Hele sannheten om dimming av LED-lys: dimmere, drivere og teori

Å justere lysstyrken til lyskilder brukes til å skape komfortabel belysning av et rom eller arbeidsplass. Ved å justere lysstyrken er det mulig å arrangere flere kretsløp som er slått på med individuelle brytere. I dette tilfellet vil du få en trinnvis endring i belysningen, så vel som separate lys- og avlykter, som kan forårsake ulemper.

Stilige og relevante designløsninger inkluderer en jevn justering av den totale belysningen, forutsatt at alle lampene er tent. Dette lar deg lage både en intim setting for avslapning, og lys for feiringer eller jobbe med små detaljer.

Tidligere, når de viktigste lyskildene var glødelamper og spotlights med halogenlamper, var det ingen problemer med justering. Ble brukt vanlig 220V dimmer på triac (eller tyristorer). Som vanligvis var i form av en bryter, med en dreieknap i stedet for nøkler.

Med bruk av energisparende (kompakte lysrør) og deretter lysdioder ble denne tilnærmingen umulig. Nylig er det store flertallet av lyskilder LED-lamper og pærer, og glødelamper er forbudt for bruk i belysningsformål i mange land.

Det er interessant at de nå peker på emballasjen fra glødelampe til husholdninger som "Elektrisk varmeapparat."

I denne artikkelen vil du lære om prinsippet om å kontrollere lysstyrken på lysdioder, samt hvordan det ser ut i praksis.

teori

noen halvlederdiode - Dette er en elektronisk enhet som overfører strøm i en retning. I dette tilfellet har ikke strømmen en lineær avhengighet av den påførte spenningen, men ligner snarere på en parabolagren. Dette betyr at når du bruker en liten spenning på LED, vil ikke strømmen flyte.

Strøm flyter gjennom den bare når spenningen på dioden overstiger en terskelverdi. For vanlige likeretterdioder varierer den fra 0,3V til 0,8V, avhengig av hvilket materiale dioden er laget av. Silisiumdioder antar omtrent 0,7V, germanium 0,3V. Schottky-dioder i størrelsesorden 0,3V.

lysemitterende diode var intet unntak. Terskelspenningen til den hvite LED-en er omtrent 3V, generelt avhenger det av halvlederen den er laget av, fargen på gløden avhenger av dette. Så spenningen på den røde lysdioden er omtrent 1,7 V. Når denne spenningen er nådd, vil strømmen strømme, og lysdioden vil lyse. Nedenfor ser du strømspenningskarakteristikken til LED.

Lysstyrken på LED avhenger av styrken til strømmen gjennom den. Dette gjenspeiles i grafen nedenfor.

Lysstyrken til en ideell teoretisk LED er lineært avhengig av strømmen, men i virkeligheten er ting noe annerledes. Dette skyldes differensialmotstanden til dioden og dens varmetap.

Det følger:

En LED er en enhet som drives av strøm, ikke spenning. Følgelig, for å justere lysstyrken, må du endre strømstyrken.

Naturligvis avhenger strømstyrken av den påførte spenningen, men som du kan bedømme fra den første grafen, fører til og med en liten spenningsendring til en ugjennomgående økning i strømmen.

Derfor er det en meningsløs øvelse å justere lysstyrken med en enkel reostat. I et slikt skjema, når reostatens motstand synker, lyser LED plutselig, og etter at lysstyrken øker litt, vil den med for stor påført spenning begynne å bli veldig varm og mislykkes.

Herfra kommer oppgaven: Juster strømmen til en viss spenningsverdi med en liten endring.

Måter å kontrollere lysstyrken på lysdioder på: lineære "analoge" regulatorer

Den første tingen som kommer i tankene er å bruke en bipolar transistor, fordi dens utgangsstrøm (samler) er avhengig av inngangsstrømmen (basen) som er inkludert i den generelle kollektorkretsen. Vi har allerede vurdert arbeidet deres. i en stor artikkel om bipolare transistorer.

Prinsipp for drift:

Du endrer basestrømmen ved å endre spenningsfallet ved emitter-base-krysset ved hjelp av potensiometer R2, motstander R1 og R3 er nødvendige for å begrense strømmen med den maksimale åpne transistoren beregnet basert på formelen:

R = (U-tilførsel-U-dråpe på lysdioder-U-dråpen på transistoren) / I-lys.

Jeg sjekket denne kretsen, den regulerer strømmen gjennom lysdiodene og lysstyrken ganske bra, men det er en merkbar grad av tråkk ved visse posisjoner av potensiometeret, muligens på grunn av at potensiometeret var logaritmisk, og muligens på grunn av det faktum at ethvert pn-kryss av transistoren er den samme diode med samme CVC.

Gjeldende stabilisatorkrets er bedre for denne oppgaven. på justerbar stabilisator LM317, selv om det oftere brukes som spenningsstabilisator.

Det kan også brukes til å oppnå en fast strøm ved konstant spenning. Dette er spesielt nyttig når du kobler lysdioder til bilens nettverk, hvor spenningen i nettverket med motoren slått av er omtrent 11,7-12V, og når den blir avviklet når den 14,7V, er forskjellen mer enn 10%. Fungerer også bra når den drives av en strømforsyning.

Beregningen av utgangsstrømmen er ganske enkel:

Det viser seg en ganske kompakt løsning:

Denne metoden avviker ikke i høy effektivitet, den avhenger av spenningsforskjellen mellom inngangen til stabilisatoren og dens utgang. All spenning "brenner ut" på LM-ke. Krafttap bestemmes av formelen:

P = Uin-Uout / I

For å øke effektiviteten til kontrolleren er det nødvendig med en radikalt annen tilnærming - en pulskontroller eller en PWM-kontroller.

Måter å justere lysstyrken på: PWM-justering

PWM står for Pulse Width Modulation. Den er basert på å slå av og på lasten med høy hastighet. Dermed får vi en endring i strøm gjennom LED, fordi hver gang den mottar full spenning som er nødvendig for å åpne den. Den slås raskt av og på i full lysstyrke, men på grunn av tregheten i synet, merker vi ikke dette, og det ser ut som en reduksjon i lysstyrken.

Med denne tilnærmingen kan lyskilden produsere krusninger, det anbefales ikke å bruke lyskilder med krusninger på mer enn 10%. Detaljerte verdier for hver type rom er beskrevet i SNIP-23-05-95 (eller 2010).

Arbeid under pulserende lys forårsaker økt tretthet, hodepine, og kan også forårsake en stroboskopisk effekt når roterende deler virker bevegelsesløse. Dette er uakseptabelt når du jobber med dreiebenker, med øvelser og andre ting.

Det er veldig mange kretsløp og alternativer for utførelse av PWM-kontrollere, så det gir ingen mening å liste dem alle. Det enkleste alternativet er å sette sammen en PWM-kontroller basert på NE555 tidsbrikke. Dette er en populær brikke. Nedenfor ser du et diagram over en slik LED-dimmer:

Men faktisk er dette en og samme krets, forskjellen er at en krafttransistor er utelukket her, og den er egnet for å justere 1-2 LED-lysdioder med lav effekt med en strøm på et par titalls milliamp. En spenningsstabilisator for 555-brikken er også ekskludert fra den.

Slik justerer du lysstyrken på 220V LED-lamper

Svaret på dette spørsmålet er enkelt: vanlige ledpærer praktisk talt ikke regulert - dvs. ingen vei. For å gjøre dette selges spesielle dimbare LED-lamper, dette er skrevet på emballasjen eller dimmerikonet tegnes.

Kanskje presenteres det bredeste spekteret av dimbare LED-lamper av GAUSS - i forskjellige former, design og sosles.

Hvorfor det er umulig å dimme 220V LED-lamper

Fakta er at strømforsyningskretsen til konvensjonelle LED-lamper er bygget enten på basis av en forkoblingsstrømforsyning (kondensator). Eller på diagrammet enkleste pulserende spennkonverter av første slag. 220V dimmere på sin side, juster bare den effektive spenningsverdien.

Det er slike dimmere på forsiden av arbeidet:

1. Dimmere som skjærer forkanten på halvbølgen (forkanten). Det er slike ordninger som oftest finnes i husholdningsregulatorer. Her er en graf over utgangsspenningen deres:

2. Dimmere som skjærer bakkanten på halvbølgen (Falling Edge). Ulike kilder hevder at slike regulatorer fungerer bedre med både konvensjonelle og dimbare LED-lamper. Men de er mye mindre vanlige.

Det følger:

Konvensjonelle LED-lamper vil praktisk talt ikke endre lysstyrken med en slik dimmer. I tillegg kan dette akselerere feilen. Effekten er den samme som i reostatkretsen vist i forrige del av artikkelen.

Det er verdt å merke seg at de fleste billige justerbare LED-lamper oppfører seg akkurat som de vanlige, men de koster mer.

Justere lysstyrken på LED-lamper - en rasjonell 12V løsning

12V LED-lamper er bredt distribuert i basen for for eksempel søkelys G4, GX57, G5.3 og andre. Faktum er at ofte i disse lampene er det ingen strømordning som sådan. Selv om noen er installert ved inngangen diodebro og filterkondensatormen dette påvirker ikke muligheten for regulering.

Dette betyr at det er mulig å regulere slike pærer ved hjelp av PWM-kontrolleren.

På samme måte som å justere lysstyrken LED-stripe. Den enkleste versjonen av regulatoren, slik som her på kablingen, i butikker blir de vanligvis kalt som: "12-24V dimmer for LED-stripe."

De tåler, avhengig av modell, omtrent 10 ampere. Hvis du trenger å bruke i en vakker form, dvs. Hvis du i stedet for å bruke en konvensjonell bryter, så kan du finne slike berøringsfølsomme 12V dimmere, eller alternativer med et dreiehåndtak.

Her er et eksempel på bruk av en slik løsning:

Tidligere brukt 12V halogenlamper de ble drevet av elektroniske transformatorer, og det var en flott løsning. 12 volt er en sikker spenning. For å få strøm på disse lampene på en 12V elektronisk transformator fungerer ikke, du trenger strømforsyning for LED-strips. I prinsippet er endring av belysning fra halogen til LED-lamper hva dette er.

konklusjon

Den mest fornuftige løsningen for å regulere lysstyrken til LED-belysning er å bruke 12V lamper eller LED-strips. Når lysstyrken synker, kan lyset flimre, for dette kan du prøve å bruke en annen driver, og hvis du gjør en PWM-kontroller med egne hender, øker du PWM-frekvensen.

Comments

[#1 Igor]

Med konvensjonelle LED-lamper, under betingelse av en tre-ledningsledning, er det mulig å realisere trinnvis regulering med en to-tasters bryter, 0-2-4-6 lamper. Trenger tilgang til loddeboksen. Uten å endre ledningene for jevn regulering, bytt lampene til dimbare og sett en dimmer under dem. Vel, eksotisk type "smarte" lamper.