Hela sanningen om dimning av LED-lampor: dimmare, förare och teori

Justering av ljuskällans ljusstyrka används för att skapa bekväm belysning av ett rum eller arbetsplats. Justera ljusstyrkan är det möjligt att ordna flera kretsar som är påslagen med enskilda omkopplare. I det här fallet får du en stegvis förändring av belysningen, såväl som separata lysande och avstängda lampor, vilket kan orsaka besvär.

Eleganta och relevanta designlösningar inkluderar en smidig justering av den totala belysningen, förutsatt att alla lampor är tända. Detta gör att du kan skapa både en intim inställning för avkoppling och ljus för fester eller arbeta med små detaljer.

Tidigare, när de viktigaste ljuskällorna var glödlampor och strålkastare med halogenlampor, fanns det inga problem med justering. Används vanlig 220V dimmer på triac (eller tyristorer). Som vanligtvis var i form av en switch, med en vridratten istället för nycklar.

Med energibesparing (kompakta lysrör) och sedan lysdioder blev detta tillvägagångssätt omöjligt. Nyligen är den stora majoriteten av ljuskällor LED-lampor och lampor, och glödlampor är förbjudna för användning i belysningsändamål i många länder.

Det är intressant att de nu på förpackningen från glödlampor för hushåll indikerar något som: "Elektrisk värmestrålare."

I den här artikeln kommer du att lära dig om principen för att kontrollera ljusstyrkan på lysdioder och hur det ser ut i praktiken.

teori

någon halvledardiode - Detta är en elektronisk enhet som överför ström i en riktning. I det här fallet har strömflödet inte ett linjärt beroende av den pålagda spänningen, det liknar snarare en parabolagren. Detta innebär att när du applicerar en liten spänning på lysdioden kommer strömmen inte att flöda.

Ström flyter genom den endast när spänningen på dioden överskrider ett tröskelvärde. För vanliga likriktningsdioder varierar den från 0,3V till 0,8V beroende på vilket material dioden är gjord av. Kiseldioder antar cirka 0,7 V, germanium 0,3V. Schottky-dioder i storleksordningen 0,3V.

Ijusemitterande diod var inget undantag. Tröskelspänningen för den vita lysdioden är cirka 3V, i allmänhet beror den på halvledaren från vilken den är tillverkad, färgen på dess glöd beror på detta. Så spänningen på den röda lysdioden är cirka 1,7 V. När denna spänning nås kommer strömmen att strömma och lysdioden tänds. Nedan ser du strömspänningskarakteristiken för lysdioden.

Lysdiodens ljusstyrka beror på styrkan hos strömmen genom den. Detta återspeglas i diagrammet nedan.

Ljusstyrkan för en idealisk teoretisk LED är linjärt beroende av strömmen, men i verkligheten är saker och ting något annorlunda. Detta beror på diodens differentiella motstånd och dess värmeförlust.

Följande följer:

En LED är en enhet som drivs av ström, inte spänning. För att justera dess ljusstyrka måste du därför ändra strömstyrkan.

Naturligtvis beror strömstyrkan på den applicerade spänningen, men som du kan bedöma utifrån den första grafen leder till och med en liten spänningsförändring till en oförstörd ökning av strömmen.

Därför är det en meningslös övning att justera ljusstyrkan med en enkel reostat. I ett sådant schema, när reostatens motstånd sjunker, tänds lysdioden plötsligt, och efter att dess ljusstyrka ökar något, kommer den, med överdriven applicerad spänning, att börja bli mycket varm och misslyckas.

Härifrån kommer uppgiften: Justera strömmen vid ett visst spänningsvärde med en liten förändring.

Sätt att kontrollera ljusstyrkan på lysdioder: linjära "analoga" regulatorer

Det första som kommer att tänka på är att använda en bipolär transistor, eftersom dess utgångsström (kollektor) beror på ingångsströmmen (basen) som ingår i den allmänna kollektorkretsen. Vi har redan övervägt deras arbete. i en stor artikel om bipolära transistorer.

Funktionsprincip:

Du ändrar basströmmen genom att ändra spänningsfallet vid emitter-baskorsningen med hjälp av potentiometern R2, motstånd R1 och R3 behövs för att begränsa strömmen med den maximala öppna transistorn beräknad baserad på formeln:

R = (U-tillförsel-U-droppe på lysdioderna-U-droppe på transistorn) / I-lampa.

Jag kontrollerade den här kretsen, den reglerar strömmen genom lysdioderna och ljusets ljusstyrka ganska bra, men det finns en märkbar grad av stegning vid vissa positioner av potentiometern, eventuellt på grund av att potentiometern var logaritmisk, och kanske på grund av att någon pn-korsning av transistorn är densamma diode med samma CVC.

Den nuvarande stabilisatorkretsen är bättre för den här uppgiften. på justerbar stabilisator LM317även om det oftare används som spänningsstabilisator.

Det kan också användas för att erhålla en fast ström vid en konstant spänning. Detta är särskilt användbart när du ansluter lysdioder till bilens nätverk, där spänningen i nätverket med motorn stängd är ungefär 11,7-12V, och när den lindas upp når den 14,7V, skillnaden är mer än 10%. Fungerar också bra när den drivs med en strömförsörjning.

Beräkningen av utgångsströmmen är ganska enkel:

Det visar sig vara en ganska kompakt lösning:

Denna metod skiljer sig inte i hög effektivitet, den beror på spänningsskillnaden mellan ingången till stabilisatorn och dess utgång. All spänning "brinner ut" på LM-ke. Effektförluster bestäms av formeln:

P = Uin-Uout / I

För att öka effektiviteten hos regulatorn behövs en radikalt annan inställning - en pulsstyrenhet eller en PWM-styrenhet.

Sätt att justera ljusstyrkan: PWM-justering

PWM står för Pulse Width Modulation. Det är baserat på att slå på och stänga av lasten med hög hastighet. Således får vi en förändring i ström genom LED, eftersom varje gång den får den fulla spänningen som krävs för att öppna den. Den slås snabbt på och av vid full ljusstyrka, men på grund av trögheten i synen märker vi inte detta och det ser ut som en minskning i ljusstyrkan.

Med denna metod kan ljuskällan producera krusningar, det rekommenderas inte att använda ljuskällor med krusningar på mer än 10%. Detaljerade värden för varje rumstyp beskrivs i SNIP-23-05-95 (eller 2010).

Arbeta under pulserande ljus orsakar ökad trötthet, huvudvärk och kan också orsaka en stroboskopisk effekt när roterande delar verkar rörliga. Detta är oacceptabelt när du arbetar med svarvar, med borrar och andra saker.

Det finns många kretsar och alternativ för utförande av PWM-styrenheter, så alla är meningslösa att lista. Det enklaste alternativet är att montera en PWM-styrenhet baserat på NE555 timerchip. Detta är ett populärt chip. Nedan ser du ett diagram över en sådan LED-dimmer:

Men i själva verket är det samma krets, skillnaden är att en krafttransistor är utesluten här och den är lämplig för att justera 1-2 lågeffekt-lysdioder med en ström på ett par tiotals milliampar. Dessutom är en spänningsstabilisator för 555-chipet utesluten från det.

Hur du justerar ljusstyrkan på 220V LED-lampor

Svaret på denna fråga är enkelt: vanliga ledlökar praktiskt taget inte reglerad - d.v.s. inget sätt. För att göra detta säljs speciella dimbara LED-lampor, detta skrivs på förpackningen eller dimmerikonen ritas.

Kanske presenteras det bredaste utbudet av dimbara LED-lampor av GAUSS - olika former, mönster och socles.

Varför det är omöjligt att dimma 220V LED-lampor

Faktum är att strömförsörjningskretsen för konventionella LED-lampor är byggd antingen på basis av en strömförsörjning (kondensator). Eller på diagrammet den enklaste pulserade buck-omvandlaren av det första slaget. 220 V dimmare, i sin tur, justera helt enkelt det effektiva spänningsvärdet.

Det finns sådana dimmare på framsidan av arbetet:

1. Dimmer som skär halvvågens främre kant (framkant). Det är sådana system som oftast finns i hushållsregler. Här är en graf över deras utspänning:

2. Dimmer som skär halvvågens bakkant (Falling Edge). Olika källor hävdar att sådana regulatorer fungerar bättre med både konventionella och dimbara LED-lampor. Men de är mycket mindre vanliga.

Följande följer:

Konventionella LED-lampor förändrar praktiskt taget inte ljusstyrkan med en sådan dimmer, dessutom kan det påskynda deras misslyckande. Effekten är densamma som i reostatkretsen som visas i artikelns föregående avsnitt.

Det är värt att notera att de flesta billiga justerbara LED-lampor uppträder exakt samma som vanliga, men de kostar mer.

Justera ljusstyrkan på LED-lampor - en rationell 12V-lösning

12V LED-lampor distribueras brett i basen för exempelvis strålkastare G4, GX57, G5.3 och andra. Faktum är att ofta i dessa lampor finns det inget energisystem som sådant. Även om vissa är installerade vid ingången diodbrygga och filterkondensatormen detta påverkar inte möjligheten till reglering.

Detta innebär att det är möjligt att reglera sådana glödlampor med PWM-regulatorn.

På samma sätt som att justera ljusstyrkan LED-remsa. Den enklaste versionen av regulatorn, som här på ledningarna, i butiker kallas de vanligtvis som: "12-24V dimmer för LED-remsa."

De tål, beroende på modell, cirka 10 ampere. Om du behöver använda i en vacker form, d.v.s. Om du istället för att använda en konventionell omkopplare, så kan du hitta sådana beröringskänsliga 12V-dimmer, eller till salu med en vridknapp.

Här är ett exempel på att använda en sådan lösning:

Tidigare tillämpat 12V halogenlampor de drivs av elektroniska transformatorer, och det var en utmärkt lösning. 12 volt är en säker spänning. För att driva dessa lampor på en 12V elektronisk transformator fungerar inte, du behöver en strömförsörjning för LED-remsor. I princip är detta förändringen av belysning från halogen till LED-lampor.

slutsats

Den mest rimliga lösningen för att reglera LED-belysningens ljusstyrka är att använda 12V-lampor eller LED-remsor. När ljusstyrkan minskar kan ljuset flimra, för detta kan du prova att använda en annan drivrutin, och om du gör en PWM-kontroller med dina egna händer, öka PWM-frekvensen.