Toda la verdad sobre la atenuación de las luces LED: atenuadores, controladores y teoría

El ajuste del brillo de las fuentes de luz se utiliza para crear una iluminación cómoda de una habitación o lugar de trabajo. Ajustando el brillo, es posible organizar varios circuitos que se encienden mediante interruptores individuales. En este caso, obtendrá un cambio gradual en la iluminación, así como lámparas luminosas y apagadas, lo que puede causar inconvenientes.

Las soluciones de diseño elegantes y relevantes incluyen un ajuste suave de la iluminación general, siempre que todas las lámparas estén encendidas. Esto le permite crear un ambiente íntimo para la relajación y brillante para celebraciones o trabajar con pequeños detalles.

Anteriormente, cuando las principales fuentes de luz eran lámparas incandescentes y focos con lámparas halógenas, no había problemas con el ajuste. Fue utilizado regulador regular de 220V en triac (o tiristores). Que generalmente tenía la forma de un interruptor, con un botón giratorio en lugar de teclas.

Con la llegada del ahorro de energía (lámparas fluorescentes compactas) y los LED, este enfoque se hizo imposible. Recientemente, la gran mayoría de las fuentes de luz son lámparas y bombillas LED, y las lámparas incandescentes están prohibidas para su uso en iluminación en muchos países.

Es interesante que ahora en el embalaje de las lámparas incandescentes domésticas indiquen algo como: "Radiador de calor eléctrico".

En este artículo, aprenderá sobre el principio de controlar el brillo de los LED y cómo se ve en la práctica.

Teoría

Cualquier diodo semiconductor - Este es un dispositivo electrónico que transmite corriente en una dirección. En este caso, el flujo de corriente no tiene una dependencia lineal del voltaje aplicado, sino que se asemeja a una rama de parábola. Esto significa que cuando aplica un pequeño voltaje al LED, la corriente no fluirá.

La corriente fluye a través de él solo cuando el voltaje en el diodo excede un valor umbral. Para diodos rectificadores ordinarios, varía de 0.3V a 0.8V dependiendo del material del que está hecho el diodo. Los diodos de silicio suponen aproximadamente 0.7V, germanio 0.3V. Diodos Schottky del orden de 0.3V.

LED No fue la excepción. El voltaje de umbral del LED blanco es de aproximadamente 3V, en general depende del semiconductor del que está hecho, el color de su brillo depende de esto. Entonces, el voltaje en el LED rojo es de aproximadamente 1.7 V. Cuando se alcanza este voltaje, la corriente fluirá y el LED se iluminará. A continuación puede ver la característica de voltaje de corriente del LED.

El brillo del LED depende de la intensidad de la corriente que lo atraviesa. Esto se refleja en el gráfico a continuación.

El brillo de un LED teórico ideal depende linealmente de la corriente, pero en realidad las cosas son algo diferentes. Esto se debe a la resistencia diferencial del diodo y su pérdida de calor.

Sigue:

Un LED es un dispositivo que funciona con corriente, no con voltaje. En consecuencia, para ajustar su brillo, debe cambiar la intensidad actual.

Por supuesto, la intensidad de la corriente depende del voltaje aplicado, pero como puede juzgar en el primer gráfico, incluso un ligero cambio en el voltaje conduce a un aumento inconmensurable de la corriente.

Por lo tanto, ajustar el brillo con un simple reóstato es un ejercicio inútil. En dicho esquema, cuando la resistencia del reóstato disminuye, el LED se encenderá repentinamente, y después de que su brillo aumente ligeramente, luego, con un voltaje aplicado excesivo, comenzará a calentarse mucho y fallará.

De aquí viene la tarea: Ajuste la corriente a un cierto valor de voltaje con un ligero cambio.

Formas de controlar el brillo de los LED: reguladores lineales "analógicos"

Lo primero que viene a la mente es usar un transistor bipolar, porque su corriente de salida (colector) depende de la corriente de entrada (base) incluida en el circuito colector general. Ya hemos considerado su trabajo. en un gran artículo sobre transistores bipolares.

Principio de funcionamiento:

Cambia la corriente de base cambiando la caída de voltaje en la unión emisor-base con la ayuda del potenciómetro R2, las resistencias R1 y R3 son necesarias para limitar la corriente con el transistor abierto máximo calculado en base a la fórmula:

R = (U-suministro-U caída en los LED-U caída en el transistor) / I luz.

Revisé este circuito, regula la corriente a través de los LED y el brillo de la luz bastante bien, pero hay un notable grado de pisar en ciertas posiciones del potenciómetro, posiblemente debido al hecho de que el potenciómetro era logarítmico, y posiblemente debido al hecho de que cualquier unión pn del transistor es la misma. diodo con el mismo CVC.

El circuito estabilizador actual es mejor para esta tarea. en estabilizador ajustable LM317, aunque se usa con mayor frecuencia como estabilizador de voltaje.

También se puede usar para obtener una corriente fija a un voltaje constante. Esto es especialmente útil cuando se conectan LED a la red de a bordo del automóvil, donde el voltaje en la red con el motor apagado es de aproximadamente 11.7-12V, y cuando se alcanza alcanza 14.7V, la diferencia es más del 10%. También funciona muy bien cuando funciona con una fuente de alimentación.

El cálculo de la corriente de salida es bastante simple:

Resulta una solución bastante compacta:

Este método no difiere en alta eficiencia, depende de la diferencia de voltaje entre la entrada del estabilizador y su salida. Todo el voltaje "se quema" en el LM-ke. Las pérdidas de potencia están determinadas por la fórmula:

P = Uin-Uout / I

Para aumentar la eficiencia del controlador, se necesita un enfoque radicalmente diferente: un controlador de pulso o un controlador PWM.

Formas de ajustar el brillo: ajuste PWM

PWM significa modulación de ancho de pulso. Se basa en encender y apagar la carga a alta velocidad. Por lo tanto, obtenemos un cambio en la corriente a través del LED, porque cada vez que recibe el voltaje completo necesario para abrirlo. Se enciende y apaga rápidamente a pleno brillo, pero debido a la inercia de nuestra visión, no nos damos cuenta de esto y parece una disminución en el brillo.

Con este enfoque, la fuente de luz puede producir ondas, no se recomienda utilizar fuentes de luz con ondas de más del 10%. Los valores detallados para cada tipo de habitación se describen en SNIP-23-05-95 (o 2010).

El trabajo bajo luz pulsante provoca un aumento de la fatiga, dolores de cabeza y también puede causar un efecto estroboscópico cuando las partes giratorias parecen inmóviles. Esto es inaceptable cuando se trabaja en tornos, taladros y otras cosas.

Hay una gran cantidad de circuitos y opciones para la ejecución de controladores PWM, por lo que no tiene sentido enumerarlos a todos. La opción más simple es ensamblar un controlador PWM basado en el chip temporizador NE555. Este es un chip popular. A continuación puede ver un diagrama de un atenuador LED de este tipo:

Pero, de hecho, este es uno y el mismo circuito, la diferencia es que aquí se excluye un transistor de potencia y es adecuado para ajustar 1-2 LED de baja potencia con una corriente de un par de decenas de miliamperios. Además, se excluye un estabilizador de voltaje para el chip 555.

Cómo ajustar el brillo de las lámparas LED de 220V

La respuesta a esta pregunta es simple: bombillas led ordinarias prácticamente no regulado, es decir de ninguna manera Para hacer esto, se venden lámparas LED regulables especiales, esto se escribe en el empaque o se dibuja el icono del atenuador.

Quizás la gama más amplia de lámparas LED regulables sea presentada por GAUSS, en varias formas, diseños y zócalos.

Por qué es imposible atenuar las lámparas LED de 220V

El hecho es que el circuito de suministro de energía de las lámparas LED convencionales se construye sobre la base de una fuente de alimentación de balasto (condensador). O en el diagrama convertidor de dólar pulsado más simple del primer tipo. Los atenuadores de 220V, a su vez, simplemente ajustan el valor de voltaje efectivo.

Hay tales atenuadores en el frente del trabajo:

1. Atenuadores que cortan el borde de ataque de la media onda (borde de ataque). Esos esquemas se encuentran con mayor frecuencia en los reguladores domésticos. Aquí hay un gráfico de su voltaje de salida:

2. Atenuadores que cortan el borde posterior de la media onda (Falling Edge). Varias fuentes afirman que dichos reguladores funcionan mejor con lámparas LED convencionales y regulables. Pero son mucho menos comunes.

Sigue:

Las lámparas LED convencionales prácticamente no cambiarán el brillo con un atenuador de este tipo, además, esto puede acelerar su falla. El efecto es el mismo que en el circuito de reóstato que se muestra en la sección anterior del artículo.

Vale la pena señalar que las lámparas LED ajustables más baratas se comportan exactamente igual que las normales, pero cuestan más.

Ajuste del brillo de las lámparas LED: una solución racional de 12V

Las lámparas LED de 12V están ampliamente distribuidas en la base para focos, por ejemplo G4, GX57, G5.3 y otros El hecho es que a menudo en estas lámparas no existe un esquema de energía como tal. Aunque algunos están instalados en la entrada puente de diodos y condensador de filtropero esto no afecta la posibilidad de regulación.

Esto significa que es posible regular tales bombillas utilizando el controlador PWM.

De la misma manera que ajustando el brillo Tira de LED. La versión más simple del regulador, como aquí en el cableado, en las tiendas generalmente se les llama: "atenuador de 12-24 V para la tira de LED".

Resisten, según el modelo, unos 10 amperios. Si necesita usar en una forma hermosa, es decir Si en lugar de usar un interruptor convencional, en la venta puede encontrar tales atenuadores de 12 V sensibles al tacto u opciones con un mango giratorio.

Aquí hay un ejemplo del uso de tal solución:

Aplicado previamente Lámparas halógenas de 12V estaban alimentados por transformadores electrónicos, y esa fue una gran solución. 12 voltios es un voltaje seguro. Para alimentar estas lámparas en un transformador electrónico de 12V no funciona, necesita una fuente de alimentación para tiras de LED. En principio, la alteración de la iluminación de lámparas halógenas a LED es lo que se trata.

Conclusión

La solución más razonable para regular el brillo de la iluminación LED es usar lámparas de 12V o tiras de LED. Cuando el brillo disminuye, la luz puede parpadear, para esto puede intentar usar un controlador diferente, y si hace un controlador PWM con sus propias manos, aumente la frecuencia PWM.