Toute la vérité sur la gradation des lumières LED: gradateurs, pilotes et théorie

Le réglage de la luminosité des sources de lumière est utilisé pour créer un éclairage confortable d'une pièce ou d'un lieu de travail. En ajustant la luminosité, il est possible de disposer plusieurs circuits qui sont activés par des interrupteurs individuels. Dans ce cas, vous obtiendrez un changement progressif d'éclairage, ainsi que des lampes lumineuses et éteintes distinctes, ce qui peut entraîner des inconvénients.

Les solutions de conception élégantes et pertinentes incluent un réglage en douceur de l'éclairage global, à condition que toutes les lampes soient allumées. Cela vous permet de créer à la fois un cadre intime pour la détente et lumineux pour les célébrations ou pour travailler avec de petits détails.

Auparavant, lorsque les principales sources lumineuses étaient des lampes à incandescence et des projecteurs avec des lampes halogènes, il n'y avait aucun problème de réglage. A été utilisé gradateur 220V régulier sur triac (ou thyristors). Ce qui était généralement sous la forme d'un interrupteur, avec un bouton rotatif au lieu de touches.

Avec l'avènement des économies d'énergie (lampes fluorescentes compactes), puis des LED, cette approche est devenue impossible. Récemment, la grande majorité des sources lumineuses sont des lampes à LED et des ampoules, et les lampes à incandescence sont interdites à des fins d'éclairage dans de nombreux pays.

Il est intéressant de noter que sur l'emballage des lampes à incandescence domestiques, ils indiquent maintenant quelque chose comme: «Radiateur électrique».

Dans cet article, vous découvrirez le principe du contrôle de la luminosité des LED, ainsi que son aspect pratique.

Théorie

Tout diode semi-conductrice - Il s'agit d'un appareil électronique qui transmet le courant dans une seule direction. Dans ce cas, le flux de courant n'a pas de dépendance linéaire sur la tension appliquée; il ressemble plutôt à une branche de parabole. Cela signifie que lorsque vous appliquez une petite tension à la LED, le courant ne circule pas.

Le courant ne le traverse que lorsque la tension sur la diode dépasse une valeur seuil. Pour les diodes redresseurs ordinaires, elle varie de 0,3 V à 0,8 V selon le matériau dont la diode est constituée. Les diodes au silicium supposent environ 0,7 V, le germanium 0,3 V. Diodes Schottky de l'ordre de 0,3V.

LED ne faisait pas exception. La tension de seuil de la LED blanche est d'environ 3V, en général cela dépend du semi-conducteur à partir duquel elle est fabriquée, la couleur de sa lueur en dépend. Ainsi, la tension sur la LED rouge est d'environ 1,7 V. Lorsque cette tension est atteinte, le courant circule et la LED s'allume. Ci-dessous, vous voyez la caractéristique courant-tension de la LED.

La luminosité de la LED dépend de la force du courant qui la traverse. Cela se reflète dans le graphique ci-dessous.

La luminosité d'une LED théorique idéale dépend linéairement du courant, mais en réalité les choses sont quelque peu différentes. Cela est dû à la résistance différentielle de la diode et à sa perte de chaleur.

Il s'ensuit:

Une LED est un appareil alimenté par le courant et non par la tension. En conséquence, pour régler sa luminosité, vous devez modifier la force actuelle.

Bien sûr, l'intensité du courant dépend de la tension appliquée, mais comme vous pouvez en juger par le premier graphique, même un léger changement de tension conduit à une augmentation incommensurable du courant.

Par conséquent, régler la luminosité avec un simple rhéostat est un exercice futile. Dans un tel schéma, lorsque la résistance du rhéostat diminue, la LED s'allume soudainement, et après que sa luminosité augmente légèrement, puis, avec une tension appliquée excessive, elle commence à devenir très chaude et à échouer.

De là vient la tâche: Ajustez le courant à une certaine valeur de tension avec un léger changement.

Façons de contrôler la luminosité des LED: régulateurs linéaires "analogiques"

La première chose qui me vient à l'esprit est d'utiliser un transistor bipolaire, car son courant de sortie (collecteur) dépend du courant d'entrée (base) inclus dans le circuit collecteur général. Nous avons déjà considéré leur travail. dans un grand article sur les transistors bipolaires.

Principe de fonctionnement:

Vous modifiez le courant de base en modifiant la chute de tension à la jonction émetteur-base à l'aide du potentiomètre R2, les résistances R1 et R3 sont nécessaires pour limiter le courant avec le transistor ouvert maximum calculé en fonction de la formule:

R = (U alimentation-U baisse sur les LEDs-U baisse sur le transistor) / I s'allume.

J'ai vérifié ce circuit, il régule assez bien le courant à travers les LED et la luminosité de la lumière, mais il y a un degré notable de pas à certaines positions du potentiomètre, probablement dû au fait que le potentiomètre était logarithmique, et peut-être dû au fait que toute jonction pn du transistor est la même diode avec le même CVC.

Le circuit de stabilisation actuel est meilleur pour cette tâche. sur stabilisateur réglable LM317, bien qu'il soit plus souvent utilisé comme stabilisateur de tension.

Il peut également être utilisé pour obtenir un courant fixe à tension constante. Cela est particulièrement utile lors de la connexion des LED au réseau embarqué de la voiture, où la tension dans le réseau avec le moteur éteint est d'environ 11,7-12 V, et lorsqu'elle est terminée, elle atteint 14,7 V, la différence est supérieure à 10%. Fonctionne également très bien lorsqu'il est alimenté par une alimentation.

Le calcul du courant de sortie est assez simple:

Il s'avère une solution assez compacte:

Cette méthode ne diffère pas par son rendement élevé, elle dépend de la différence de tension entre l'entrée du stabilisateur et sa sortie. Toutes les tensions "grillent" sur le LM-ke. Les pertes de puissance sont déterminées par la formule:

P = Uin-Uout / I

Pour augmenter l'efficacité du contrôleur, une approche radicalement différente est nécessaire - un contrôleur d'impulsions ou un contrôleur PWM.

Façons de régler la luminosité: réglage PWM

PWM signifie Pulse Width Modulation. Il est basé sur l'activation et la désactivation de la puissance de charge à grande vitesse. Ainsi, nous obtenons un changement de courant à travers la LED, car chaque fois qu'elle reçoit la pleine tension nécessaire pour l'ouvrir. Il s'allume et s'éteint rapidement à pleine luminosité, mais en raison de l'inertie de la vision, nous ne le remarquons pas et cela ressemble à une diminution de la luminosité.

Avec cette approche, la source lumineuse peut produire des ondulations, il n'est pas recommandé d'utiliser des sources lumineuses avec des ondulations de plus de 10%. Les valeurs détaillées pour chaque type de pièce sont décrites dans SNIP-23-05-95 (ou 2010).

Le travail sous lumière pulsée provoque une fatigue accrue, des maux de tête et peut également provoquer un effet stroboscopique lorsque les pièces en rotation semblent immobiles. C'est inacceptable lorsque vous travaillez sur des tours, avec des perceuses et d'autres choses.

Il existe un grand nombre de circuits et d'options pour l'exécution des contrôleurs PWM, donc tous sont inutiles à énumérer. L'option la plus simple consiste à assembler un contrôleur PWM basé sur la puce de minuterie NE555. Ceci est une puce populaire. Ci-dessous, vous voyez un schéma d'un tel gradateur LED:

Mais en fait, il s'agit d'un seul et même circuit, la différence est qu'un transistor de puissance est exclu ici et qu'il convient pour régler 1-2 LED de faible puissance avec un courant de quelques dizaines de milliampères. En outre, un stabilisateur de tension pour la puce 555 en est exclu.

Comment régler la luminosité des lampes LED 220V

La réponse à cette question est simple: ampoules led ordinaires pratiquement non réglementé - c.-à-d. aucun moyen. Pour ce faire, des lampes LED dimmables spéciales sont vendues, cela est écrit sur l'emballage ou l'icône du gradateur est dessinée.

GAUSS propose peut-être la plus large gamme de lampes à LED à intensité variable - différentes formes, conceptions et socles.

Pourquoi il est impossible de dimmer les lampes LED 220V

Le fait est que le circuit d'alimentation des lampes LED conventionnelles est construit soit sur la base d'une alimentation ballast (condensateur). Ou sur le schéma convertisseur abaisseur pulsé le plus simple du premier type. Les gradateurs 220V, à leur tour, ajustent simplement la valeur de tension effective.

Il y a de tels gradateurs sur le devant du travail:

1. Gradateurs coupant le bord d'attaque de la demi-onde (bord d'attaque). Ce sont ces régimes que l'on retrouve le plus souvent dans les régulateurs des ménages. Voici un graphique de leur tension de sortie:

2. Gradateurs coupant le bord de fuite de la demi-onde (Falling Edge). Diverses sources affirment que ces régulateurs fonctionnent mieux avec des lampes à LED conventionnelles et à intensité variable. Mais ils sont beaucoup moins courants.

Il s'ensuit:

Les lampes LED conventionnelles ne changeront pratiquement pas la luminosité avec un tel gradateur, en plus, cela peut accélérer leur défaillance. L'effet est le même que dans le circuit rhéostat montré dans la section précédente de l'article.

Il convient de noter que la plupart des lampes LED réglables bon marché se comportent exactement de la même manière que les lampes ordinaires, mais elles coûtent plus cher.

Réglage de la luminosité des lampes LED - une solution 12V rationnelle

Les lampes LED 12V sont largement distribuées dans la base des spots, par exemple G4, GX57, G5.3 et d'autres. Le fait est que souvent, dans ces lampes, il n'y a pas de schéma d'alimentation en tant que tel. Bien que certains soient installés à l'entrée pont de diodes et condensateur de filtragemais cela n'affecte pas la possibilité de réglementation.

Cela signifie qu'il est possible de réguler ces ampoules à l'aide du contrôleur PWM.

De la même manière que le réglage de la luminosité Bande LED. La version la plus simple du régulateur, comme ici sur le câblage, dans les magasins, ils sont généralement appelés: "Gradateur 12-24V pour bande LED".

Ils résistent, selon le modèle, à environ 10 ampères. Si vous devez utiliser une belle forme, c'est-à-dire Si au lieu d'utiliser un interrupteur conventionnel, vous pouvez trouver en vente de tels gradateurs 12V tactiles ou des options avec un bouton rotatif.

Voici un exemple d'utilisation d'une telle solution:

Précédemment appliqué Lampes halogènes 12V ils étaient alimentés par des transformateurs électroniques, et c'était une excellente solution. 12 volts est une tension sûre. Pour alimenter ces lampes sur un transformateur électronique 12V ne fonctionne pas, vous avez besoin d'une alimentation pour les bandes LED. En principe, il s'agit de la modification de l'éclairage des lampes halogènes aux lampes LED.

Conclusion

La solution la plus raisonnable pour réguler la luminosité de l'éclairage LED est d'utiliser des lampes 12V ou des bandes LED. Lorsque la luminosité diminue, la lumière peut scintiller, pour cela, vous pouvez essayer d'utiliser un pilote différent, et si vous faites un contrôleur PWM de vos propres mains, augmentez la fréquence PWM.