Celá pravda o stmievaní LED svetiel: stmievače, ovládače a teória

Úprava jasu svetelných zdrojov sa používa na vytvorenie pohodlného osvetlenia miestnosti alebo pracoviska. Nastavením jasu je možné usporiadať niekoľko okruhov, ktoré sú zapínané jednotlivými spínačmi. V takom prípade získate postupnú zmenu osvetlenia, ako aj samostatné svetelné a vypnuté žiarovky, čo môže spôsobiť nepríjemnosti.

Štýlové a relevantné konštrukčné riešenia zahŕňajú plynulé nastavenie celkového osvetlenia za predpokladu, že všetky žiarovky svietia. To vám umožní vytvoriť intímne prostredie na relaxáciu a jasné na oslavy alebo prácu s malými detailmi.

Predtým, keď hlavnými zdrojmi svetla boli žiarovky a bodové svetlá s halogénovými žiarovkami, neboli problémy s nastavením. Bol použitý bežný stmievač 220V na triaku (alebo tyristorov). Zvyčajne to bolo vo forme spínača s otočným gombíkom namiesto klávesov.

S príchodom úspory energie (kompaktné žiarivky) a potom diód LED sa tento prístup stal nemožným. V súčasnosti je v drvivej väčšine svetelných zdrojov LED žiarovky a žiarovky a žiarovky sú v mnohých krajinách zakázané na účely osvetlenia.

Je zaujímavé, že teraz na obale z domácich žiaroviek naznačujú niečo ako: „Elektrický radiátor“.

V tomto článku sa dozviete o princípe riadenia jasu diód LED, ako aj o tom, ako to vyzerá v praxi.

teória

akýkoľvek polovodičová dióda - Jedná sa o elektronické zariadenie, ktoré prenáša prúd jedným smerom. V tomto prípade prúdový tok nemá lineárnu závislosť od privedeného napätia, skôr pripomína parabolovú vetvu. To znamená, že keď na LED pripojíte malé napätie, prúd nebude pretekať.

Prúd preteká iba vtedy, keď napätie na dióde prekročí prahovú hodnotu. Pre bežné usmerňovacie diódy je rozsah od 0,3 V do 0,8 V, v závislosti od materiálu, z ktorého je dióda vyrobená. Kremíkové diódy predpokladajú približne 0,7 V, germánium 0,3 V. Schottkyho diódy rádovo 0,3V.

svetlo-emitujúca dióda nebola výnimkou. Prahové napätie bielej LED je asi 3V, vo všeobecnosti závisí od polovodiča, z ktorého je vyrobená, od ktorej závisí aj farba jej žiara. Napätie na červenej LED je teda asi 1,7 V. Po dosiahnutí tohto napätia prúdi prúd a LED sa rozsvieti. Nižšie vidíte charakteristiku prúdového napätia LED.

Jas LED závisí od sily prúdu, ktorý prechádza. Toto sa odráža v nasledujúcom grafe.

Jas ideálnej teoretickej LED diódy je lineárne závislý od prúdu, ale v skutočnosti sú veci trochu odlišné. Je to kvôli rozdielnemu odporu diódy a jej tepelným stratám.

Z toho vyplýva:

LED dióda je zariadenie, ktoré je napájané prúdom, nie napätím. Preto, ak chcete upraviť jeho jas, musíte zmeniť aktuálnu silu.

Intenzita prúdu samozrejme závisí na použitom napätí, ale ako vidíte z prvého grafu, aj malá zmena napätia vedie k neúmernému zvýšeniu prúdu.

Preto je nastavenie jasu pomocou jednoduchého reostatu márne. V takomto prípade, keď sa odpor reostatu zníži, LED sa náhle rozsvieti a potom, čo sa jeho jas mierne zvýši, potom sa pri nadmernom pripojenom napätí začne veľmi zahrievať a zlyhať.

Odtiaľ pochádza úloha: Pri miernej zmene prúdu nastavte prúd na určitú hodnotu napätia.

Spôsoby ovládania jasu LED: lineárne „analógové“ regulátory

Prvá vec, ktorá príde na myseľ, je použitie bipolárneho tranzistora, pretože jeho výstupný prúd (kolektor) závisí od vstupného prúdu (bázy) zahrnutého vo všeobecnom kolektorovom obvode. Ich prácu sme už zvážili. vo veľkom článku o bipolárnych tranzistoroch.

Princíp činnosti:

Základný prúd zmeníte zmenou úbytku napätia na križovatke emitor-báza pomocou potenciometra R2, odpory R1 a R3 sú potrebné na obmedzenie prúdu maximálnym otvoreným tranzistorom vypočítaným na základe vzorca:

R = (pokles U-napájania U na LED-U pokles na tranzistore) / I svetlo.

Tento obvod som skontroloval, celkom dobre reguluje prúd pomocou diód LED a jas svetla, ale v určitých polohách potenciometra je zreteľný stupeň stúpania, pravdepodobne v dôsledku skutočnosti, že potenciometer bol logaritmický a pravdepodobne v dôsledku toho, že akékoľvek pn spojenie tranzistora je rovnaké. dióda s rovnakým CVC.

Okruh stabilizátora prúdu je pre túto úlohu lepší. na nastaviteľný stabilizátor LM317, hoci sa častejšie používa ako stabilizátor napätia.

Môže sa tiež použiť na získanie stáleho prúdu pri konštantnom napätí. To je užitočné najmä pri pripájaní diód LED k vozidlovej sieti vozidla, kde je napätie v sieti s vypnutým motorom asi 11,7 - 12 V a keď je nabité, dosiahne 14,7 V, rozdiel je viac ako 10%. Funguje tiež skvele, keď je napájaný z napájacieho zdroja.

Výpočet výstupného prúdu je pomerne jednoduchý:

Ukazuje sa, že je to celkom kompaktné riešenie:

Táto metóda sa nelíši vo vysokej účinnosti, závisí od rozdielu napätia medzi vstupom stabilizátora a jeho výstupom. Na prístroji LM-ke sa „vyhorí“ všetky napätie. Straty energie sú určené vzorcom:

P = Uin-Uout / I

Na zvýšenie účinnosti regulátora potrebujete radikálne odlišný prístup - pulzný regulátor alebo PWM regulátor.

Spôsoby úpravy jasu: úprava PWM

PWM je skratka pre moduláciu šírky impulzu. Je založená na zapnutí a vypnutí zaťaženia pri vysokej rýchlosti. Takto dostávame zmenu prúdu prostredníctvom LED, pretože zakaždým, keď dostane plné napätie potrebné na jeho otvorenie. Rýchlo sa zapína a vypína pri plnom jasu, ale kvôli zotrvačnosti videnia si to nevšimneme a vyzerá to ako zníženie jasu.

S týmto prístupom môže svetelný zdroj vydávať vlnky, neodporúča sa používať svetelné zdroje s vlnkami vyššími ako 10%. Podrobné hodnoty pre jednotlivé typy priestorov sú opísané v dokumente SNIP-23-05-95 (alebo 2010).

Práca pri pulzujúcom svetle spôsobuje zvýšenú únavu, bolesti hlavy a môže tiež spôsobiť stroboskopický efekt, keď sa otáčajúce sa časti javia ako nehybné. To je neprijateľné pri práci na sústruhoch, cvičeniach a iných veciach.

Existuje veľa obvodov a volieb pre radiče PWM, takže zoznam všetkých je zbytočný. Najjednoduchšou možnosťou je zostavenie regulátora PWM na základe časovacieho čipu NE555, Toto je populárny čip. Nižšie vidíte schému takéhoto stmievača LED:

Ale v skutočnosti je to ten istý obvod, rozdiel je v tom, že je tu vylúčený výkonový tranzistor a je vhodný na prispôsobenie 1-2 nízko-výkonových LED diód s prúdom niekoľko desiatok miliampérov. Z neho je tiež vylúčený stabilizátor napätia pre čip 555.

Ako nastaviť jas 220V LED žiaroviek

Odpoveď na túto otázku je jednoduchá: obyčajné žiarovky prakticky neregulované - t. v žiadnom prípade. Za týmto účelom sa predávajú špeciálne stmievateľné žiarovky LED, sú napísané na obale alebo je ikona stmievača vymaľovaná.

Možno najširší sortiment stmievateľných LED žiaroviek predstavuje GAUSS - v rôznych tvaroch, prevedeniach a sokloch.

Prečo nie je možné stlmiť 220V LED žiarovky

Faktom je, že obvod napájania konvenčných LED žiaroviek je budovaný buď na základe napájania predradníka (kondenzátora). Alebo na diagrame najjednoduchší impulzný prevodník buckov prvého druhu, Stmievače 220 V zase jednoducho nastavujú účinnú hodnotu napätia.

Na prednej časti práce sú také stmievače:

1. Stmievače rezajúce prednú hranu polvlny (predná hrana). Práve tieto systémy sa najčastejšie vyskytujú v regulačných orgánoch domácností. Tu je graf ich výstupného napätia:

2. Stmievače, ktoré rezajú zadnú hranu polvlny (Falling Edge). Rôzne zdroje tvrdia, že takéto regulátory lepšie fungujú s konvenčnými aj stmievateľnými LED žiarovkami. Ale sú oveľa menej bežné.

Z toho vyplýva:

Konvenčné LED žiarovky s takým stmievačom prakticky nezmenia jas, navyše to môže urýchliť ich zlyhanie. Účinok je rovnaký ako v reostatickom obvode uvedenom v predchádzajúcej časti článku.

Stojí za zmienku, že väčšina lacných nastaviteľných LED žiaroviek sa správa presne rovnako ako obyčajné žiarovky, ale sú drahšie.

Nastavenie jasu LED žiaroviek - racionálne 12V riešenie

12V LED žiarovky sú v základni široko distribuované napríklad pre bodové svetlá G4, GX57, G5,3 a ďalšie. Faktom je, že v týchto žiarovkách často neexistuje žiadna schéma napájania ako taká. Niektoré z nich sú nainštalované pri vchode diódový mostík a kondenzátor filtrato však nemá vplyv na možnosť regulácie.

To znamená, že takéto žiarovky je možné regulovať pomocou ovládača PWM.

Rovnakým spôsobom ako nastavenie jasu LED pásik, Najjednoduchšia verzia regulátora, napríklad tu na elektroinštalácii, sa obvykle v obchodoch nazýva: „12-24V stmievač pre LED pásik“.

Odolávajú v závislosti od modelu asi 10 ampérov. Ak potrebujete použiť v krásnom tvare, t. Ak namiesto bežného prepínača nájdete v predaji také dotykové stmievače 12V alebo voliteľné možnosti s otočným gombíkom.

Tu je príklad použitia takéhoto riešenia:

Predtým použité 12V halogénové žiarovky Napájali ich elektronické transformátory, a to bolo skvelé riešenie. 12 voltov je bezpečné napätie. Ak chcete napájať tieto žiarovky na 12 V elektronickom transformátore, ktorý nefunguje, potrebujete napájanie LED pásov. V zásade ide o zmenu osvetlenia z halogénových na LED žiarovky.

záver

Najrozumnejším riešením regulácie jasu LED osvetlenia je použitie 12V žiaroviek alebo LED pásov. Ak sa jas zníži, svetlo môže blikať, preto môžete skúsiť použiť iný ovládač a ak robíte ovládač PWM vlastnými rukami, zvýšte frekvenciu PWM.

Comments

[#1 igor]

S konvenčnými LED žiarovkami je možné za predpokladu trojvodičového zapojenia realizovať krok za krokom reguláciu pomocou dvojtlačidlového spínača, žiarovky 0-2-4-6. Potrebujete prístup do spájkovacej skrinky. Bez toho, aby ste menili zapojenie pre plynulú reguláciu, vymeňte žiarovky za stmievateľné a pod ne vložte stmievač. Exotické typy „inteligentných“ žiaroviek.