Регулируем яркость светодиодной ленты через диммер

Диммер для светодиодной ленты (он же светорегулятор) используется для регулировки яркости светодиодного освещения за счет изменения подаваемого напряжения или тока (в зависимости от способа). С его помощью можно в любой момент «приглушить» свет в помещении или сделать его очень ярким буквально одним нажатием кнопки.

Регулятор позволяет продлить срок службы светодиодной ленты, поскольку снижение интенсивности светового потока не дает светодиодам перегреваться, а ведь именно перегрев негативно влияет на продолжительность работы любых led-светильников.

Диммеры, используемые для ламп накаливания (статья про диммеры для led-ламп), не подходят для светодиодных лент из-за разного принципа работы.

Любой диммер подключается между самим светильником (лентой) и блоком питания. При этом нужно обязательно учитывать номинальное напряжение прибора – если блок питания рассчитан на 24в (или любое другое напряжение), с ним нельзя использовать диммер на 12в.

Кстати, самыми «популярными» в быту и наиболее широко используемыми считаются диммеры на 12 вольт, именно они используются для регулировки яркости светодиодных лент.

По способу управления диммеры подразделяются на:

• Поворотные – самая простая модель, ничего лишнего. Регулировка яркости освещения производится путем поворота ручки.
• Поворотно-нажимные – включаются нажатием на ручку, яркость регулируется ее вращением.
• Клавишные – внешне напоминают обычный выключатель. Простое нажатие включает свет, удержание кнопки регулирует яркость.
• Сенсорные диммеры не имеют в своей конструкции движущихся деталей, вместо них установлена сенсорная панель. В остальном принцип действия такого прибора особо ничем не отличается от более простых моделей.
• С дистанционным управлением – регулировка осуществляется при помощи пульта.

Практически все регуляторы просты и удобны в эксплуатации, не имеют серьезных недостатков, но как и многие электроприборы, не выносят перегрева и скачков напряжения в сети. Некоторые старые модели могут создавать электромагнитные помехи, в том числе мешать работе радио (у современных светорегуляторов этого недостатка нет).

Разновидностей диммеров выпускается великое множество. При желании такое устройство можно подобрать под любые задачи и потребности. В этой статье мы коротко расскажем лишь о некоторых популярных видах.

1. Мини-диммеры отличаются компактными размерами и небольшим весом. При этом могут быть с кнопочным, сенсорным или дистанционным управлением.
2. Диммеры с аудио-входом позволяют не просто регулировать яркость света, но даже создавать эффект цветомузыки в автоматическом режиме.
3. Диммеры для rgb-ленты. Rgb-лента отличается от обычной (монохромной) светодиодной «многоцветностью», то есть, такая лента содержит красные (red), зеленые (green) и синие (blue) диоды, что позволяет создавать различные цветовые эффекты. Ниже приводится простейшая схема подключения rgb-ленты к сети 220 вольт.

На симисторе

Для начало рассмотрим схему светорегулятора, работающего от сети 220 Вольт. Данный тип устройств работает по принципу фазового смещения открывания силового ключа. Сердцем диммера является RC цепочка. Узел формирования управляющего импульса, в качестве которого выступает симметричный динистор. И собственно, сам силовой ключ, управляющий нагрузкой — симистор.

Рассмотрим работу схемы. Резисторы R1 и R2 образуют делитель напряжения. Так как R1 является переменным, то с его помощью меняется напряжение в цепочке R2C1. Динистор DB3 включен в точку между ними и при достижении напряжения порога его открывания на конденсаторе C1 он срабатывает и подает импульс на силовой ключ — симистор VS1. Он открывается и пропускает через себя ток, тем самым на выходе мы получаем напряжение. От положения регулятора зависит, какая часть волны пойдет на лампу. Чем быстрее заряжается конденсатор, тем быстрее открывается ключ, и большая часть волны и мощности пойдет на нагрузку. Таким образом, схема буквально отрезает часть синусоиды. Ниже представлен график работы устройства.

Значение (t*) — это время, за которое конденсатор заряжается до порога открывания силового элемента. Эта схема диммера проста и легко повторяется на практике. Лучше всего она работает на лампах накаливания, из-за того что спираль в лампе имеет инертность, а вот со светодиодными и иными лампами могут возникнуть проблемы, поэтому необходимо перед окончательной установкой проверить работоспособность схемы конкретно на ваших потребителях. Рекомендуем просмотреть предоставленное ниже видео, в котором наглядно показывается, как сделать светорегулятор на симисторе:

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.

Принципиальная схема устройства

Рассмотрим схему, предназначенную для управления светодиодными лампами (рис. 2).

Длительность периода колебаний задается генератором, выполненным на резисторе R1 и конденсаторе С1. Разряд и заряд конденсатора С1 происходит по разным цепям, разделенным диодами VD1 и VD2. Если перемещать ползунок резистора R1 вверх, уменьшится длительность разряда и увеличится время заряда конденсатора С1. А это значит, что при изменении положения движка резистора R1 будет меняться только скважность импульсов на выходе 3 таймера DA1 и, соответственно, интервал между включением и отключением нагрузки.

Поскольку максимальный ток на выходе микросхемы NE555 не превышает 0,2 А, управлять мощной нагрузкой, которой являются светодиодные лампы (ленты) следует через усилитель мощности, выполненный на полевом транзисторе.

В данной конструкции использован полевой транзистор с индуцированным каналом п-типа, например 2SK1505, 2SK1946, или любой другой с допустимым прямым током нагрузки, в 1,5-2 раза превышающим максимальный суммарный ток нагрузки, подключенной к диммеру.

Транзистор следует установить на теплоотвод, если мощность нагрузки превышает 1 А. Площадь теплоотвода должна соответствовать мощности, рассеиваемой на транзисторе.

При обращении с полевым транзистором следует иметь в виду, что он весьма чувствителен к статическому электричеству. Даже слабого статического разряда бывает достаточно, чтобы необратимо испортить транзистор. Поэтому перед монтажом все электроды полевого транзистора следует закоротить, например, алюминиевой фольгой (фото 1) или оголённым медным проводом.

Заключение

Несмотря на то, что светодиоды являются самыми современными световыми приборами на текущий момент, их возможности можно значительно расширить, применяя диммеры для управления яркостью светодиодной ленты. Разнообразие методов регулировки выходного тока позволяет подобрать устройство под свои нужды, организовав красивое и удобное освещение.

Диммеры, управляемые с помощью компьютера, нашли широкое применение в системах «умный дом» – плавное включение и выключение света при проходе через помещения, создание эффекта присутствия, дополнение интерьера сложными переходами и переливами цветов и их оттенков.

Современные производители уже начали изготовление диммеров, которые подходят для различных источников света, при этом в них отсутствуют вышеописанные недостатки – они не создают помех, эффективно рассеивают тепло, не вызывают мерцания светодиодов и лампочек, уменьшив вредное воздействие на глаза.

Самостоятельная установка регулятора

Установку диммера для светодиодных ламп 220 В можно выполнить самостоятельно. Мастер должен иметь минимальные знания в области электроприборов и соблюдать технику безопасности.

Пошаговый алгоритм установки:

• Отключение электричества в доме. Проверка наличия напряжения с помощью индикатора.
• Изучение схемы диммера.
• Ослабление болтов, установка контактов регулятора в разъемы цепи. Важно не перепутать провода и соблюдать их маркировку. Обычно белый – это фаза, а синий подключается к нагрузке.
• Зажатие болтов после установки для обеспечения хорошего контакта.
• Установка диммера в подрозетник.
• Монтаж защитного корпуса и кнопки.

После можно включать электричество и тестировать собранную систему. По плавному изменению подсветки можно судить, что сборка проведена корректно.

Монтаж может незначительно отличаться для разных типов диммеров и устройств от разных фирм. Обязательно следует читать инструкцию, идущую в комплекции.

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.

Изменение яркости светодиодов или Контроллер своими руками

Сегодня мы постараемся сделать контроллер, который будет регулировать яркость светодиода. Материалы для данного теста были взяты с сайта led22.ru из статьи «Светодиоды для авто своими руками».

Сегодня мы постараемся сделать контроллер, который будет регулировать яркость светодиода. Материалы для данного теста были взяты с сайта led22.ru из статьи «Светодиоды для авто своими руками». 2 основные детали, используемые в даннном эксперименте — стабилизатор тока LM317 и переменный резистор. Их можно увидеть на фотографии ниже. Отличие нашего эксперимента от приведенного в оригинальной статье — мы так и оcтавили переменный резистор для регулироваки света светодиода. В магазине радиодеталей (не самом дешевом, но всем очень известном) мы приобрели данные детали за 120 рублей (стабилизатор — 30р, резистор — 90р). Здесь хочется отметить, что резистор российского производства «тембр», обладающий максимальным сопротивлением в 1кОм.

Схема подключения: на правую ножку стабилизатора тока LM317 подается «плюс» от блока питания 12V. К левой и средней ножкам поключается резистор переменного тока. Так же, к левой ножке подключается плюсовая ножка светодиода. Минусовой провод от блока питания подключается к минусовой ножке светодиода.

Получается, что ток, проходя через Lm317, уменьшается до величины, заданной сопротивлением переменного резистора.

На практике решено было припаять стабилизатор прямо на резистор. Сделано это в первую очередь для отведения тепла от стабилизатора. Теперь он будет нагреваться вместе с резистором. На резисторе у нас расположено 3 контакта. Мы используем центральный и крайний. Какой имеено крайний использовать — для нас не важно. В зависимости от выбора, в одном случае при повороте ручки по часовой стрелке яркость будет увеличиваться, в противоположном случае — уменьшаться. Если подключить крайние контакты, сопротивление будет постоянно 1 кОм.

Припаиваем провода, как на схеме. К коричневому проводу будет подходить «плюс» от блока питания, синий — «плюс» к светодиоду. При пайке специально оставляем побольше олова, чтобы была лучше теплопередача.

И напоследок одеваем термоусадку, чтобы исключить возможность короткого замыкания. Теперь можно пробовать.

Для первого теста мы используем светодиоды:

1) Epistar 1W, рабочее напряжение — 4V (в нижней части следующей фотографии).

2) Плоский диод с тремя чипами, рабочее напряжение — 9V (в верхней части следующей фотографии).

Результаты (можно увидеть в следующем ролике) не могут не радовать: ни один диод не сгорел, яркость регулируется плавно от минимума до максимума. Для питания полупроводника основное значение имеет ток питания, а не напряжение (ток растет экспоненциально относительно напряжения, при повышении напряжения резко повышается вероятность «сжечь» светодиод.

После чего проводится тест со светодиодными модулями на 12V. И на них наш контроллер отрабатывает без проблем. Именно этого мы и добивались.

На микросхеме

В диммере, собранном на микросхеме, изменение величины напряжения происходит для потребителей на 12В – светодиодных лент, люминесцентных лам и прочего оборудования. Один из вариантов схемы приведен на рисунке ниже.

Схема диммера на микросхеме

Как видите, управление может осуществляться и за счет датчика, подключенного к выводу 2, и посредством регулируемого резистора VR1.

Микросхема с вывода 3 выдает управляющий сигнал через сопротивление R2 на базу транзистора VT1. Изменяя величину напряжения переменным резистором VR1, на выходе 3 микросхемы изменяется уровень потенциала, который увеличивает или уменьшает пропускную способность транзистора. При этом меняется и яркость светодиодов, если управление происходит светодиодными светильниками.