост от приложеното напрежение, а по-скоро прилича на клон парабола. Това означава, че когато приложите малко напрежение към светодиода, токът няма да тече.

Ток протича през него само когато напрежението върху диода надвишава праговата стойност. За обикновените изправителни диоди той варира от 0,3 V до 0,8 V в зависимост от материала, от който е направен диодът. Силиконовите диоди приемат около 0.7V, германий 0.3V. Диоди на Шотки от порядъка на 0,3V.

светодиод не беше изключение. Праговото напрежение на белия светодиод е около 3V, като цяло зависи от полупроводника, от който е направен, цветът на неговото сияние зависи от това. И така, напрежението на червения светодиод е около 1,7 V. Когато се достигне това напрежение, ще потече ток и светодиодът ще светне. По-долу виждате характеристиката на напрежението на тока на светодиода.

Яркостта на светодиода зависи от силата на тока през него. Това е отразено в графиката по-долу.

Яркостта на идеален теоретичен светодиод е линейно зависима от тока, но в действителност нещата са малко по-различни. Това се дължи на диференциалното съпротивление на диода и неговите топлинни загуби.

От това следва:

Светодиодът е устройство, което се захранва от ток, а не от напрежение. Съответно, за да регулирате яркостта му, трябва да промените силата на тока.

Разбира се, силата на тока зависи от приложеното напрежение, но както можете да прецените от първата графика, дори лека промяна в напрежението води до несъразмерно увеличаване на тока.

Следователно регулирането на яркостта с обикновен реостат е безполезно упражнение. При такава схема, когато съпротивлението на реостата намалее, светодиодът внезапно ще светне и след като яркостта му ще се увеличи леко, тогава с прекомерно приложено напрежение ще започне да се нагрява и да се проваля.

От тук идва задачата: Регулирайте тока при определена стойност на напрежението с лека промяна.

Начини за управление на яркостта на светодиодите: линейни "аналогови" регулатори

Първото нещо, което ви идва на ум е да използвате биполярен транзистор, тъй като неговият изходен ток (колектор) зависи от входния ток (база), включен в общата колекторна верига. Вече сме обмислили работата им. в голяма статия за биполярните транзистори.

Принцип на действие:

Променяте базовия ток, като променяте спада на напрежението в кръстовището на емитер-основа с помощта на потенциометър R2, резистори R1 и R3 са необходими за ограничаване на тока с максималния отворен транзистор, изчислен въз основа на формулата:

R = (U захранване-U спад на светодиодите-U спад на транзистора) / I светлина.

Проверих тази схема, тя регулира тока през светодиодите и яркостта на светлината доста добре, но има забележима степен на стъпка в определени позиции на потенциометъра, вероятно поради факта, че потенциометърът е логаритмичен и вероятно поради факта, че всеки pn преход на транзистора е един и същ диод със същия CVC.

Сегашната стабилизационна верига е по-добра за тази задача. на регулируем стабилизатор LM317, въпреки че по-често се използва като стабилизатор на напрежението.

Може да се използва и за получаване на постоянен ток при постоянно напрежение. Това е особено полезно при свързване на светодиоди към бордовата мрежа на автомобила, където напрежението в мрежата с изключен двигател е около 11,7-12V, а при навиване достига 14,7V, разликата е повече от 10%. Също така работи чудесно, когато се захранва от захранване.

Изчисляването на изходния ток е доста просто:

Оказва се доста компактно решение:

Този метод не се различава по висока ефективност, той зависи от разликата в напрежението между входа на стабилизатора и неговия изход. Цялото напрежение "изгаря" на LM-ke. Загубите на мощност се определят по формулата:

P = Uin-Uout / I

За да подобрите ефективността на регулатора, имате нужда от коренно различен подход - импулсен регулатор или PWM контролер.

Начини за регулиране на яркостта: PWM настройка

PWM означава модулация на импулсна ширина. Тя се основава на включване и изключване на мощността на товара с висока скорост. По този начин ние получаваме промяна в тока чрез светодиода, защото всеки път получава пълното напрежение, необходимо за отварянето му. Бързо се включва и изключва при пълна яркост, но поради инерцията на нашето виждане ние не забелязваме това и изглежда като намаляване на яркостта.

При този подход светлинният източник може да произвежда пулсации, не се препоръчва използването на светлинни източници с пулсации над 10%. Подробните стойности за всеки тип помещение са описани в SNIP-23-05-95 (или 2010 г.).

Работата под пулсираща светлина причинява повишена умора, главоболие и може също да причини стробоскопичен ефект, когато въртящите се части изглеждат неподвижни. Това е неприемливо при работа на стругове, с тренировки и други неща.

Има много схеми и опции за PWM контролери, така че изброяването на всички тях е безсмислено. Най-простият вариант е да се сглоби PWM контролер базиран на чипа на таймера NE555, Това е популярен чип. По-долу виждате диаграма на такъв LED димер:

Но всъщност това е една и съща верига, разликата е, че тук е изключен мощен транзистор и е подходящ за регулиране на 1-2 светодиода с ниска мощност с ток от няколко десетки милиампеса. Също така стабилизаторът на напрежението за чипа 555 е изключен от него.

Как да настроите яркостта на 220V LED лампи

Отговорът на този въпрос е прост: обикновени оловни крушки практически не е регламентирано - т.е. няма начин. За да направите това, се продават специални светодиодни лампи с възможност за затъмняване, пише се на опаковката или се рисува иконата на димера.

Може би най-широката гама от димируеми LED лампи е представена от GAUSS - в различни форми, дизайн и цокли.

Защо е невъзможно да се затъмнят 220V LED лампи

Факт е, че веригата за захранване на конвенционалните LED лампи е изградена или на базата на баластно (кондензаторно) захранване. Или на диаграмата най-простият импулсен преобразувател на едро от първи вид, 220V димери, от своя страна, просто регулират стойността на ефективно напрежение.

В предната част на работата има такива димери:

1. Димери, рязащи водещия ръб на полувълната (водещ ръб). Именно такива схеми се срещат най-често в регулаторите на домакинствата. Ето графика на тяхното изходно напрежение:

2. Димери, режещи края на полувълната (падащ ръб). Различни източници твърдят, че такива регулатори работят по-добре както с конвенционални, така и с димируеми LED лампи. Но те са много по-рядко срещани.

От това следва:

Конвенционалните LED лампи практически няма да променят яркостта с такъв димер, в допълнение, това може да ускори тяхната повреда. Ефектът е същият като в реостатната верига, показана в предишния раздел на статията.

Заслужава да се отбележи, че повечето евтини регулируеми LED лампи се държат точно както обикновените, но струват повече.

Регулиране на яркостта на LED лампи - рационално 12V решение

12V LED лампи са широко разпространени например в основата за прожектори G4, GX57, G5.3 и други. Факт е, че често в тези лампи няма схема на захранване като такава. Въпреки че някои са инсталирани на входа диоден мост и филтриращ кондензаторно това не засяга възможността за регулиране.

Това означава, че е възможно регулирането на такива крушки с помощта на PWM контролера.

По същия начин като регулирането на яркостта LED лента, Най-простата версия на регулатора, например тук на окабеляването, в магазините те обикновено се наричат: "12-24V димер за LED лента."

Издържат, в зависимост от модела, около 10 ампера. Ако трябва да използвате в красива форма, т.е. Ако вместо да използвате конвенционален превключвател, тогава в продажба можете да намерите такива чувствителни на допир 12V димери или опции с въртящо се копче.

Ето пример за използване на такова решение:

По-рано се прилага 12V халогенни лампи те се захранваха от електронни трансформатори и това беше чудесно решение. 12 волта е безопасно напрежение. За да захранвате тези лампи върху 12V електронен трансформатор не работи, имате нужда от захранване за LED ленти. По принцип това е промяната на осветлението от халогенни към LED лампи.

заключение

Най-разумното решение за регулиране на яркостта на LED осветлението е използването на 12V лампи или LED ленти. Когато яркостта намалее, светлината може да мига, за това можете да опитате да използвате различен драйвер и ако направите PWM контролер със собствените си ръце, увеличете честотата на PWM.