Celá pravda o stmívání LED světel: stmívače, ovladače a teorie

Úprava jasu světelných zdrojů slouží k vytvoření pohodlného osvětlení místnosti nebo pracoviště. Nastavením jasu je možné uspořádat několik obvodů, které jsou zapnuty jednotlivými spínači. V tomto případě získáte postupnou změnu osvětlení, jakož i oddělené světelné a vypnuté žárovky, což může způsobit nepříjemnosti.

Stylová a relevantní konstrukční řešení zahrnují plynulé nastavení celkového osvětlení, pokud jsou všechny žárovky rozsvíceny. To vám umožní vytvořit intimní prostředí pro relaxaci a jasné pro oslavy nebo práci s malými detaily.

Dříve, když hlavními zdroji světla byly žárovky a bodová světla s halogenovými žárovkami, nebyly problémy s nastavením. Byl použit běžný stmívač 220V na triaku (nebo tyristory). Což bylo obvykle ve formě spínače, s otočným knoflíkem místo kláves.

S příchodem úspory energie (kompaktní zářivky) a poté LED diod byl tento přístup nemožný. V poslední době je velká většina světelných zdrojů LED žárovky a žárovky a žárovky jsou v mnoha zemích zakázány pro účely osvětlení.

Je zajímavé, že na obalech z domácích žárovek nyní označují něco jako: „Elektrický tepelný radiátor“.

V tomto článku se dozvíte o principu ovládání jasu LED a také o tom, jak to vypadá v praxi.

Teorie

Jakékoli polovodičová dioda - Jedná se o elektronické zařízení, které přenáší proud jedním směrem. V tomto případě tok proudu nemá lineární závislost na použitém napětí, spíše se podobá větvi paraboly. To znamená, že při použití malého napětí na LED nebude proud protékat.

Proud protéká pouze tehdy, když napětí na diodě překročí prahovou hodnotu. U běžných usměrňovacích diod se pohybuje od 0,3 V do 0,8 V v závislosti na materiálu, z něhož je dioda vyrobena. Křemíkové diody předpokládají asi 0,7 V, germanium 0,3 V. Schottkyho diody řádově 0,3V.

LED nebyla výjimkou. Prahové napětí bílé LED je asi 3V, obecně to záleží na polovodiči, ze kterého je vyrobena, barva záře závisí na tom. Napětí na červené LED je tedy asi 1,7 V. Když je tohoto napětí dosaženo, proud bude proudit a LED se rozsvítí. Níže vidíte charakteristiku proudového napětí LED.

Jas LED závisí na síle proudu, který prochází. To se odráží v níže uvedeném grafu.

Jas ideální teoretické LED diody je lineárně závislý na proudu, ale ve skutečnosti jsou věci poněkud odlišné. Důvodem je rozdílný odpor diody a její tepelné ztráty.

Z toho vyplývá:

LED je zařízení, které je napájeno proudem, nikoli napětím. Proto, abyste mohli upravit jeho jas, musíte změnit aktuální sílu.

Síla proudu samozřejmě závisí na použitém napětí, ale jak můžete posoudit z prvního grafu, i malá změna napětí vede k nepřiměřenému nárůstu proudu.

Nastavení jasu pomocí jednoduchého reostatu je proto marné cvičení. V takovém schématu, když se odpor reostatu sníží, LED se najednou rozsvítí a poté, co se jeho jas mírně zvýší, pak se při nadměrném přiváděném napětí začne velmi zahřívat a selhat.

Odtud pochází úkol: S mírnou změnou nastavte proud na určitou hodnotu napětí.

Způsoby řízení jasu LED: lineární „analogové“ regulátory

První věc, která přijde na mysl, je použití bipolárního tranzistoru, protože jeho výstupní proud (kolektor) závisí na vstupním proudu (základně) obsaženém v obecném kolektorovém obvodu. Jejich práci jsme již zvážili. ve velkém článku o bipolárních tranzistorech.

Princip činnosti:

Základní proud změníte změnou úbytku napětí na křižovatce emitor-báze pomocí potenciometru R2, rezistory R1 a R3 jsou potřebné k omezení proudu maximálním otevřeným tranzistorem vypočteným podle vzorce:

R = (pokles U napájení-U na LED-U pokles na tranzistor) / I světlo.

Zkontroloval jsem tento obvod, docela dobře reguluje proud pomocí LED a jasu světla, ale v určitých polohách potenciometru je patrný stupeň krokování, možná kvůli skutečnosti, že potenciometr byl logaritmický a možná kvůli skutečnosti, že jakékoli pn spojení tranzistoru je stejné dioda se stejným CVC.

Okruh stabilizátoru proudu je pro tento úkol lepší. na nastavitelném stabilizátoru LM317, ačkoli se častěji používá jako stabilizátor napětí.

Může být také použit k získání stálého proudu při konstantním napětí. To je zvláště užitečné při připojování LED diod k palubní síti automobilu, kde napětí v síti s vypnutým motorem je asi 11,7-12V, a při navinutí dosahuje 14,7V, rozdíl je více než 10%. Funguje také skvěle, když je napájen ze zdroje napájení.

Výpočet výstupního proudu je poměrně jednoduchý:

Ukázalo se to celkem kompaktní řešení:

Tato metoda se neliší ve vysoké účinnosti, záleží na rozdílu napětí mezi vstupem stabilizátoru a jeho výstupem. Veškeré napětí „shoří“ na LM-ke. Ztráty energie jsou určeny vzorcem:

P = Uin-Uout / I

Ke zvýšení účinnosti regulátoru je třeba radikálně odlišného přístupu - pulzního regulátoru nebo PWM regulátoru.

Způsoby úpravy jasu: Nastavení PWM

PWM znamená Pulse Width Modulation. Je založeno na zapnutí a vypnutí zátěže při vysoké rychlosti. Tímto způsobem dostaneme změnu proudu prostřednictvím LED, protože pokaždé, když obdrží plné napětí potřebné k jeho otevření. Rychle se zapíná a vypíná při plném jasu, ale díky setrvačnosti naší vize si toho nevšimneme a vypadá to jako pokles jasu.

S tímto přístupem může světelný zdroj vytvářet vlnky, nedoporučuje se používat světelné zdroje s vlnovkami více než 10%. Podrobné hodnoty pro každý typ místnosti jsou popsány v SNIP-23-05-95 (nebo 2010).

Práce pod pulzujícím světlem způsobuje zvýšenou únavu, bolesti hlavy a může také způsobit stroboskopický efekt, když rotující součásti vypadají nehybně. To je nepřijatelné při práci na soustruzích, při vrtání a dalších věcech.

Existuje spousta obvodů a možností pro provádění PWM regulátorů, takže nemá smysl je všechny vyjmenovat. Nejjednodušší možností je sestavení PWM ovladače založené na časovacím čipu NE555. Toto je populární čip. Níže vidíte schéma takového stmívače LED:

Ve skutečnosti se však jedná o jeden a tentýž obvod, rozdíl je v tom, že je zde vyloučen výkonový tranzistor a je vhodný pro seřízení 1-2 nízkoenergetických LED s proudem několika desítek miliampérů. Rovněž je z něj vyloučen stabilizátor napětí pro čip 555.

Jak nastavit jas 220V LED žárovek

Odpověď na tuto otázku je jednoduchá: obyčejné led žárovky prakticky neregulované - tj. v žádném případě. Za tímto účelem se prodávají speciální stmívatelné LED lampy, které jsou napsány na obalu nebo je ikona stmívače vymalována.

Snad nejširší škálu stmívatelných LED lamp představuje GAUSS - v různých tvarech, vzorech a soklech.

Proč není možné stmívat 220V LED žárovky

Faktem je, že napájecí obvod konvenčních LED žárovek je budován buď na základě napájecího balastového (kondenzátorového) napájení. Nebo na diagramu nejjednodušší impulsní převodník prvního druhu. Stmívače 220 V zase jednoduše upravují efektivní hodnotu napětí.

Na přední straně práce jsou takové stmívače:

1. Stmívače řezající přední hranu půlvlny (přední hrana). Právě takové systémy se nejčastěji vyskytují v regulátorech domácnosti. Zde je graf jejich výstupního napětí:

2. Stmívače řezající zadní hranu půlvlny (Falling Edge). Různé zdroje tvrdí, že takové regulátory fungují lépe s konvenčními i stmívatelnými LED lampami. Ale jsou mnohem méně běžné.

Z toho vyplývá:

Konvenční LED lampy s takovým stmívačem prakticky nezmění jas, navíc to může urychlit jejich selhání. Účinek je stejný jako v reostatickém obvodu znázorněném v předchozí části článku.

Stojí za zmínku, že většina levných nastavitelných LED lamp se chová úplně stejně jako běžné, ale stojí víc.

Nastavení jasu LED žárovek - racionální řešení 12V

Například 12V LED žárovky jsou v základně široce distribuovány například pro bodové světlomety G4, GX57, G5.3 a další. Skutečností je, že v těchto lampách často neexistuje žádné schéma napájení jako takové. Některé jsou nainstalovány u vchodu diodový můstek a filtrační kondenzátorto však nemá vliv na možnost regulace.

To znamená, že je možné regulovat takové žárovky pomocí regulátoru PWM.

Stejně jako nastavení jasu LED pásek. Nejjednodušší verze regulátoru, například zde na elektroinstalaci, se obvykle v obchodech nazývá: „12-24V stmívač pro LED pásek“.

Odolávají v závislosti na modelu asi 10 ampérů. Pokud potřebujete použít v krásném tvaru, tj. Pokud místo použití konvenčního přepínače, pak v prodeji najdete takové dotykové 12V stmívače nebo doplňky s otočným knoflíkem.

Zde je příklad použití takového řešení:

Dříve použito 12V halogenové žárovky byly poháněny elektronickými transformátory, a to bylo skvělé řešení. 12 V je bezpečné napětí. K napájení těchto žárovek na 12V elektronickém transformátoru nefunguje, potřebujete napájecí zdroj pro LED pásky. V zásadě jde o změnu osvětlení z halogenových na LED žárovky.

Závěr

Nejrozumnějším řešením pro regulaci jasu LED osvětlení je použití 12V lamp nebo LED pásek. Když se jas sníží, může světlo blikat, proto můžete zkusit použít jiný ovladač a pokud děláte PWM ovladač vlastními rukama, zvyšte frekvenci PWM.