Регулировка яркости светодиодных ламп — Магазин электрики

Регулировка яркости светодиодных ламп — Магазин электрики

Регулировка яркости источников света используется для создания комфортной освещенности помещения или рабочего места.

Регулировка яркости возможна, если устройство имеет нескольких цепей, которые включаются отдельными выключателями. В этом случае возможно получить ступенчатое изменение освещенности.

Не так давно основными источниками света были лампы накаливания и точечные галогенные лампамы, которые позволяли регулировать яркость без каких-либо проблем. Ситуация изменилась с появлением энергосберегающих (компактных люминесцентных ламп), затем и светодиодных. Популярность светодиодов очевидна.

Устройство светодиода

Полупроводниковый диод — прибор, пропускающий электрический ток в одном направлении. Протекание тока не имеет линейной зависимости от приложенного напряжения, это напоминает ветвь параболы. Получается, что в случае приложения к светодиоду малого напряжения ток не протекает. Протечет ток в случае, когда напряжение на диоде превысит пороговое значение. Для обычных выпрямительных диодов значение колеблется от 0.3В до 0.8В в зависимости от типа материала. Диоды с основой из кремния потребляют около 0.7В, германия — 0.3В. Диоды Шоттки — порядка 0.3В.

Пороговое напряжение белого светодиода около 3В, зависит от полупроводника из которого он сделан. Цвет свечения зависит от того же. Красный светодиод имеет напряжение около 1.7 В.

Вольтамперные характеристики светодиодов

Яркость свечения светодиода зависит от силы тока через него

Яркость идеального светодиода линейно зависит от тока, но в реальности немного отличаются из-за дифференциального сопротивлением диода и его тепловых потерь. Светодиод — прибор, питающийся током, а не напряжением, поэтому, для регулировки его яркости следует изменять силу тока.

Конечно, сила тока зависит от приложенного напряжения, но как можно судить из первого графика, даже небольшое изменение напряжения влечет за собой несоизмеримое увеличение тока.

Регулировка яркости с посредством простого реостата бесполезно, т.к. уменьшение сопротивления реостата заставит светодиод быстро загореться, затем его яркость немного увеличивается, затем перегревается и выходит из строя.

Следовательно: нужно регулировать ток при определенном значении напряжения с небольшим изменением.

Способы регулировки яркости светодиодов: линейные «аналоговые» регуляторы

Логично использовать биполярный транзистор, т.к. его выходной ток зависит от входного тока, включенного по схеме общего коллектора.

Как работает

Меняем 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. Формула:

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

Схема егулирует ток через светодиоды и яркость свечения, при этом заметна ступенчатость на определенных положениях потенциометра. Вероятно, из-за того, что потенциометр был логарифмическим или из-за того, что любой pn-переход транзистора — это тот же диод с такой же ВАХ.

Эффективнее использовать схему стабилизатора тока на регулируемом стабилизаторе LM317, хотя её чаще применяют в роли стабилизатора напряжения.

Её можно 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%. Работает и при питании от блока питания.

асчёт выходного тока

В этом случае мы не получаем высокий КПД, т.к. все зависит от разницы напряжений между входом стабилизатора и его выходом. Всё напряжение теряем на LM-ке. Потери мощности здесь определяются по формуле:

Чтобы повысить эффективность работы регулятора, нужен ШИМ-регулятор.

ШИМ-регулировка

ШИМ — как широтно-импульсная модуляция. В 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.

Теперь источник света может выдавать пульсации, не рекомендуется использовать источники света с пульсациями более 10%. Подробные значения для каждого вида помещений указаны в СНИП-23-05-95 (или 2010). Пульсирующий свет вызывает повышенную утомляемость, головные боли, стробоскопический эффект, когда вращающиеся детали кажутся неподвижными. Это недопустимо при работе на производствах.

Простейший вариант ШИМ-контроллерf на базе микросхемы-таймера NE555. Это популярная микросхема. Схема:

Регулировка яркости светодиодных ламп 220В

Обычные светодиодные лампы практически не диммируются. Схема питания обычных светодиодных ламп построена на базе балластного (конденсаторного) блока питания или на схеме простейшего импульсного понижающего преобразователя первого рода.
Для диммирования применяются специальные лампы, о чем всегда указывается на упаковке.

«Электрика+» — сеть оптово-розничных магазинов, специализирующаяся на продаже электротехнической продукции. Наши магазины электрики находятся в Горно-Алтайске и Майме. Осуществляем доставку электрики по республике Алтай. За 16 лет работы мы научились работать надежно и эффективно использовать свои ресурсы, постоянно расширяя ассортимент продукции и услуг. Также предлагаем комплектацию электротехнической продукцией строительно-монтажных объектов.
Осуществляем монтаж электропроводки, сборку электрощитов, прокладку наружних электрических сетей. Мы очень серьезно относимся к выбору поставщиков, поэтому вся продукция магазина выскокого качества. Вы можете купить электрику и быть уверены в ее соответствии ГОСТ. Оказываем услуги электрика.

Методы регулировки яркости светодиода

Для регулировки яркости светодиодной ленты используются два метода – широтно-импульсная модуляция (ШИМ) и аналоговое управление.

• Аналоговое диммирование – это поддержание тока светодиода на постоянном уровне.
• ШИМ-диммирование – управление включением и выключением тока, проходящего через светодиод. Проще говоря, светодиод загорается и гаснет с периодичностью, незаметной для глаза человека. Спектр излучения остается неизменным, поэтому цветовая температура также сохраняется.

Рассмотрим суть метода ШИМ (широтно-импульсной модуляции) для регулировки яркости светодиодной ленты. Ток подается на светодиод импульсами частотой от нескольких сотен до нескольких тысяч герц. Временные промежутки между импульсами равны десятым или сотым долям секунды. Для человека эти импульсы практически незаметны, поскольку глаз не способен воспринимать такие мерцания. Свет кажется равномерным и непрерывным. Чтобы светодиодная лента горела ярче, световой поток регулируется в определенном временном периоде. Для ШИМ-регулировки используются специальные устройства, корректирующие частоту импульсов. Изменяется не сам временный интервал импульсов, а длительность положительного импульса. Примечательно, что различные интервалы мерцания светодиода воспринимаются глазом как изменение яркости свечения.

Популярные светодиодные диммеры на 220 Вольт

Светодиодные диммеры на сегодняшний день могут иметь огромный ассортимент. Также диммеры можно разделить и по типу установки:

Модульные диммеры для светодиодных ламп устанавливают в распределительных щитках. Эти устройства могут не только регулировать яркость, но и выполнять широкий спектр других функций. Управлять этим устройством вы легко сможете с помощью выносного регулятора.

Обычно эти устройства выпускают только для управления светодиодными лампами. В бытовых условиях их используют достаточно редко, так как они имеют высокую цену.

Моноблочные диммеры для светодиодных ламп также считаются достаточно распространенным продуктом. Этот вид считается наиболее распространенным.

Установить его вы сможете вместо обычного светильника. Для того чтобы с помощью этого прибора вы могли управлять светодиодной лампой вам потребуется функция ШИМ.

Светодиодные диммеры также могут различаться и по способу управления. Вот их основные разновидности:

1. Поворотные. Процесс управления будет проходить с помощью ручки.
2. Поворотно-нажимные. Процесс управления в этом устройстве будет проходить с помощью нажатия и поворота ручки.
3. Клавишные. С помощью нажатия клавиш вы можете повышать или понижать яркость освещения.
4. Сенсорные. Эта продукция считается более современной. С их помощью вы также можете воспользоваться и другими функциями.

Схема диммера для светодиодных ламп не отличается от схем других продуктов. На фото ниже вы сможете увидеть эту схему.

Диммер на микросхеме своими руками

Несмотря на то, что в продаже можно найти множество разновидностей диммеров, некоторые умельцы предпочитают собрать такие устройства самостоятельно. В качестве примера для сборки рассмотрим диммер на микросхеме, достаточно простой в настройке и обладающий функциями защиты.

Опорное напряжение на управляющем электроде создается при помощи резистора R2. Значение на выходе регулируется от 12в (максимальное) до любого минимального, вплоть до десятой доли вольта. Для оптимального охлаждения интегрального стабилизатора (КРЕН) необходима установка дополнительного радиатора, и это, пожалуй, единственный серьезный недостаток такого самодельного регулятора освещения.

Подключение регуляторов к нагрузке

Подключение к нагрузке производится последовательно (рис. а). Регулятор работает также, как выключатель, но последний целесообразно устанавливать отдельно, поскольку при выходе из строя от частых переключений придется менять дорогостоящий диммер на новый.

Схемы подключения диммеров

Главным требованием является соблюдение полярности. Фаза всегда подключается к входной клемме диммера, обозначенной буквой L, а с выходной –провод идет на лампу. Обнаружить фазу можно индикатором напряжения.

В разрыв провода фазы часто устанавливают выключатель (рис. б). Он располагается ближе к двери, а диммер – около кровати, чтобы было удобно управлять.

Можно установить еще один регулятор и подключить их между собой параллельно (рис. в). Для этого в распределительную коробку следует провести по 3 провода от каждого устройства. Подобную коммутацию, похожую на проходные выключатели, делают в длинных коридорах.

Применение диммеров отличается по количеству нагрузок. Одинарный метод заключается в подключении одного прибора или объединенных в общую группу. Следующий способ управления основан на акцентных подсветках для выделения отдельных зон.

Регулируемая подсветка помещения

Технические характеристики диммера

• способность регулировать световой поток: с помощью кнопок, поворотный способ, дистанционный, сенсорный;
• регулировка мощности;
• способность отключать свет автоматическим способом;
• вероятность плавного включения или отключения света;
• регулировать яркость света;
• способность имитировать режим человеческого присутствия;
• вероятность работы с обширным диапазоном напряжения;
• вероятность запоминать, на каком уровне установлена яркость ламп;
• предохранять от возможных перегрузок и коротких замыканий;
• может функционировать при высоких и низких перепадах температуры.

Принцип действия широтно-импульсных модуляторов

Поскольку широтно-импульсные модуляторы сегодня применяются для регулирования светодиодных лент чаще всего, рассмотрим их принцип действия более подробно.

Принцип их действия заключается в изменении продолжительности рабочей доли периода для прямоугольно импульсного тока, а также длительности его подачи на изделие. Эти параметры определяются относительно нулевого уровня. Подразумевается доля периода, когда наблюдается максимальное напряжение. Этот параметр называется широтой. Его изменения происходят в диапазоне от 0 до 100%, вызывая характерные изменения в значении имеющегося напряжения источника света.

Обратите внимание! В данной ситуации выходной ток сохраняет свою стабильность, причем на самом оптимальном уровне.

При этом спектральный состав светового потока не подлежит изменениям, а рассеиваемая мощность будет удерживаться в области номинальных значений. Стоит отметить, что потери самого диммера в ходе работы в импульсном режиме остаются минимальными. Также необходимо знать, что такие регуляторы наилучшим образом подходят для подключения компьютерного и цифрового способа управления уровнем освещенности. К недостаткам подобных моделей можно отнести повышенное мерцание. Оно характерно для дешевых устройств. Такое явление может возникать даже при незначительных уровнях яркости и оно вредно для глаз. Длительное наблюдение за таким световым эффектом способно привести к разным негативным последствиям:

• появлению неприятных зрительных ощущений;
• развитию головных болей;
• повышению усталости;
• падению внимания и остроты зрения.

Чтобы избежать столь негативного воздействия на свой организм, необходимо отдавать предпочтение более качественным и дорогим моделям.