Arco-systems.ru

Журнал Арко Системс
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Регулировка тока для светодиода

Регулировка яркости светодиодов с помощью диммеров

Светодиоды – уникальный пример развития технологий, стремительно вошедших в быт обычных потребителей. Имея огромное количество преимуществ в сравнении с более старыми аналогами, они обладают также и определенной конструктивной особенностью – с помощью специальных устройств вручную и автоматически в приборах со светодиодами можно регулировать яркость получаемого света.

Это свойство сразу же по достоинству оценило большинство потребителей, приспособив светодиоды для освещения в самых разнообразных местах. Адаптация света под текущие нужды значительно повысила популярность и без того известных приборов. В данной статье мы рассмотрим особенности строения светодиодов, которые дают возможность регулировки яркости, а также разберемся со специальными устройствами, с помощью которых реализуется такая функция.

Светодиоды представляют собой маленькие полупроводники, которые изготавливаются из кремния. При пропускании определенного количества тока через такой полупроводник кремний начинает излучать свет. Механизм изменения яркости заключается в подаче различной силы тока на полупроводник и регулировке его с помощью специального оборудования. В определенном диапазоне при меньшей силе тока и светодиоды начинают светить слабее, при максимально возможном токе – светят в полную силу.

  1. Регулятор яркости светодиодов
  2. Схема подключения диммера к светодиодной ленте
  3. Преимущества и недостатки различных видов
  4. Заключение

Необходимость в регуляторах яркости

Теперь разберем вопрос немного подробнее, узнаем, зачем нужна регулировка яркости, и как можно по-другому управлять яркостью светодиодов.

  • Самый известный случай, когда необходим регулятор яркости для нескольких светодиодов, связан с освещением жилого помещения. Мы привыкли управлять яркостью света: делать его мягче в вечернее время, включать на всю мощность во время работы, подсвечивать отдельные предметы и участки комнаты.
  • Регулировать яркость необходимо и в более сложных приборах, таких как мониторы телевизоров и ноутбуков. Без нее не обходятся автомобильные фары и карманные фонарики.
  • Регулировка яркости позволяет экономить нам электроэнергию, если речь идет о мощных потребителях.
  • Зная правила регулировки, можно создать автоматическое или дистанционное управление светом, что очень удобно.

В некоторых приборах просто уменьшать значение тока, увеличивая сопротивление, нельзя, поскольку это может привести к изменению белого цвета на зеленоватый. К тому же увеличение сопротивления приводит к нежелательному повышенному выделению тепла.

Необходимые материалы и инструменты

Для того, чтобы собрать самодельный драйвер, потребуются:

  • Паяльник мощностью 25-40 Вт. Можно использовать и большей мощности, но при этом возрастает опасность перегрева элементов и выхода их из строя. Лучше всего использовать паяльник с керамическим нагревателем и необгораемым жалом, т.к. обычное медное жало довольно быстро окисляется, и его приходится чистить.
  • Флюс для пайки (канифоль, глицерин, ФКЭТ, и т.д.). Желательно использовать именно нейтральный флюс, — в отличие от активных флюсов (ортофосфорная и соляная кислоты, хлористый цинк и др.), он со временем не окисляет контакты и менее токсичен. Вне зависимости от используемого флюса после сборки устройства его лучше отмыть с помощью спирта. Для активных флюсов эта процедура является обязательной, для нейтральных — в меньшей степени.
  • Припой. Наиболее распространенным является легкоплавкий оловянно-свинцовый припой ПОС-61. Бессвинцовые припои менее вредны при вдыхании паров во время пайки, но обладают более высокой температурой плавления при меньшей текучести и склонностью к деградации шва со временем.
  • Небольшие плоскогубцы для сгибания выводов.
  • Кусачки или бокорезы для обкусывания длинных концов выводов и проводов.
  • Монтажные провода в изоляции. Лучше всего подойдут многожильные медные провода сечением от 0.35 до 1 мм2.
  • Мультиметр для контроля напряжения в узловых точках.
  • Изолента или термоусадочная трубка.
  • Небольшая макетная плата из стеклотекстолита. Достаточно будет платы размерами 60х40 мм.
Читать еще:  Чем соединять провода компьютерного кабеля

Макетная плата из текстолита для быстрого монтажа

ШИМ-регулировка

При методе ШИМ-регулировки ток через светодиод пропускается на короткие периоды времени. Частота этих циклов запуска-перезапуска тока должна превышать частоту, детектируемую человеческим глазом, чтобы предотвратить эффект мерцания. Обычно используют частоту около 200 Гц или выше. Яркость светодиода в этом случае пропорциональна рабочему циклу сигнала регулировки в соответствии с формулой:

IDIM-LED = DDIM ILED,

где IDIM-LED — средний ток светодиода, DDIM — рабочий цикл сигнала регулировки, ILED — номинальный ток светодиода, который устанавливается резистором RSNS, как показано на рисунке 3.

Рис. 3. 2-проводная ШИМ-регулировка

Управление драйвером светодиода с помощью ШИМ-сигнала

Многие современные драйверы светодиодов оборудованы специальным выводом ШИМ-регулировки (DIM), на который можно подавать ШИМ-сигнал с широким диапазоном частот и амплитуд, что обеспечивает простое сопряжение с внешней логикой. Сигнал, подаваемый на вывод DIM, отключает лишь выход схемы, оставляя внутренние блоки в работающем состоянии, чтобы предотвратить задержку запуска микросхемы. Можно также использовать вывод разрешения выхода и другие логические функции микросхемы.

2-проводная ШИМ-регулировка

2-проводная ШИМ-регулировка — это популярный метод, используемый в системах внутреннего освещения автомобиля. Поскольку VIN модулируется на уровне ниже 70% от VIN-NOMINAL, вывод VINS (см. рис. 3) детектирует изменение напряжения и преобразует входной ШИМ-сигнал в соответствующий ШИМ-сигнал на выходе. Недостатком такого метода является то, что источник питания преобразователя должен содержать схему, формирующую ШИМ-сигнал на своем DC-выходе.

Быстрое ШИМ-регулирование с помощью шунтирующего устройства

Из-за задержки выключения и запуска выхода преобразователя имеются ограничения на частоту ШИМ-сигнала регулировки и диапазон рабочих циклов. Чтобы уменьшить эту задержку, параллельно светодиоду или цепочке светодиодов можно включить внешний шунтирующий компонент, такой как FET, чтобы обеспечить путь для выходного тока преобразователя, минуя светодиод, как показано на рисунке 4.

Читать еще:  Merten розетка с подсветкой

Рис. 4. Быстрая ШИМ-регулировка яркости

Ток в катушке индуктивности не исчезает во время отключения светодиода, что исключает длительную задержку его нарастания и спада. Время задержки определяется теперь минимальным временем нарастания и спада сигнала шунтирующего прибора. На рисунке 4 показана микросхема LM3406 с шунтирующим FET, а на рисунке 5 сравнивается задержка включения/выключения светодиода при использовании вывода DIM и шунтирующего FET. Эти измерения были выполнены при выходной емкости 10 нФ с использованием в качестве шунтирующего FET транзистора Si3458.

Рис. 5. Сравнение задержки включения при использовании вывода DIM и шунтирующего FET

При шунтировании тока светодиода в случае использования импульсных преобразователей следует соблюдать меры предосторожности из-за возможных выбросов выходного тока при включении FET. Семейство драйверов светодиодов LM340x представляет собой преобразователи с контролируемым временем включения, в которых не наблюдается выбросов тока. Номинал выходной емкости на светодиоде должен быть малым, чтобы обеспечить максимальную скорость переключения.

Недостатком схемы быстрой регулировки яркости являются потери эффективности. Когда шунтирующий прибор включен, рассеиваемая мощность, равная VSHUNT DEVICE ILED, теряется в виде тепла. Использование FET с низким значением Rds(on) позволяет минимизировать потери эффективности.

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.
Читать еще:  Lc5910 как уменьшить ток подсветки

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

DALI

Цифровой протокол, поддерживаемый большинством производителей профессионального осветительного оборудования. Его главное преимущество — это цифровая шина, объединяющая все диммируемые светодиодные светильники в единую систему. Включение, выключение и регулировка яркости осуществляются за счёт сигнальных команд, а не за счёт размыкания питающей цепи. Такой подход позволяет в любое время переназначать, какой выключатель за какой светильник отвечает.

Но самым главным преимуществом цифрового протокола DALI является возможность программирования сцен с их последующим сохранением в памяти. Это полностью переворачивает представление об управлении освещением. Обычная клавиша выключателя может теперь не просто управлять светильником, а задавать режим работы для целой группы.

Из недостатков протокола DALI можно выделить разве что высокую стоимость и необходимость предварительной настройки системы управления.

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.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector