Регулятор яркости светодиодов своими руками

Содержание

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

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.

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.

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:

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.

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.

Читайте также:  Как рассчитать освещение в аквариуме?

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.

Блог Евгения Николаенко

Светодиодный ночник с регулятором яркости своими руками

В прошлом году собрал вот такой простенький ночник из блока питания на 9 вольт и обрезков светодиодной ленты

Ночник из светодиодной ленты и блока питания

Вещица оказалась весьма полезной. Отдал на эксплуатацию супруге, и спустя некоторое время получил отзыв 🙂 Оказалось, что ночником трудно попасть в розетку в полной темноте, а если это все-таки удалось, то он непременно ослепит и нарушит весь сон! 🙂

Ночник из светодиодной ленты и блока питания включен в сеть

Исходя из этого опыта решил изготовить новую модель ночного светильника с регулятором яркости и встроенным выключателем, чтобы была возможность всегда оставлять ночник в розетке.

Видео о получившемся ночнике с регулятором яркости.

Далее в этой статье я покажу процесс изготовления ночника с регулятором яркости из блока питания на 12 вольт и светодиодной ленты SMD 5050, а также приведу принципиальную схему регулятора яркости на транзисторе КТ-819.

Материалы

Для изготовления ночника с регулятором яркости нам потребуются следующие материалы:

  • Блок питания 12 вольт (выходной ток не менее 0,5 ампер)
  • Светодиодная лента SMD 5050
  • Транзистор КТ-819 с любым индексом или его аналог
  • Переменный резистор 100 кОм с выключателем
  • Резисторы: 1 кОм — 1шт, 10 кОм — 2 шт
  • Соединительные провода
  • Секундный супер клей
  • Термоклей

Как обычно перед началом сборки не забываем удостовериться в работоспособности всех комплектующих. Как проверить транзистор можно прочитать в этой заметке

Характеристики блока питания можно узнать на этикетке или штампе изготовителя. На фото блок питания с выходным напряжением 12 вольт и максимальной силой тока 1 ампер.

Характеристики импульсного блока питания 12В 1А

Светодиодную ленту нужно нарезать сегментами по 3 диода на каждом. Обычно на лентах есть разметка, по которой можно ориентироваться.

Начинаем сборку

А точнее разборку блока питания 🙂 В крышке корпуса (слева на фото) высверливаем отверстие для установки переменного резистора.

Разобранный блок питания

Устанавливаем переменный резистор в крышку блока питания. Резистор можно зафиксировать при помощи термоклея (родной гайки от этого резистора не было, почему то не продают их в магазине вместе с резистором)

Выносной конденсатор блока питания

В данной модели блока питания установке резистора мешал конденсатор. Пришлось разместить его в свободном пространстве корпуса и соединить с печатной платой при помощи провода ПВС с сечением 0,5 мм 2

Переменный резистор в крышке корпуса блока питания

Попробовав закрыть крышку блока питания выяснилось, что также мешают пара диодов.

Удалено 2 диода из мостика блока питания

Пришлось переместить их на обратную сторону печатной платы.

Перенос части диодного мостика БП на обратную сторону платы

Теперь подыскиваем свободное место для транзистора.

Транзистор КТ-819Г установлен в корпус блока питания

Крепим транзистор к крышке при помощи болта и гайки.

Крепление транзистора КТ-819Г на крышке корпуса БП

Собираем регулятор яркости светодиодной ленты по следующей схеме. Эту же схему я использовал в регуляторе яркости на подсветке компьютерного стола.

Схема регулятора яркости для светодиодной ленты

Все постоянные резисторы зафиксированы на крышке корпуса при помощи термоклея. На ножки транзистора добавлена изоляция из термоусадочных трубок.

Регулятор напряжения и тока на транзисторе КТ-819Г

На данном этапе можно собрать блок питания в корпус и проверить работу регулятора яркости на одном сегменте светодиодной ленты. Вот так лента светит на минимальной яркости.

Проверка регулятора напряжения — минимальный ток на выходе

А теперь выкручиваем резистор до упора и получаем максимальную яркость свечения.

Полная яркость светодиодной ленты

Регулятор работает как положено. Можно двигаться дальше.

Рукоятку для вращения потенциометра можно изготовить из обычных крышек от сока или минеральной воды.

Крышка от сока в качестве основы для рукоятки переменного резистора

Крышка прекрасно крепится к резистору при помощи термоклея.

Крышка приклеена к резистору при помощи термоклея

А сверху можно надеть крышку с большим диаметром. Я выбрал белый цвет для того, чтобы в темноте легче было найти регулятор.

Вторая крышка сверху на регуляторе уровня яркости

Теперь приступаем к установке сегментов светодиодной ленты на боковых поверхностях блока питания. Ленты лучше крепить при помощи секундного суперклея, чем на двусторонний скотч, с которым обычно они поставляются.

Сегменты светодиодной ленты smd 5050 на боковой поверхности блока питания

Припаиваем провода от блока питания к сегментам ленты в соответствии с полярностью.

Светодиодная лента припаяна к выходу с блока питания

Все то же самое на второй стороне корпуса.

Светодиоды на второй стороне ночника

Когда все провода припаяны к сегментам светодиодной ленты, можно проверить работоспособность устройства. Также провода и места пайки можно покрыть тонким слоем термоклея для безопасности и лучшей фиксации.

Светодиодный ночник на полной яркости

Вот так работает регулируемый ночник в режиме полной яркости.

Светодиодный ночник с регулятором яркости

Светодиодный ночник на минимальной яркости

Итак, мы получили компактный ночник из светодиодной ленты с регулятором яркости и питанием от сети 220 вольт.

Схема диммера для светодиодных ламп на 220В

Регулировать яркость освещения в комнате, где установлена люстра с несколькими лампами накаливания, не представляет труда. Берем выключатель на несколько кнопок и при необходимости включаем либо выключаем часть ламп.

Даже если люстра рассчитана на одну лампу, ее яркость можно изменять в широких пределах увеличивая либо уменьшая подаваемое напряжение. Светодиод работает в очень узком диапазоне напряжения и при его снижении просто гаснет.

Для изменения яркости светодиодных ламп используют диммер, представляющий собой ШИМ-контроллер (контроллер с широтно-импульсной модуляцией мощности).

Принцип широтно-полюсной модуляции (ШИМ)

Изменения мощности питающего напряжения при применении шим-контроллера обеспечивается благодаря подаче на коммутирующий элемент (в случае со светодиодами – полевой транзистор, симистор либо динистор) сигналов с изменяющейся скважностью.

S=T/T1, где Т – период импульсов, Т1 – период положительного фронта.

В ШИМ-контроллере импульсы следуют с постоянной частотой, изменяется лишь длительность пауз.

Ниже представлена принципиальная схема ШИМ-контроллера:

Увеличение ширины импульса увеличивает время поступления тока через транзистор к нагрузке, следовательно, и пропускаемый ток. Частота следования импульса значительно выше той, которую способен уловить глаз, обычно 100-200Гц, потому мерцания светодиодов мы не ощущаем. Преимущество регуляторов нагрузки на основе ШИМ-контроллеров, значительно более высокий КПД сравнительно с резистивными, поскольку избыточная нагрузка гасится, а не потребляется.

Подключение диммера в схему питания светодиодной лампы

Существует два варианта подключения:

  1. Схема подключения перед драйвером питания, когда диммируется переменное напряжение;
  2. Подключение после драйвера питания, с ШИМ-регуляцией постоянного напряжения.

Промышленные варианты диммеров для светодиодных ламп

Тип управления диммером:

Диммер, монтируемый вместо выключателя, с пультом дистанционного управления. Обычно устанавливаются при переоборудовании обыкновенного освещения лампами накаливания на светодиодные ленты.

Диммер, устанавливаемый перед драйвером питания светодиодов на дистанционном управлении с инфракрасным управлением.

Образец с управлением через радиоканал. В отличие от инфракрасного передатчика, такой пульт способен включить освещение даже с улицы.

Выпускают образцы с механическим либо сенсорным управлением. Есть даже модели, позволяющие управлять освещением с помощью смартфона через WiFi.

Основной недостаток всех устройств – достаточно высокая цена.

Если у вас нет желания переплачивать за ненужные функции, изготовить диммер для светодиодных ламп 220в своими руками совсем не сложно.

Собираем диммер своими руками

Схема на симисторах:

В этой схеме задающий генератор построен на двух симисторах, триаке VS1 и диаке VS2. После включения схемы конденсаторы начинают заряжаться через резисторную цепочку. Когда напряжение на конденсаторе достигает напряжения открытия симистора, через них начинает течь ток, а конденсатор разряжается. Чем меньше сопротивление резистора, тем быстрее заряжается конденсатор, тем меньше скважнось импульсов.

Изменение сопротивления переменного резистора регулирует глубину стробирования в широком диапазоне. Такую схему можно использовать не только для светодиодов, но и для любой сетевой нагрузки.

Подключение диммера в качестве выключателя

Схема подключения к сети переменного тока:

Диммер на микросхеме N555

Микросхема N555 представляет собой аналогово-цифровой таймер. Важнейшее ее преимущество – способность работать в большом диапазоне питающего напряжения. Обыкновенные микросхемы с TTL логикой работают от 5В, а логическая единица у них – 2,4В. КМОП серии более высоковольтные.

Читайте также:  Маломощные светодиоды характеристики

Но схема генератора с возможностью изменения скважности получается достаточно громоздкая. Так же у микросхем со стандартной логикой повышение частоты уменьшает напряжение выходного сигнала, что не даёт возможность коммутировать мощные полевые транзисторы и подходит лишь для небольших по мощности нагрузок.

Таймер на микросхеме N555 идеально подходит для шим-контроллеров, поскольку одновременно позволяет регулировать и частоту, и скважность импульсов. Напряжение на выходе составляет около 70% напряжения питания, за счёт чего ей можно управлять даже мосфетовскими полевыми транзисторами с током до 9А. При крайне низкой стоимости используемых деталей затраты на сборку составят 40-50 рублей.

А эта схема позволит управлять нагрузкой на 220В с мощностью до 30 Вт:

Микросхему ICEA2A после небольшой доработки можно безболезненно заменить менее дефицитной N555. Затруднение может вызвать необходимость самостоятельной намотки трансформатора. Мотать обмотки можно на обычном Ш-образном каркасе от старого перегоревшего трансформатора на 50-100Вт. Первая обмотка — 100 витков эмалированного провода диаметр 0.224мм. Вторая обмотка — 34 витка проводом 0.75мм (площадь сечения допустимо уменьшить до 0.5мм), третья обмотка – 8 витков проводом 0.224 – 0.3мм.

Диммер на тиристорах и динисторах

Светодиодный диммер 220В с нагрузкой до 2А:

Это двухмостовая полуволновая схема состоит их двух зеркальных каскадов. Каждая полуволна напряжения проходит через свою цепочку тиристор-динистор. Глубина скважности регулируется переменным резистором и конденсатором.

При достижении определённого заряда на конденсаторе он открывает динистор, через который течёт ток на управляющий тиристор. При смене полярности полуволны процесс повторяется во второй цепочке.

Диммер для светодиодной ленты

Схема диммера для светодиодной ленты на интегральном стабилизаторе серии КРЕН.

В классической схеме подключения стабилизатора напряжения, значение стабилизации задается резистором, подключённым к управляющему входу. Добавление в схему конденсатора С2 и переменного резистора превращает стабилизатор в некое подобие компаратора.

Преимущество схемы в том, что она совмещает сразу и драйвер питания и диммер, поэтому подключение не требует дополнительных цепей. Недостаток – при большом количестве светодиодов на стабилизаторе будет значительное тепловыделение, что требует установки мощного радиатора.

Как подключить диммер к светодиодной ленте зависит от задач диммирования. Подключение перед драйвером питания светодиодов позволит регулировать только общую освещённость, а если собрать несколько диммеров для светодиода своими руками и установить их на каждый участок светодиодной ленты уже после блока питания, появится возможность регулировать зональное освещение.

«Диммер» с фиксированным уровнем яркости

Номинал резисторов 100-500 кОм, мощность 1-2 Вт.

Это даже не димер, поскольку ШИМ контроллера тут и близко нет. Но идеально подойдет для тех, кто взял первый раз в руки паяльник.

Схема ШИМ-регулятора яркости светодиодов для сборки своими руками

С микросхемой NE555 (аналог КР1006) знаком каждый радиолюбитель. Её универсальность позволяет конструировать самые разнообразные самоделки: от простого одновибратора импульсов с двумя элементами в обвязке до многокомпонентного модулятора. В данной статье будет рассмотрена схема включения таймера в режиме генератора прямоугольных импульсов с широтно-импульсной регулировкой.

Схема и принцип её работы

С развитием мощных светодиодов NE555 снова вышла на арену в роли регулятора яркости (диммера), напомнив о своих неоспоримых преимуществах. Устройства на её основе не требуют глубоких знаний электроники, собираются быстро и работают надёжно.

Известно, что управлять яркостью светодиода можно двумя способами: аналоговым и импульсным. Первый способ предполагает изменение амплитудного значения постоянного тока через светодиод. Такой способ имеет один существенный недостаток – низкий КПД. Второй способ подразумевает изменение ширины импульсов (скважности) тока с частотой от 200 Гц до нескольких килогерц. На таких частотах мерцание светодиодов незаметно для человеческого глаза. Схема ШИМ-регулятора с мощным выходным транзистором показана на рисунке. Она способна работать от 4,5 до 18 В, что свидетельствует о возможности управления яркостью как одного мощного светодиода, так и целой светодиодной лентой. Диапазон регулировки яркости колеблется от 5 до 95%. Устройство представляет собой доработанную версию генератора прямоугольных импульсов. Частота этих импульсов зависит от ёмкости C1 и сопротивлений R1, R2 и определяется по формуле: f=1/(ln2*(R1+2*R2)*C1), Гц

Принцип действия электронного регулятора яркости заключается в следующем. В момент подачи напряжения питания начинает заряжаться конденсатор по цепи: +Uпит – R2 – VD1 –R1 –C1 – -Uпит. Как только напряжение на нём достигнет уровня 2/3Uпит откроется внутренний транзистор таймера и начнется процесс разрядки. Разряд начинается с верхней обкладки C1 и далее по цепи: R1 – VD2 –7 вывод ИМС – -Uпит. Достигнув отметки 1/3Uпит транзистор таймера закроется и C1 вновь начнет набирать ёмкость. В дальнейшем процесс повторяется циклически, формируя на выводе 3 прямоугольные импульсы.

Изменение сопротивления подстроечного резистора приводит к уменьшению (увеличению) времени импульса на выходе таймера (вывод 3), и как следствие, уменьшается (увеличивается) среднее значение выходного сигнала. Сформированная последовательность импульсов через токоограничивающий резистор R3 поступает на затвор VT1, который включен по схеме с общим истоком. Нагрузка в виде светодиодной ленты или последовательно включенных мощных светодиодов включается в разрыв цепи стока VT1.

В данном случае установлен мощный MOSFET транзистор с максимальным током стока 13А. Это позволяет управлять свечением светодиодной ленты длиной в несколько метров. Но при этом транзистору может потребоваться теплоотвод.

Блокирующий конденсатор C2 исключает влияние помех, которые могут возникать по цепи питания в моменты переключения таймера. Величина его ёмкости может быть любой в пределах 0,01-0,1 мкФ.

Плата и детали сборки регулятора яркости

Односторонняя печатная плата имеет размер 22х24 мм. Как видно из рисунка на ней нет ничего лишнего, что могло бы вызвать вопросы.

После сборки схема ШИМ-регулятора яркости не требует наладки, а печатная плата легка в изготовке своими руками. В плате, кроме подстроечного резистора, используются SMD элементы.

  • DA1 – ИМС NE555;
  • VT1 – полевой транзистор IRF7413;
  • VD1,VD2 – 1N4007;
  • R1 – 50 кОм, подстроечный;
  • R2, R3 – 1 кОм;
  • C1 – 0,1 мкФ;
  • C2 – 0,01 мкФ.

Заказать готовую сборку от автора можно здесь.

Практические советы

Транзистор VT1 должен подбираться в зависимости от мощности нагрузки. Например, для изменения яркости одноваттного светодиода достаточно будет биполярного транзистора с максимально допустимым током коллектора 500 мА.

Управление яркостью светодиодной ленты должно осуществляться от источника напряжения +12 В и совпадать с её напряжением питания. В идеале регулятор должен питаться от стабилизированного блока питания, специально предназначенного для ленты.

Нагрузка в виде отдельных мощных светодиодов запитывается иначе. В этом случае источником питания диммера служит стабилизатор тока (его еще называют драйвер для светодиода). Его номинальный выходной ток должен соответствовать току последовательно включенных светодиодов.

Диммеры для светодиодных лент: разновидности и принцип действия

Светодиодные ленты — это удобный источник освещения, который нашел свое применение в дизайне не только домашних интерьеров, но и в оформлении других помещений, например, торговых. Такие приборы не только работают как источники света, но также привлекают внимание покупателей.

Иногда нужно не просто включать и выключать свет, временами требуется менять его яркость, изменять тон или цвет свечения, использовать различные визуальные эффекты. Для этой цели используются диммеры.

Особенности управления

Светодиодная лента — это осветительный прибор, изготовленный на основе гибкой платы, на которой через одинаковое расстояние смонтированы полупроводниковые светодиоды.

Особенность полупроводниковых диодов состоит в нелинейности их вольт-амперной характеристики. Это означает, что после некоторого значения даже небольшое изменение напряжения может вызвать резкий рост тока, протекающего через диод, и привести к выходу его из строя.

Поэтому для управления такими устройствами необходимо использовать источники стабильного тока.

Учитывая эти особенности, для обеспечения стабильности нельзя использовать обычную схему с ограничительным резистором большого номинала и источником напряжения с большой ЭДС, так как это приведет к тому, что на резисторе будет рассеиваться значительно большая мощность, чем необходимо для включения светодиода.

Для подключения должны использоваться источники, имеющие достаточно низкое напряжение и способные поддерживать стабильный ток. Для лент такие источники имеют вид отдельного блока питания с напряжением в 12/24 В и ограниченным током, а ограничительные резисторы монтируются на самой полосе.

Основные виды

Основная задача диммера состоит в управлении яркостью и регулировании мощности прибора. Виды регуляторов для светодиодных лент можно классифицировать по нескольким признакам.

  1. По типу регулирующей схемы. Поскольку управление светодиодными приборами имеет свои особенности, то диммеры для них также отличаются. Они содержат в себе вместо пассивных диммерных схем схемы активного типа, изготовленные на полупроводниковых элементах. По этому основным признаком для классификации можно считать тип регулирования. Есть два основных типа управляющих элементов:
    • Управляемые источники тока. Стабилизируют выходной ток и могут изменять его в необходимом диапазоне при малом падении напряжения.
    • Импульсные регуляторы. В схемах широтно-импульсной модуляции используются прямоугольные импульсы, которые получаются при чередовании высокого и низкого уровня сигналов. Изменение длительности импульсов меняет яркость освещения. Такая схема обеспечивает стабильный ток и поддерживает рассеиваемую мощность в номинальном диапазоне.

  • По способу управления:
    • Электронные;
    • Механические;
    • Дистанционные.
  • По способу установки:
    • Накладные;
    • Встроенные;
    • В виде модулей.
  • По способу подключения:
    • Проходные, позволяют включать и выключать освещение из разных мест;
    • Непроходные, позволяют включать и выключать освещение из одного места.
  • Также они могут различаться и по другим признакам: использованию беспроводных технологий, типу этих технологий (инфракрасные или радиочастотные), по используемому протоколу, по количеству каналов.

    Читайте также:  Типы светодиодов и их характеристики

    Схема подключения к устройству

    Способ подключение зависит от типа ленты и поставленных целей и задач. В зависимости от этого выбирается тип контроллера. Схему подключения диммера смотрите тут.

    Схема подключения сенсорного диммера для светодиодной ленты своими руками с целью регулировки освещения помещения представлена на фото:

    Одноцветная

    На одноцветных — стоят светодиоды только одного цвета, например, белого. Можно регулировать только яркость их свечения. Для регулирования яркости используются диммеры с одним каналом, их подключают сразу после источника питания.

    Видео-инструкция, как подключить диммер для одноцветной светодиодной ленты на 12 Вольт своими руками:

    RGB-ленты это трехцветные светодиодные приборы, которые использую три основных цвета – красный, синий и зеленый для передачи разных оттенков. При одновременном включении всех трех цветов получается белый цвет. Для управления нужно использовать контроллеры с тремя каналами.

    Таким образом можно не только включать каждый цвет по отдельности, но и смешивать их, регулируя яркость каждого. Кроме цвета можно также регулировать скорость изменения цветов. RGB-контроллер также подключается после источника питания.

    Преимущества и недостатки

    Преимущества:

  • Компактность.
  • Простота эксплуатации.
  • Широкие возможности для управления энергосбережением.
  • Плавный пуск и переключение цветов.
  • Возможность программирования.
  • Защищенность от перегрузок в сети.
  • Недостатки регуляторов с управляемым источником тока:

    • Рассеиваемая на светодиоде мощность сильно меняется в зависимости от проходящего через него тока. Это влияет на нагрев диода и влечет другие последствия.
    • По причине нагрева сильно меняются характеристики светодиода, даже такие, как спектр его излучения.
    • Нагрев элемента плохо влияет на долговечность его работы.

    Недостатки регуляторов с ШИМ-регулированием:

    • Мерцание. ШИМ-регуляторы, особенно недорогие, достаточно заметно мерцают. Это хорошо заметно при небольшой яркости, что пагубно влияет на здоровье глаз, а также может вызвать утомление и головную боль.

    Наиболее продвинутые модели регуляторов сочетают в себе схемы как аналогового управления, так и широтно-импульсной модуляции, что дает возможность использовать преимущества обоих методов, позволяя исключить недостатки каждого из них.

    Светодиодные ленты — это не только энергосберегающий осветительный прибор, это средство декора и привлечения внимания.

    Современные диммеры позволяют управлять яркостью и цветом светодиодов. Широкий выбор дает возможность оптимально подобрать устройство для любых целей.

    Видео о применении и подключении диммера для светодиодной ленты с сенсорным пультом:

    Диммер для светодиодных ламп на 220 вольт: особенности работы и подключения своими руками

    Современный диммер для светодиодных ламп имеет сложную электрическую схему, работа которой заключается в регулировке светового потока. Вдобавок он служит защитой от перенапряжения, исполняет роль распределителя нагрузки и экономит электрический ресурс, продлевая срок службы ламп.

    Знакомимся с устройством и работой диммера

    Регуляторы для светодиодных ламп напряжением 220 В схожи по функциональности и строению с моделями для других источников света. Вообще – это выключатель с регулировочным колесом или кнопками. На корпусе имеются подключения к цепи для подсоединения проводов. Функциональность регулятора заключается в отсекании амплитуды напряжения. Поворачивая колесо или нажимая кнопки, изменяется яркость свечения лампы, а значит, и всего освещения. Диммеры для светодиодных ламп имеют свои особенности:

    • диммером нельзя регулировать яркость каждого цикла включения освещения. Лучше это делать периодически. Если требуется меньшая яркость света при каждом включении, в осветительных приборах надо установить лампы меньшей мощности;
    • для работы диммера с LED лампами обязательно нужен дроссель. Это связано с тем, что такие модели рассчитаны на меньшую мощность;
    • LED лампы имеют в 10 раз меньшую мощность от обычных источников света, что требует применения для них маломощных диммеров;
    • и, наконец, основное их отличие заключается в регулировке. Яркость LED ламп регулируется не понижением или повышением силы тока, а за счет изменения его импульсов в электросети.

    Именно эти особенности указывают, почему нельзя ставить диммер LED ламп с другими типами ламп. Выключатель и лампы должны иметь совместимость.

    Различие по управлению

    Существуют разные виды диммеров для светодиодных ламп, которые различаются своим управлением:

    • механическое управление производится кнопкой или колесом. Механизм может быть поворотный, нажимной или поворотно-нажимной. При поворачивании колеса или нажиме кнопки изменяется яркость освещения;
    • электронное управление имеет выключатель, у которого стоит сенсорный или инфракрасный датчик;
    • акустическая регулировка происходит за счет наличия датчика, реагирующего на громкие звуки, например, голос человека. Недостатком такого управления является незапланированное изменение яркости освещения от звука случайно упавших предметов;
    • дистанционная регулировка выполняется через пульт управления. Таким диммером удобно регулировать или включать освещение, не вставая с места.

    Из всех рассмотренных моделей самым надежным можно считать поворотный выключатель. Его механизм отличается простотой и приемлемой ценой. При выполнении монтажа проще всего найти комплектующие. Одним из основных и популярных производителей диммеров считается фирма Легранд.

    Различие по типу установки

    Современные модели LED диммеров имеют большой ассортимент, которые различаются типом установки:

    • модульные модели крепят на DIN-рейку и располагают в распределительном щите. Управление ими производят через выносные регуляторы. Кроме изменения яркости свечения ламп, выключатель имеет дополнительные функции;
    • моноблочные модели достаточно распространены. Их можно установить вместо обычного выключателя, но они должны иметь ШИМ функцию;
    • по типу установки регуляторы бывают для скрытой и наружной электропроводки.

    Что такое ШИМ?

    Расшифровка ШИМ означает широтно-полюсная модуляция. Она применяется для регулировки свечения светодиодных ламп. Принцип работы ШИМ генератора заключается в вырабатывании высокочастотного тока около 200 Гц, который требуется для работы LED лампы. Изменение яркости свечения происходит от смены напряжения, ширины и времени положительного импульса. На выходе ШИМ генератора образуется электрический сигнал, при этом частота и величина тока не изменяются.

    Совместимость LED ламп

    Чтобы узнать, какой надо приобрести диммер, необходимо определить его совместимость с источником света. Так как LED лампы бывают регулируемые и нерегулируемые, не любой диммер можно ставить в цепь. Некоторые производители выпускают LED лампы, работающие с определенным регулятором. Определить их совместимость можно по таблицам, находящимся у продавцов этого вида товара. Перед установкой диммера надо изучить технические характеристики источников света:

    1. Нерегулируемые лампы нельзя ставить совместно с диммером. Это приведет к их плохой работе, а при выходе из строя, продавец или производитель откажет в гарантийном обслуживании.
    2. Регулируемые лампы часто функционируют со стандартными регуляторами, которые работают по принципу отсечки фазы. Но здесь надо знать, что на качество затемнения освещения влияет количество светодиодов на коммутаторе. Большинству регуляторов для оптимальной работы требуется минимальная нагрузка в пределах 20–45 Вт. Если для достижения такой мощности достаточно 1 лампы накаливания, то светодиодных с напряжением 220 В придется подключить 2 или 3 штуки.
    3. Если для освещения требуется использовать только 1 LED лампу, лучше воспользоваться регулятором низкого напряжения. Он предназначен для регулировки низковольтного LED освещения, которое имеет магнитный трансформатор.

    При покупке LED лампы надо обращать внимание на упаковку. Производители на ней указывают, можно ли использовать регулятор. Это может быть надпись или круглый значок.

    Расчет максимального количества ламп

    При выборе регулятора для установки своими руками на домашнее освещение необходимо учитывать его мощность. Рассчитать максимальное количество LED ламп на 220 В по принципу расчета обычных источников света не получится. Проще всего можно за консультацией обратиться к специалисту или, если для освещения комнаты используется 1 лампа 220 В, взять ее с собой в магазин и испытать на работоспособность методом подключения к регулятору.

    Но если принято решение самостоятельного расчета, давайте рассмотрим различия между обычными и светодиодными источниками света 220 В:

    • количество обычных источников света можно рассчитать делением максимальной мощности регулятора на мощность одной лампы;
    • чтобы рассчитать максимальное количество LED источников света 220 В, необходимо максимальную мощность регулятора разделить на 10. Получившийся результат разделить на мощность светодиодной лампы.

    Самостоятельная установка регулятора

    Процесс подключения регулятора своими руками довольно прост:

    1. Отключите на электросчетчике подачу электроэнергии.
    2. В месте установки надо подрезать электропроводку и зачистить концы проводов.
    3. Подать электричество в сеть и тестером или пробником найти фазовый провод. После этого электроэнергию опять надо отключить.
    4. На регуляторе фазовый провод подсоедините к разъему с буквой L, а другой провод вставьте в разъем с буквой N. После этого зажмите провода зажимами и проверьте прочность соединения.
    5. После того как вся схема собрана, ровно выставьте диммер, отрегулировав его регулировочными болтами.
    6. Сверху закрепите декоративный кожух и, подав напряжение, испытайте работоспособность системы.

    На данном этапе, если все приборы освещения работают нормально, установку регулятора своими руками можно считать оконченной.

    Самодельный регулятор

    Схема самодельного диммера довольно проста. Если в доме имеется паяльник и радиодетали ее можно спаять своими руками, конечно, желательно обладать хотя бы минимальными навыками радиодела.

    Для изготовления регулятора своими руками понадобиться медный провод, симистор, два конденсатора, динистор, переменный и постоянный резисторы, а также паяльник с припоем. Радиодетали установите на текстолитовой плате, и спаяйте их между собой проводом как указано на схеме.

    Принцип работы самодельной схемы заключается в подаче тока с переменного резистора на неполярный конденсатор. В свою очередь, он заряжается и отдает энергию лампе. Если схема собрана правильно и все детали работоспособны, регулятор должен заработать.

    Установив самостоятельно диммер на LED освещение 220 В, хозяин сделает шаг к созданию высокотехнологичного жилья.

    Рейтинг
    ( Пока оценок нет )
    Загрузка ...
    Adblock
    detector