Întregul adevăr despre luminile LED-uri de întunecare: dimmere, drivere și teorie

Reglarea luminozității surselor de lumină este utilizată pentru a crea o iluminare confortabilă a unei încăperi sau a unui loc de muncă. Reglând luminozitatea, este posibil să aranjați mai multe circuite care sunt activate prin întrerupătoare individuale. În acest caz, veți obține o schimbare treptată a iluminării, precum și lămpi luminoase și oprite separate, care pot provoca inconveniente.

Soluțiile elegante și relevante de design includ o ajustare lină a iluminării generale, cu condiția ca toate lămpile să fie aprinse. Acest lucru vă permite să creați atât un cadru intim pentru relaxare, cât și luminos pentru sărbători sau lucrul cu mici detalii.

Anterior, când sursele principale de lumină erau lămpi incandescente și spoturi cu lămpi cu halogen, nu au existat probleme de reglare. A fost folosit dimmer obișnuit de 220V pe triac (sau tiristori). Ceea ce era de obicei sub forma unui comutator, cu buton rotativ în loc de taste.

Odată cu apariția economisirii energiei (lămpi fluorescente compacte) și apoi a LED-urilor, această abordare a devenit imposibilă. Recent, marea majoritate a surselor de lumină sunt becuri și becuri LED, iar lămpile cu incandescență sunt interzise pentru utilizare în scopuri de iluminat în multe țări.

Este interesant faptul că pe ambalajele de la lămpile incandescente domestice acestea indică acum ceva de genul: „Radiator electric de căldură”.

În acest articol, veți afla despre principiul controlului luminozității LED-urilor, precum și a modului în care arată în practică.

teorie

orice dioda semiconductoare - Acesta este un dispozitiv electronic care transmite curentul într-o direcție. În acest caz, fluxul de curent nu are o dependență liniară de tensiunea aplicată, ci seamănă cu o ramură de parabolă. Aceasta înseamnă că atunci când aplicați o tensiune mică pe LED, curentul nu va curge.

Curentul curge prin el numai atunci când tensiunea de pe diodă depășește o valoare a pragului. Pentru diodele de redresare obișnuite, aceasta variază de la 0,3V la 0,8V în funcție de materialul din care este făcută dioda. Diodele de siliciu presupun aproximativ 0,7V, germaniu 0,3V. Diodele Schottky de ordinul 0,3V.

Lumina diodice nu a fost o excepție. Tensiunea de prag a LED-ului alb este de aproximativ 3V, în general depinde de semiconductorul din care este fabricat, culoarea strălucirii sale depinde de aceasta. Deci, tensiunea de pe LED-ul roșu este de aproximativ 1,7 V. Când această tensiune este atinsă, curentul va curge și LED-ul se va aprinde. Mai jos vedeți caracteristica de tensiune curentă a LED-ului.

Luminozitatea LED-ului depinde de puterea curentului prin care trece. Acest lucru este reflectat în graficul de mai jos.

Luminozitatea unui LED teoretic ideal depinde liniar de curent, dar în realitate lucrurile sunt oarecum diferite. Acest lucru se datorează rezistenței diferențiale a diodei și pierderii de căldură.

Rezultă:

Un LED este un dispozitiv care este alimentat de curent, nu de tensiune. În consecință, pentru a-i ajusta luminozitatea, trebuie să schimbați puterea curentă.

Desigur, puterea curentă depinde de tensiunea aplicată, dar după cum puteți aprecia din primul grafic, chiar și o ușoară modificare a tensiunii duce la o creștere necomensibilă a curentului.

Prin urmare, ajustarea luminozității cu un reostat simplu este un exercițiu inutil. Într-o astfel de schemă, când rezistența reostatului scade, LED-ul se va aprinde brusc și după ce luminozitatea acestuia va crește ușor, atunci, cu tensiunea aplicată excesiv, va începe să se încălzească foarte mult și să eșueze.

De aici vine sarcina: Reglați curentul la o anumită valoare a tensiunii cu o ușoară modificare.

Moduri de a controla luminozitatea LED-urilor: regulatoare "analogice" liniare

Primul lucru care îmi vine în minte este să folosești un tranzistor bipolar, deoarece curentul său de ieșire (colector) depinde de curentul de intrare (de bază) inclus în circuitul colectorului general. Am avut deja în vedere munca lor. într-un articol mare despre tranzistoarele bipolare.

Principiul funcționării:

Modificați curentul de bază modificând căderea de tensiune la joncțiunea emițător-bază cu ajutorul potențiometrului R2, rezistențele R1 și R3 sunt necesare pentru a limita curentul cu tranzistorul maxim deschis calculat pe baza formulei:

R = (cădere U-U la căderea LED-urilor pe tranzistor) / I light.

Am verificat acest circuit, reglează curentul prin LED-uri și luminozitatea luminii destul de bine, dar există un grad vizibil de pas în anumite poziții ale potențiometrului, posibil datorită faptului că potențiometrul era logaritmic și, probabil, datorită faptului că orice joncțiune pn a tranzistorului este aceeași diodă cu același CVC.

Circuitul de stabilizator curent este mai bun pentru această sarcină. pe stabilizator reglabil LM317, deși este mai des utilizat ca stabilizator de tensiune.

Poate fi folosit și pentru obținerea unui curent fix la o tensiune constantă. Acest lucru este util mai ales atunci când conectați LED-urile la rețeaua de bord a mașinii, unde tensiunea din rețeaua cu motorul oprit este de aproximativ 11,7-12V, iar la întoarcere ajunge la 14,7 V, diferența este mai mare de 10%. De asemenea funcționează excelent atunci când este alimentat de o sursă de alimentare.

Calculul curentului de ieșire este destul de simplu:

Se dovedește o soluție destul de compactă:

Această metodă nu diferă prin eficiență ridicată, ci depinde de diferența de tensiune dintre intrarea stabilizatorului și ieșirea acestuia. Toată tensiunea „arde” pe LM-ke. Pierderile de energie sunt determinate de formula:

P = Uin-Uout / I

Pentru a îmbunătăți eficiența regulatorului, aveți nevoie de o abordare radical diferită - un regulator de impulsuri sau un control PWM.

Moduri de reglare a luminozității: reglare PWM

PWM înseamnă modul de lățime a pulsului. Se bazează pe pornirea și oprirea puterii de încărcare la viteză mare. Astfel, obținem o schimbare de curent prin LED, deoarece de fiecare dată primește întreaga tensiune necesară pentru deschiderea acestuia. Se aprinde și se oprește rapid la luminozitate maximă, dar datorită inerției viziunii noastre, nu observăm acest lucru și pare o scădere a luminozității.

Prin această abordare, sursa de lumină poate da naștere, nu este recomandată utilizarea unor surse de lumină cu ondulații mai mari de 10%. Valorile detaliate pentru fiecare tip de spații sunt descrise în SNIP-23-05-95 (sau 2010).

Munca sub lumină pulsantă provoacă oboseală crescută, dureri de cap și poate provoca, de asemenea, un efect stroboscopic atunci când părțile rotative apar nemișcate. Acest lucru este inacceptabil atunci când lucrați la strunguri, cu burghie și alte lucruri.

Există numeroase circuite și opțiuni pentru controlerele PWM, astfel încât listarea tuturor acestora nu are rost. Cea mai simplă opțiune este să asamblați un controler PWM bazat pe cip cronometru NE555. Acesta este un cip popular. Mai jos vedeți o diagramă a unui astfel de dimmer LED:

Dar, de fapt, acesta este unul și același circuit, diferența este că aici este exclus un tranzistor de putere și este potrivit pentru reglarea a 1-2 LED-uri cu putere redusă cu un curent de câteva zeci de miliamperi. De asemenea, stabilizatorul de tensiune pentru cipul 555 este exclus de la acesta.

Cum se poate regla luminozitatea lămpilor LED de 220V

Răspunsul la această întrebare este simplu: becuri led obișnuite practic neregulat - adică nici o cale. Pentru a face acest lucru, sunt vândute lămpile LED dimmabile speciale, este scrisă pe ambalaj sau pictograma cu dimmer.

Poate cea mai largă gamă de lămpi cu LED-uri dimmabile este prezentată de GAUSS - în diverse forme, design și socle.

De ce este imposibil să luminați lămpile cu LED-uri de 220V

Cert este că circuitul de alimentare a lămpilor LED convenționale este construit fie pe baza unei surse de alimentare cu balast (condensator). Sau pe diagrama cel mai simplu convertor de buck cu impulsuri de prim fel. Diferentele de 220V, la rândul lor, ajustează pur și simplu valoarea efectivă a tensiunii.

Pe partea din față a lucrării există astfel de variante:

1. Dimmers care taie marginea principală a jumătății de undă (marginea principală). Este vorba despre astfel de scheme care se regăsesc cel mai adesea în regulatoarele gospodărești. Iată un grafic al tensiunii lor de ieșire:

2. Dimmers care taie marginea finală a jumătății de undă (Falling Edge). Diverse surse susțin că astfel de regulatoare funcționează mai bine atât cu lămpi LED convenționale, cât și cu dimensiuni reduse. Dar sunt mult mai puțin obișnuite.

Rezultă:

Lămpile LED convenționale nu vor schimba luminozitatea cu un astfel de dimmer, în plus, acest lucru poate accelera defecțiunea lor. Efectul este același ca în circuitul reostatului prezentat în secțiunea anterioară a articolului.

Este demn de remarcat faptul că cele mai ieftine lămpi LED reglabile se comportă exact la fel ca cele obișnuite, dar costă mai mult.

Reglarea luminozității lămpilor cu LED - o soluție rațională de 12V

Lămpile cu LED-uri de 12 V sunt distribuite pe scară largă în bază pentru faruri, de exemplu G4, GX57, G5.3 și altele. Cert este că de multe ori în aceste lămpi nu există o schemă de alimentare ca atare. Deși unele sunt instalate la intrare punte diode și condensator filtrudar acest lucru nu afectează posibilitatea reglementării.

Aceasta înseamnă că este posibilă reglarea unor astfel de becuri cu ajutorul controlerului PWM.

În același mod cu ajustarea luminozității Bandă LED. Cea mai simplă versiune a regulatorului, cum ar fi aici, pe cabluri, în magazine, acestea sunt de obicei numite: "dimmer 12-24V pentru banda LED".

Rezistă, în funcție de model, aproximativ 10 amperi. Dacă trebuie să folosiți o formă frumoasă, adică Dacă în loc să utilizați un comutator convențional, atunci la vânzare puteți găsi astfel de variante sensibile la atingere de 12 V sau opțiuni cu un buton rotativ.

Iată un exemplu de utilizare a unei astfel de soluții:

Aplicat anterior Lămpi cu halogen 12V au fost alimentate de transformatoare electronice și aceasta a fost o soluție excelentă. 12 volți este o tensiune sigură. Pentru a alimenta aceste lămpi pe un transformator electronic de 12 V nu funcționează, aveți nevoie de o sursă de alimentare pentru benzi cu LED. În principiu, modificarea iluminatului de la lămpi cu halogen la lămpi cu LED este ceea ce este.

concluzie

Cea mai rezonabilă soluție pentru reglarea luminozității iluminatului LED este utilizarea de lămpi de 12V sau benzi LED. Când luminozitatea scade, lumina poate clipi, pentru asta puteți încerca să utilizați un driver diferit, iar dacă faceți un controler PWM cu propriile mâini, creșteți frecvența PWM.