De hele waarheid over het dimmen van LED-verlichting: dimmers, stuurprogramma's en theorie

Het aanpassen van de helderheid van lichtbronnen wordt gebruikt om een ​​comfortabele verlichting van een kamer of werkplek te creëren. Door de helderheid aan te passen, is het mogelijk om meerdere circuits te regelen die door afzonderlijke schakelaars worden ingeschakeld. In dit geval krijgt u een stapsgewijze verandering in verlichting, evenals afzonderlijke lichtgevende en uit-lampen, die ongemak kunnen veroorzaken.

Stijlvolle en relevante ontwerpoplossingen omvatten een soepele aanpassing van de algehele verlichting, op voorwaarde dat alle lampen branden. Hiermee kunt u zowel een intieme omgeving voor ontspanning creëren als helder voor feesten of het werken met kleine details.

Eerder, toen de belangrijkste lichtbronnen gloeilampen en spots met halogeenlampen waren, waren er geen problemen met aanpassing. Werd gebruikt normale 220V-dimmer op triac (of thyristoren). Die meestal in de vorm van een schakelaar was, met een draaiknop in plaats van toetsen.

Met de komst van energiebesparende (compacte fluorescentielampen) en vervolgens LED's werd deze benadering onmogelijk. Onlangs zijn verreweg de meeste lichtbronnen LED-lampen en gloeilampen, en gloeilampen zijn in veel landen verboden voor verlichtingsdoeleinden.

Het is interessant dat op de verpakking van huishoudelijke gloeilampen ze nu zoiets aangeven als: "Elektrische verwarmingsradiator".

In dit artikel leert u over het principe van het regelen van de helderheid van LED's en hoe het er in de praktijk uitziet.

theorie

elk halfgeleiderdiode - Dit is een elektronisch apparaat dat stroom in één richting uitzendt. In dit geval is de stroom niet lineair afhankelijk van de aangelegde spanning, maar lijkt het op een parabooltak. Dit betekent dat wanneer u een kleine spanning op de LED toepast, de stroom niet zal vloeien.

Er stroomt alleen stroom door als de spanning op de diode een drempelwaarde overschrijdt. Voor gewone gelijkrichtdioden varieert deze van 0,3 V tot 0,8 V, afhankelijk van het materiaal waarvan de diode is gemaakt. Siliciumdioden gaan uit van ongeveer 0,7 V, germanium 0,3 V. Schottky-diodes in de orde van 0,3V.

lichtdiode was geen uitzondering. De drempelspanning van de witte LED is ongeveer 3V, in het algemeen hangt het af van de halfgeleider waaruit deze is gemaakt, de kleur van zijn gloed hangt hiervan af. De spanning op de rode LED is dus ongeveer 1,7 V. Wanneer deze spanning wordt bereikt, stroomt de stroom en gaat de LED branden. Hieronder ziet u de stroomspanningskarakteristiek van de LED.

De helderheid van de LED is afhankelijk van de sterkte van de stroom erdoorheen. Dit wordt weerspiegeld in de onderstaande grafiek.

De helderheid van een ideale theoretische LED is lineair afhankelijk van de stroom, maar in werkelijkheid zijn de zaken enigszins anders. Dit komt door de differentiële weerstand van de diode en het warmteverlies.

Hieruit volgt:

Een LED is een apparaat dat wordt gevoed door stroom, niet door spanning. Daarom moet u de huidige sterkte wijzigen om de helderheid aan te passen.

Natuurlijk hangt de stroomsterkte af van de aangelegde spanning, maar zoals u uit de eerste grafiek kunt afleiden, leidt zelfs een kleine verandering in spanning tot een onevenredige toename van de stroom.

Daarom is het aanpassen van de helderheid met een eenvoudige reostaat een zinloze oefening. In een dergelijk schema, wanneer de weerstand van de reostaat afneemt, zal de LED plotseling oplichten, en nadat zijn helderheid iets toeneemt, dan zal hij, met een te hoge spanning, erg heet worden en falen.

Vanaf hier komt de taak: Pas de stroom op een bepaalde spanningswaarde aan met een kleine verandering.

Manieren om de helderheid van LED's te regelen: lineaire "analoge" regelaars

Het eerste wat me te binnen schiet is het gebruik van een bipolaire transistor, omdat de uitgangsstroom (collector) afhankelijk is van de ingangsstroom (basis) in het algemene collectorcircuit. We hebben hun werk al overwogen. in een groot artikel over bipolaire transistoren.

Werkingsprincipe:

U wijzigt de basisstroom door de spanningsval op de emitter-basisovergang te veranderen met behulp van potentiometer R2, weerstanden R1 en R3 zijn nodig om de stroom te beperken met de maximale open transistor berekend op basis van de formule:

R = (U voeding-U daling op de LED's-U daling op de transistor) / I licht.

Ik heb dit circuit gecontroleerd, het regelt de stroom door de LED's en de helderheid van het licht vrij goed, maar er is een merkbare mate van stappen op bepaalde posities van de potentiometer, mogelijk vanwege het feit dat de potentiometer logaritmisch was, en mogelijk vanwege het feit dat een pn-junctie van de transistor hetzelfde is diode met dezelfde CVC.

Het huidige stabilisatiecircuit is beter voor deze taak. op instelbare stabilisator LM317, hoewel het vaker wordt gebruikt als spanningsstabilisator.

Het kan ook worden gebruikt om een ​​vaste stroom te verkrijgen bij een constante spanning. Dit is vooral handig bij het aansluiten van LED's op het interne netwerk van de auto, waar de spanning in het netwerk met de motor uitgeschakeld is ongeveer 11,7-12V en wanneer het wordt opgewonden 14,7V bereikt, is het verschil meer dan 10%. Werkt ook geweldig wanneer aangedreven door een voeding.

De berekening van de uitgangsstroom is vrij eenvoudig:

Het blijkt een vrij compacte oplossing te zijn:

Deze methode verschilt niet in hoog rendement, het hangt af van het spanningsverschil tussen de ingang van de stabilisator en zijn uitgang. Alle spanning "brandt" op de LM-ke. Vermogensverliezen worden bepaald door de formule:

P = Uin-Uout / I

Om de efficiëntie van de regelaar te verbeteren, hebt u een radicaal andere aanpak nodig - een pulsregelaar of PWM-controller.

Manieren om de helderheid aan te passen: PWM-aanpassing

PWM staat voor Pulse Width Modulation. Het is gebaseerd op het in- en uitschakelen van het laadvermogen op hoge snelheid. Dus krijgen we een verandering in stroom door de LED, omdat deze elke keer de volledige spanning ontvangt die nodig is om het te openen. Het gaat snel aan en uit bij volledige helderheid, maar vanwege de traagheid van het gezichtsvermogen merken we dit niet en lijkt het op een afname van de helderheid.

Met deze benadering kan de lichtbron rimpelingen afgeven; het wordt afgeraden om lichtbronnen met rimpelingen van meer dan 10% te gebruiken. Gedetailleerde waarden voor elk type locatie worden beschreven in SNIP-23-05-95 (of 2010).

Werk onder pulserend licht veroorzaakt verhoogde vermoeidheid, hoofdpijn en kan ook een stroboscopisch effect veroorzaken wanneer draaiende delen onbeweeglijk lijken. Dit is onaanvaardbaar bij het werken op draaibanken, met boren en andere dingen.

Er zijn heel veel circuits en opties voor de uitvoering van PWM-controllers, dus het heeft geen zin ze allemaal op te sommen. De eenvoudigste optie is om een ​​PWM-controller samen te stellen gebaseerd op NE555 timer-chip. Dit is een populaire chip. Hieronder zie je een diagram van een dergelijke LED-dimmer:

Maar in feite is dit hetzelfde circuit, het verschil is dat een vermogenstransistor hier is uitgesloten en het is geschikt voor het aanpassen van 1-2 laagvermogenleds met een stroom van enkele tientallen milliampère. Ook is een spanningsstabilisator voor de 555-chip uitgesloten.

Hoe de helderheid van 220V LED-lampen aan te passen

Het antwoord op deze vraag is eenvoudig: gewone led-lampen praktisch niet gereguleerd - d.w.z. echt niet. Om dit te doen, worden speciale dimbare LED-lampen verkocht, dit staat op de verpakking of het dimmerpictogram is getekend.

Misschien wordt het breedste assortiment dimbare LED-lampen gepresenteerd door GAUSS - in verschillende vormen, ontwerpen en sokkels.

Waarom het onmogelijk is om 220V LED-lampen te dimmen

Het feit is dat het voedingscircuit van conventionele LED-lampen is gebouwd op basis van een ballast (condensator) voeding. Of op het diagram eenvoudigste gepulseerde buck-omzetter van de eerste soort. 220V-dimmers passen op hun beurt eenvoudig de effectieve spanningswaarde aan.

Er zijn dergelijke dimmers aan de voorkant van het werk:

1. Dimmers die de voorkant van de halve golf snijden (voorkant). Het zijn dergelijke regelingen die het vaakst worden aangetroffen in huishoudelijke toezichthouders. Hier is een grafiek van hun uitgangsspanning:

2. Dimmers die de achterrand van de halve golf snijden (Falling Edge). Verschillende bronnen beweren dat dergelijke regelaars beter werken met zowel conventionele als dimbare LED-lampen. Maar ze komen veel minder vaak voor.

Hieruit volgt:

Conventionele LED-lampen zullen de helderheid praktisch niet veranderen met een dergelijke dimmer, bovendien kan dit hun falen versnellen. Het effect is hetzelfde als in het reostaatcircuit dat in de vorige sectie van het artikel is weergegeven.

Het is vermeldenswaard dat de meeste goedkope verstelbare LED-lampen zich precies hetzelfde gedragen als gewone, maar ze kosten meer.

De helderheid van LED-lampen aanpassen - een rationele 12V-oplossing

12V LED-lampen worden bijvoorbeeld wijd verspreid in de basis voor spots G4, GX57, G5.3 en anderen. Het feit is dat er vaak in deze lampen geen stroomschema als zodanig is. Hoewel sommige zijn geïnstalleerd bij de ingang diodebrug en filtercondensatormaar dit heeft geen invloed op de mogelijkheid van regulering.

Dit betekent dat het mogelijk is om dergelijke lampen te regelen met behulp van de PWM-controller.

Op dezelfde manier als het aanpassen van de helderheid LED strip. De eenvoudigste versie van de regelaar, zoals hier op de bedrading, wordt in winkels meestal genoemd als: "12-24V-dimmer voor LED-strip".

Ze zijn, afhankelijk van het model, bestand tegen ongeveer 10 ampère. Als u in een mooie vorm moet gebruiken, d.w.z. Als u in plaats van een conventionele schakelaar te gebruiken, kunt u in de uitverkoop dergelijke aanraakgevoelige 12V-dimmers of opties met een draaiknop vinden.

Hier is een voorbeeld van het gebruik van een dergelijke oplossing:

Eerder toegepast 12V halogeenlampen ze werden aangedreven door elektronische transformatoren, en dat was een geweldige oplossing. 12 volt is een veilige spanning. Om deze lampen te voeden op een 12V elektronische transformator werkt het niet, je hebt een voeding nodig voor LED-strips. In principe is dit de aanpassing van verlichting van halogeen naar LED-lampen.

conclusie

De meest redelijke oplossing om de helderheid van LED-verlichting te regelen, is het gebruik van 12V-lampen of LED-strips. Wanneer de helderheid afneemt, kan het licht flikkeren, hiervoor kunt u proberen een ander stuurprogramma te gebruiken en als u een PWM-controller met uw eigen handen doet, verhoogt u de PWM-frequentie.