• РЕГИСТРАЦИЯ

Вся правда о регулировке яркости светодиодных ламп: диммеры, драйверы и теория

5 5996

Регулировка яркости источников света применяется, для создания комфортной освещенности помещения или рабочего места. Регулировка яркости возможна устройство нескольких цепей, которые включаются отдельными выключателями. В таком случае вы получите ступенчатое изменение освещенности, а также отдельные светящиеся и выключенные лампы, что может вызвать неудобства.

Стильные и актуальные дизайнерские решения включают в себя плавную регулировку общей освещенности при условии свечения всех ламп. Это позволяет создать как интимную обстановку для отдыха, так и яркую для торжеств или работы с мелкими деталями.

Ранее, когда основными источниками света были лампы накаливания и точечные светильники с галогенными лампами проблем с регулировкой не возникало. Использовался обычный 220В диммер на симисторе (или тиристорах). Который обычно был в виде выключателя, с поворотной ручкой вместо клавиш.

С приходом энергосберегающих (компактных люминесцентных ламп), а потом и светодиодных такой подход стал невозможен. В последнее же время подавляющее большинство источников света – это светодиодные светильники и лампочки, а лампы накаливания запрещены для использования в осветительных целях во многих странах.

Занятно то, что на упаковке от отечественных ламп накаливания сейчас указывают что-то вроде: «Электрический теплоизлучатель».

В этой статье вы узнаете о принципе регулирования яркости светодиодов, а также о том, как это выглядит на практике.

Теория

Любой полупроводниковый диод – это электронный прибор, который пропускает ток в одном направлении. При этом протекание тока не имеет линейно зависимости от приложенного напряжения, скорее она напоминает ветвь параболы. Это значит, что когда вы к светодиоду приложите малое напряжение – ток протекать не будет.

Ток через него протечет только в том случае, когда напряжение на диоде превысит пороговое значение. Для обычных выпрямительных диодов оно лежит в пределах от 0.3В до 0.8В в зависимости от материала из которого сделан диод. Кремниевые диоды берут на себя около 0.7В, германиевые 0.3В. Диоды Шоттки порядка 0.3В.

Светодиод не стал исключением. Пороговое напряжение белого светодиода около 3В, вообще оно зависит от полупроводника из которого он сделан, от этого зависит и цвет его свечения. Так, на красном светодиоде напряжение около 1.7 В. При достижении этого напряжения начнет протекать ток, и светодиод начнет светиться. Ниже вы видите вольтамперную характеристику светодиода.

Яркость свечения светодиода зависит от силы тока через него. Это отражено на графике ниже.

Яркость идеального теоретического светодиода линейно зависит от тока, но в реальности дела несколько отличаются. Это связано с дифференциальным сопротивлением диода и его тепловыми потерями.

Отсюда следует:

Светодиод – прибор, который питается током, а не напряжением. Соответственно, для регулировки его яркости нужно изменять силу тока.

Разумеется, что сила тока зависит от приложенного напряжения, но как вы можете судить из первого графика, даже незначительное изменение напряжения влечет за собой несоизмеримое увеличение тока.

Поэтому регулирование яркости с помощью простого реостата – занятие бесполезное. В такой схеме, при уменьшении сопротивления реостата светодиод внезапно загорится, а после его яркость незначительно возрастет, далее, при чрезмерном приложенном напряжении, он начнет сильно греется и выйдет из строя.

Отсюда выходит задание: Регулировать ток при определенном значении напряжения с незначительным его изменением.

Способы регулирования яркости светодиодов: линейные «аналоговые» регуляторы

Первое что приходит в голову это использовать биполярный транзистор, ведь его выходной ток (коллектора) зависит от входного тока (базы), включенного по схеме общего коллектора. Мы уже рассматривали их работу в большой статье о биполярных транзисторах.

Принцип действия:

Вы изменяете ток базы изменяя падение напряжения на переходе эмиттер-база с помощью потенциометра R2, резисторы R1 и R3 нужны для ограничения тока при максимально открытом транзисторе рассчитываются исходя из формулы:

R=(Uпитания-Uпадения на светодиодах-Uпадения на транзисторе)/Iсвет.ном.

Эту схему я проверял, она неплохо регулирует ток через светодиоды и яркость свечения, но заметна некоторая ступенчатость на определенных положениях потенциометра, возможно это связано с тем, что потенциометр был логарифмическим, а возможно из-за того что любой pn-переход транзистора это тот же диод с такой же ВАХ.

Лучше для этой задачи подойдет схема стабилизатора тока на регулируемом стабилизаторе LM317, хотя её чаще применяют в роли стабилизатора напряжения.

Её можно и использовать для получения фиксированного тока при постоянном напряжении. Это особенно полезно при подключении светодиодов к бортовой сети автомобиля, где напряжение в сети при заглушенном двигателе около 11.7-12В, а при заведенном доходит до 14.7В, разница более чем в 10%. Также отлично работает и при питании от блока питания.

Расчёт выходного тока достаточно прост:

Получается достаточно компактное решение:

Этот способ не отличается высоким КПД, он зависит от разницы напряжений между входом стабилизатора и его выходом. Всё напряжение «сгорает» на LM-ке. Потери мощности здесь определяются по формуле:

P=Uвх-Uвых/I

Чтобы повысить эффективность работы регулятора, нужен кардинально другой подход – импульсный регулятор или ШИМ-регулятор.

Способы регулирования яркости: ШИМ-регулировка

ШИМ расшифровывается, как «широтно-импульсная модуляция». В её основе лежит включение и выключение питания нагрузки на высокой скорости. Таким образом, мы получаем изменение тока через светодиод, поскольку каждый раз на него подается полное напряжение, необходимое для его открытия. Он быстро включается и отключается на полную яркость, но из-за инерционности зрения мы этого не замечаем и это выглядит как снижение яркости.

При таком подходе источник света может выдавать пульсации, не рекомендуется использовать источники света с пульсациями более 10%. Подробные значения для каждого вида помещений описаны в СНИП-23-05-95 (или 2010).

Работа под пульсирующим светом вызывает повышенную утомляемость, головные боли, а также может вызвать стробоскопический эффект, когда вращающиеся детали кажутся неподвижными. Это недопустимо при работе на токарных станках, с дрелями и прочим.

Схем и вариантов исполнения ШИМ-регуляторов великое множество, поэтому все их перечислять бессмысленно. Простейший вариант – это собрать ШИМ-контроллер на базе микросхемы-таймера NE555. Это популярная микросхема. Ниже вы видите схему такого светодиодного диммера:

А вот фактически это одна и та же схема, разница в том, что здесь исключен силовой транзистор и она подходит для регулировки 1-2 маломощных светодиодов с током в пару десятков миллиампер. Также из неё исключен стабилизатор напряжения для 555-микросхемы.

Как регулировать яркость светодиодных ламп на 220В

Ответ на этот вопрос простой: обычные светодиодные лампы практически не регулируются – т.е. никак. Для этого продаются специальные диммируемые светодиодные лампы, об этом написано на упаковке или нарисован значок диммера.

Пожалуй, самый широкий модельный ряд диммируемых светодиодных ламп представлен у фирмы GAUSS – разных форм, исполнений и цоколей.

Почему нельзя диммировать светодиодные лампы 220В

Дело в том, что схема питания обычных светодиодных ламп построена либо на базе балластного (конденсаторного) блока питания. Либо на схеме простейшего импульсного понижающего преобразователя первого рода. 220В диммеры в свою очередь просто регулируют действующее значение напряжения.

Различают такие диммеры по фронту работы:

1. Диммеры срезающие передний фронт полуволны (leading edge). Именно такие схемы чаще всего встречаются в бытовых регуляторах. Вот график их выходного напряжения:

2. Диммеры срезающие задний фронт полуволны (Falling Edge). Различные источники утверждают, что такие регуляторы лучше работают как с обычными, так и с диммируемыми светодиодными лампами. Но встречаются они гораздо реже.

Отсюда следует:

Обычные светодиодные лампы практически не будут изменять яркость с таким диммером, к тому же это может ускорить их выход из строя. Эффект такой же, как и в схеме с реостатом, приведенной в предыдущем разделе статьи. 

Стоит отметить, что большинство дешевых регулируемых LED-ламп ведут себя точно также, как и обычные, а стоят дороже.

Регулировка яркости светодиодных ламп – рациональное решение 12В

Светодиодные лампы на 12В широко распространены в цоколях для точечных светильников, например G4, GX57, G5.3 и другие. Дело в том, что зачастую в этих лампах отсутствует схема питания как таковая. Хотя в некоторых установлен на входе диодный мост и фильтрующий конденсатор, но это не влияет на возможность регулирования.

Это значит, что можно регулировать такие лампочки с помощью ШИМ-регулятора.

Таким же образом, как и регулируют яркость LED-ленты. Простейший вариант регулятора, вот такой вот на проводках, в магазинах они обычно называются как: «12-24В диммер для светодиодной ленты».

Они выдерживают, в зависимости от модели, порядка 10 Ампер. Если вам нужно использовать в красивой форме, т.е. встроить вместо обычного выключателя, то в продаже можно найти такие сенсорные 12В диммеры, или варианты с вращающейся ручкой.

Вот пример использования такого решения:

Ранее применялись галогеновые лампы на 12В их питали от электронных трансформаторов, и это было отличным решением. 12 вольт – это безопасное напряжение. Чтобы запитать эти лампы на 12В электронный трансформатор не подойдет, нужен блок питания для светодиодных лент. В принципе, переделка освещения с галогеновых на светодиодные лампы в этом и заключается.

Заключение

Самым разумным решением регулирования яркости светодиодного освещения является использовании 12В ламп или светодиодных лент. При понижении яркости возможно мерцание света, для этого можно попробовать использовать другой драйвер, а если вы делаете шим-регулятор своими руками – увеличить частоту ШИМ.

Алексей Бартош

Источник

Читайте статью потом комментарии, имейте свою точку зрения.

Глобалисты против националистов: гражданская война всемирного масштаба?

Не знаю как на вас, а лично на меня сцена в Американском Конгрессе, когда спикер нижней палаты, демократка Нэнси Пелоси демонстративно разорвала текст обращения Трампа к нации произвела...

Зеленский дозвонился до Путина

Судя по всему в Киеве, и не просто в Киеве, а в президентском офисе, и не кто попало, а сам Зеленский поверил во всемогущество Андрея Ермака, который якобы способен, благодаря личной дружбе с Козаком ...

Трамп начал мстить демпартии и Украине Майдана

После провала попытки импичмента и оправдания Дональда Трампа события начинают разворачиваться стремительно и именно так, как предсказывалось. Фильм про убийства на майдане на One America News в прямо...

Ваш комментарий сохранен и будет опубликован сразу после вашей авторизации.

0 новых комментариев

    Диалог с Фиолетовым. Любовь.

    Фиолетовый!- Расскажи что за чувство Любовь?- Это самое сильное чувство, когда каждый из вас готов отдать себя ради другого, неважно человек это или любая частица составляющая вашего Мира, вашей Природы, но всегда стоит учитывать одну из заповедей: «Беречь себя», в каждом из вас множество Миров, вы должны беречь их, заботится о них, но иногда приходится...
    94

    Тренажер машиниста электровоза

    Показано работу тренажера машиниста электровоз, собранного студентом в студенческие годы в комнате общежития. Здесь вы увидите порядок включения и выключения электровоза, смену кабины управления, маневровую и поездную работу. Все органы управления и измерительные приборы являются настоящими и взяты с электровоза ВЛ80. В том числе контроллер машиниста...
    54

    Диалог с Фиолетовым. Управление материей.

    - Фиолетовый! Скажи, как можно научится управлять материей?Фиолетовый спокойно улыбнулся, ответил:- Вы все обладаете силой, явной и не явной, ваши мысли это ваша сила, умение управлять ими позволяет достигнуть многого, когда вы увеличиваете свою физическую силу вы тренируетесь, в данном случае тоже самое. Каждый из вас может влиять на небольшие облака, ...
    1191

    Sony BP-HP550-11 Аккумулятор для наушников.

    Часто пользуюсь наушниками что бы не мешать окружающим своими вкусами.Несколько лет назад приобрёл себе наушники - sony mdr-rf811r Несколько лет уже ими пользуюсь, очень доволен.В последнее время стал аккумулятор быстро садится.Решил приобрести новый, минимальная цена 940 руб., и выше.Решил найти аналоги.Можно конечно купить обычные а...
    187

    Урок 11. Все способы соединения резисторов

    Соединение резисторов разными способами позволяет получить необходимую величину сопротивления и мощности рассеивания одного эквивалентного резистора. Всего существует три способы соединения резисторов – последовательное, параллельное и смешанное.Последовательное соединение резисторовПоследовательное соединение резисторов предполагает использование дву...
    329

    Урок 10. Маркировка резисторов всех типов.

    Маркировка резисторов наносится на его корпус в виде разных букв, цифр, знаков и цветных колец. Среди множества способов наибольшее распространение получила цветовая маркировка резисторов. Она наносится чаще всего в виде 4-х цветных колец; реже – 5 колец. Первые две или три цифры указывают значение числа (мантису), третье (или четверторе) кольцо – мно...
    234

    Урок 9. Переменный резистор.

    Резисторы часто применяются для плавного регулирования напряжения на нагрузке, например при регулировке уровня громкости динамика или яркости свечения лампы или светодиодов. Для этой цели используются переменный резистор. Он имеет три вывода. Два крайние вывода имеют постоянное значение сопротивления. Сопротивление между средним и одним из крайних выв...
    175

    Поиск короткого замыкания. Как найти КЗ на плате.

    В ролике используют бумагу для факса, для точного определения вышедшей из строя детали.Так же используют тепловизор для поиска разогретых участков.Некоторые используют для проверки параметров питания звук, то есть за место тестера, подключают аудиоустройство, и на слух определяют параметры. Слух должен быть идеальным в данном случае. Ко...
    406

    Замена ТЭНа в стиральной машине: как провести ремонт, советы мастеров

    В наши дни стиральные машины присутствуют не только в каждом городском доме, они являются хорошими помощниками по хозяйству в селах и деревнях. Но где бы ни стоял такой агрегат, у него когда-нибудь случается поломка. Самая распространенная из них – это выход из строя ТЭНа. Рассмотрим, как провести подобный ремонт, и узнаем, что советуют профессионалы. ...
    292

    Урок 8. РЕЗИСТОР | СОПРОТИВЛЕНИЕ

    Резисторы относятся к наиболее простым, с точки зрения понимания и конструктивного исполнения, радиоэлектронным элементам. Однако при этом они занимают лидирующее место по применению в схемах различных электронных устройств. Поэтому очень важно научится применять их в практических целях, уметь самостоятельно рассчитать необходимые параметры и правильн...
    282

    Урок 7. ЗАКОН ОМА простыми словами с примерами

    Закон Ома – это главный закон электрика! Ни один расчет электрической схемы, какой бы сложной она не была, не обходится без него. Любая электрическая или электронная схема характеризуется всего тремя основными параметрами. Первый – это напряжение на сопротивлении нагрузки. Второй – это само сопротивление нагрузки. И третий параметр – это сила тока, пр...
    686

    Урок 6. Что такое НАПРЯЖЕНИЕ

    Напряжение является одним из главных параметров любой электрической цепи. Напряжение на участке может возникать только в том случае, когда через него протекает электрический ток. В этом случае происходит падение напряжение на каком-либо элементе цепи. Электродвижущая сила заставляет электроны двигаться в одном упорядоченном направлении, то есть образу...
    355

    Урок 5. Какая Скорость электрического тока

    Начинающий радиолюбитель или электронщик не всегда понимают разницу между электрическим током и скорость распространения электрического поля. Хотя, на первый взгляд, это не критично и с этим можно смириться, но чтобы заложить надежную базу для дальнейшего изучения электроники все же необходимо знать, как протекает электрический ток и его скорость.Элек...
    299

    Урок 4. Скрытые Свойства электрического тока

    Электрический ток, протекая через разные вещества, оказывает на них различные влияния. Существует три основных свойства электрического тока – нагрев, протекание химических реакций и образование магнитного поля. Зная перечисленные свойства можно определить наличие и измерить силу тока в электрической цепи. Химические реакции протекают в основном в разл...
    406

    Урок 3. Направление электрического тока

    Направление электрического тока принято считать от плюса к минусу генератора или источника питания, и принимается, что он протекает в металлических проводниках. Однако I образуется не только в проводниках, но и в газах и жидкостях. Атомы металлов связаны в прочную кристаллическую решетку, поэтому свободно перемещаться могут только свободные электроны;...
    301

    Урок 2. Электрический ток | ЭДС - электродвижущая сила

    Электрический ток является одним из основных процессов, протекающих в абсолютно любой электронной схеме (в электрической цепи). Изучение данного процесса позволит в дальнейшем гораздо проще понимать остальные процессы, присущие электрическим цепям.Для более глубокого понимания сущности электрического тока, рекомендую прежде ознакомиться с природой воз...
    551

    Урок 1. Что такое ЭЛЕКТРИЧЕСТВО

    Электроника – это замечательная прикладная и теоретическая наука, которая с каждым днем набирает обороты, распространяется и внедряется во все отрасли. Изучение ее следует начинать с самых общих понятий и физических процессов. Знание которых, в дальнейшем упростит понимание принципов работы различных электронных приборов и устройств. И первое понятие,...
    702

    Что внутри транзистора? Зачем белый порошок?

    Транзистор очень интересный электронный прибор не смотря на свою примитивную конструкцию. А что же находится внутри транзистора? Чтобы это выяснить достаточно аккуратно спилить его корпус. Увиденное поможет закрепить понимание принципа работы транзистора. К тому же изучив устройство транзистора и увидев его на реальном примере поможет н...
    523

    Как притереть щетки на стиральной машине. Инструкция как заменить щетки стиральной машины

    На стиральные машины Bosch (Бош) чаще всего устанавливаются коллекторные электродвигатели, где вращение ротора происходит при постоянном контакте коллектора и графитных щеток. Так, каждую стирку, год за годом, происходит стирание щеток. В конечном итоге, при полном стирании наступает потеря контакта, и двигатель перестает вырабатывать нужную мощность и перестает враща...
    3297

    Почему снижается напряжение в розетке

    Почему снижается напряжение в розетке? Возможно вы не раз замечали снижение уровня напряжения в розетке, особенно это заметно по тускнеющему свету ламп. Также вы могли наблюдать подобное явление при включении мощной нагрузки. Все эти явления связаны с наличием внутреннего сопротивления источника питания. Чем выше это сопротивление, тем сильнее просаживается напряжение...
    353
    Служба поддержи

    Яндекс.Метрика