Регулировка освещения светодиодных ламп

Диммирование с английского языка переводится не иначе, как «затемнение». Что такое диммер, какие они бывают и где еще могут применяться мы расскажем в этой статье. От истоков и до конечной реализации. Самый главный вопрос можно ли использовать светодиодные лампы с диммером?

Что такое диммер и зачем он нужен?

Диммер – электронный прибор способный регулировать мощность, за счёт регулирования напряжения, поступающего к нагрузке. Определение весьма сухое и скучное, давайте более простым языком объясним принцип действия.

Мощность зависит от напряжения и тока в нагрузке. Это значит, что если уменьшить одну из составляющих уменьшиться и мощность. Напряжение и ток связаны законом Ома, а значит уменьшить мощность вашего прибора (яркость светильника) можно, увеличив общее сопротивление нагрузки. То есть использовать балластные резисторы, дроссели или конденсаторы.

Балластные гасители мощности – преобразуют лишнюю энергию в тепло и имеют низкий КПД. Чтобы регулировать мощность прибора, в нашем случае яркость лампочки, нужно другое устройство – диммер.

Можно ли подключать светодиодные лампы через диммер? Можно. Но не все будут стабильно регулироваться. Тут нужны специальные светодиодные лампы под диммер.

Светодиодные лампы, регулируемые диммером, подойдут для работы с любым регулятором. Но есть некоторые нюансы в отличии типа регулировки напряжения. Это определяется схемотехникой диммера, различия будут подробно описаны в следующих разделах статьи. От типа диммера зависит насколько хорошо будут регулироваться LED.

Какие светодиодные лампы можно использовать с диммером? В этом вопросе всё крайне индивидуально. Все зависит как от схемы самой лампочки, так и от схематики регулятора. В общем случае – отлично подходят так называемые диммируемые светодиодные лампы.

Какие бывают диммеры

Регуляторы мощности можно разделить на две больших группы:

• Для работы в цепях переменного напряжения (220В);
• для работы в цепях постоянного напряжения (для светодиодной ленты на 12В).

В дрелях тоже нужен регулятор, для корректировки оборотов, он располагается в кнопке.

Его можно использовать в различных целях, в этом списке они расположены по популярности:

1. Регулировка яркости света, диммирование светодиодных и ламп накаливания;
2. регулировка температуры тэна в различных нагревателях;
3. регулировка оборотов коллекторного двигателя.

В чем различия диммеров?

Если вы собрались использовать выключатель с регулировкой яркости, сперва нужно узнать какие они бывают. И вообще все ли светодиодные лампы можно диммировать?

Диммеры различаются по следующим критериям:

• По типу монтажа;
• по исполнению и способу управления;
• по способу регулирования.

Давайте разберемся по подробнее с каждым из них.

По типу монтажа

Для наружного монтажа – накладной выключатель с диммером для светодиодных ламп. Для установки такого прибора не нужно высверливать в стене нишу, он просто крепится сверху на стену. Очень удобно использовать в тех случаях, когда интерьер не в приоритете или проложена наружная проводка.

Для внутреннего монтажа – отлично впишутся в любой интерьер, как например этот.

Для монтажа на DIN рейку весьма специфичны и сперва может показаться, что они не практичны. Однако этот регулятор освещения для светодиодных ламп работает с пультом дистанционного управления, при этом спрятан от посторонних глаз в электрощите.

По исполнению

По исполнению регулятор света для светодиодных и ламп накаливания может быть:

• Поворотным;
• поворотно-нажимного типа;
• кнопочным;
• сенсорным;

Поворотный – один из самых простых вариантов регулятора яркости светодиодной лампы, выглядит незатейливо обладает простейшим функционалом.

Поворотно-нажимной выглядит практически также, как и поворотный. Благодаря своей конструкции, при нажатии на него зажигается свет с такой яркостью, какая была установлена при последнем включении.

Кнопочный регулятор для светодиодного освещения выглядит уже более технологично и органично впишется в современную квартиру. Как например этот выключатель с регулятором яркости для светодиодных ламп.

Сенсорные модели и вовсе могут быть совершенно различны – начиная от светящихся кружочков, заканчивая ровными одноцветными панелями для регулировки напряжения светодиодных ламп.

По способу регулировки

Диммеры бывают разные не только по их исполнению, но и по принципу работы. Это касается именно диммеров переменного тока.

Первый тип диммеров более распространённый и дешевый, по причине простоты своей схемы – это диммер с отсечкой по переднему фронту (англ. leading edge). Немного дальше будет подробно рассмотрен его принцип работы и схема, для сравнения взгляните на вид напряжения на выходе такого регулятора.

По графику видно, что на нагрузку подается остаток полуволны, а её начало срезается. Из-за характера включения нагрузки, в электросетях наводятся помехи, что мешает работе телевизоров и других устройство. На лампу подаётся напряжение установленной амплитуды, а затем оно затухает, когда синусоида переходит через ноль.

Можно ли использовать leading edge диммер для диодных ламп? Можно. Светодиодные лампы с диммером этого типа будут хорошо поддаваться регулировке, только если они изначально для этого созданы. Об этом свидетельствуют символы на её упаковке. Они еще называются «диммируемые».

Второй тип работает иначе, создает меньше помех и лучше работает с разными лампочками – это диммер с отсечкой по заднему фронту (англ. falling edge).

Регулировка светодиодных ламп с диммерами такого типа происходит лучше, а его конструкция лучше поддерживает недиммируемые источники света. Единственный недостаток – эти лампы могут регулировать свою яркость не с «нуля», а в определенном диапазоне. При этом диммируемые светодиодные лампы – просто великолепно регулируются.

Лучшее решение — использовать Falling Edge диммер для светодиодных светильников.

Отдельное слово можно сказать о готовых светодиодных светильниках с регулировкой яркости. Это отдельный класс осветительных устройств, которые не нуждаются в установке дополнительных регуляторов, а имеют его в своей конструкции. Их регулировки производятся с помощью кнопок на корпусе или с пульта.

Схемы диммеров

Диммер для напряжения 220В, с отсечкой по переднему фронту, работает по принципу фазоимпульсного управления напряжением. В процессе работы, элементы такого диммера подают напряжение на нагрузку в определенные моменты, отрезая часть синусоиды. Подробно и более наглядно это изображено на графиках.

Площадь синусоиды, заштрихованная серым цветом – это площадь напряжения или его действующая величина, которая подаётся в нагрузку (светильник или любое другое описанное выше устройство).

Красной пунктирной линией изображена форма напряжения на входе диммера для led ламп. В таком виде она подается через обычный выключатель без регулировок.

Как подключить светодиоды через диммер?

Номиналы компонентов и все сведения указаны на схеме диммера.

Устройство устанавливается в разрыв провода идущего к источнику света, двигателю, тэну или любому другому устройству.

Логика работы схемы следующая: конденсатор С1 заряжается через цепочку R1 и потенциометр R2. В зависимости от положения потенциометра, конденсатор заряжается до напряжения открытия динистора VD1.

В схеме использовался динистор DB3, это примерно 30В. Через открытый динистор подаётся управляющий импульс открытия симистора (двунаправленный тиристор), на его управляющий электрод.

Чем больше сопротивление, выставленное ручкой потенциометра – тем дольше заряжается конденсатор, соответственно тем позже откроется цепь динистор-симистор, а напряжение будет ниже, так как срежется большая часть синусоиды. И наоборот – меньше сопротивление – больше напряжение на выходе регулятора.

В интернете есть много вариантов схем со всевозможными доработками, все они хорошие. Здесь приведена простейшая схема, на рисунке изображен монтаж этого варианта схемы.

Как регулировать освещенность LED

Какие лампочки можно использовать с диммером? Когда для освещения использовались преимущественно лампы накаливания, всё было просто – обычный диммер легко справлялся с регулировкой яркости.

Лампы накаливания были заменены энергосберегающими люминесцентными экономками, их вообще нельзя было регулировать. Конечно, встречались ЭПРА для трубчатых люминесцентных лампочек с возможностью диммирования, но крайне редко и стоили они дорого.

Сейчас энергосберегающие лампы вытесняются светодиодными. Процесс излучения квантов света хоть и сложен, но с точки зрения регулирования, пожалуй, более прост, чем регулировка газоразрядных источников света.

Диммируемые светодиодные лампы – что это такое?

Что значит диммируемая светодиодная лампа? Это лампочка, которая поддаётся регулировке яркости с помощью ЛЮБОГО диммера, который разработан под переменный или постоянный ток (в зависимости от типа).

В ее схему питания заложены функции изменения яркости, в зависимости от питающего напряжения. Диммируемые светодиодные лампы работают со схемами диммеров типа того, что представлена выше.

Сетевой диммер регулирует подаваемое напряжение. Это значит, что при любых значениях напряжений, в определенном производителем диапазоне (он указан на коробке от лампочки), схема лампы будет стремиться поддерживать заданный ток. Яркость в свою очередь зависит от тока.

Обычные светодиодные лампы регулировать не получится, в лучшем случае она будет просто включаться и выключаться, в худшем — сгорит при низких значениях, установленных на диммере.

В самых дешевых светодиодных лампах стоит гасящий конденсатор. Они если и будут регулироваться, то только в очень узких пределах, значит они тоже не подходят. Пример диммирования обычных светодиодных лампочек посмотрите на видео.

Диммируемые светодиодные лампы на 220 Вольт

Регулировка яркости светодиодных ламп на 220В затруднена, потому что там установлена схема стабилизации тока на специализированном драйвере. Его задача стабилизировать выходной ток, для обеспечения равномерного и долгого свечения светодиодов, не зависимо от значений напряжения питающей сети.

Обычные светодиодные лампы не очень сильно поддаются диммированию. Чтобы выбрать правильную Led лампу для диммера – нужно внимательно изучить описание и обозначения, указанные на коробке и корпусе лампочки.

Светодиодные лампы с диммированием можно распознать по надписи: «для диммера», «регулируемая» или что-то подобное, возможно будет просто нарисовано условное изображение диммера, как на примерах ниже.

Можно ли регулировать яркость светодиодных ламп, работающих от постоянного тока?

На фото led диммер для 12В светодиодной ленты. Давайте разбираться как работает такой диммер со светодиодными лампами.

Для цепей постоянного тока принцип работы регулятора отличается. Здесь в качестве дозирующего элемента используется биполярный или полевой транзистор, а в качестве дозатора – генератор импульсов с изменяемым коэффициентом заполнения.

Способ этого управления называется широтно-импульсная модуляция (ШИМ). Чтобы понять, как это работает нужно ознакомиться с графиками.

Vcc – напряжение на входе диммера постоянного тока, Vсреднее – напряжение на выходе. Вы можете видеть, как изменяется среднее напряжение. При увеличении длительности импульса и сокращении длины паузы (повышаем коэффициент заполнения) увеличивается выходное напряжение.

Выше приведена принципиальная электрическая схема «ШИМ-регулятора яркости led ламп на NE555». Он может выступать в роли устройства для диммирования светодиодов. Работает следующим образом:

NE555 – это таймер, подключен здесь в режиме генератора импульсов, частота и длительность которых задаётся RC цепью состоящей из R2, потенциометра R1 и конденсатора C5, как и в предыдущей схеме потенциометр регулирует скорость заряда конденсатора, в соответствии со скоростью заряда формируется ширина импульса.

Изначально схема выдает симметричные импульсы, то есть длина паузы равна длине импульса. Но благодаря наличию потенциометра и цепочки из двух диодов VD1 и VD2, происходит заряд и перезаряд ёмкости через разные сопротивления потенциометра, вернее через разные пары его контактов.

Поэтому формируются ШИМ регулируемые импульсы с постоянной частотой, но изменяемым коэффициентом заполнения.

Если вы будете использовать его в автомобиле или для диммирования светодиодной ленты, можно исключить дополнительный источник питания 9 вольт, на базе 7809 линейного стабилизатора и подавать питание в первую точку после него на схеме.

А вот фотографии самодельного диммера для светодиодов, если нужно – вы можете срисовать расположение дорожек и повторить его. Или собрать на макетной плате.

Видео того как работает диммирование светодиодных светильников с помощью этой схемы, на примере ленты бокового свечения расположено ниже.

С помощью этой схемы возможно диммирование светодиодных цепей  на 12В и любой другой нагрузки постоянного тока. Например, регулировать скорость оборотов кулера для ПК, коллекторных двигателей, нагревателей, в общем всего, что вы придумаете. В одной из статей мы уже рассказывали про изготовление светодиодного диммера своими руками.

Какой диммер нужен для светодиодных лампочек?

Чтобы подобрать диммер к светодиодным лампам и обеспечить их совместимость, нужно сначала определится, какие лампы вы будете использовать. Если вы планируете покупать 220В LED лампочки – для этого подойдут фазоимпульсные приборы, которые были рассмотрены в начале статьи. Берите модели с отсечкой по заднему фронту.

Для низковольтных ламп постоянного тока (например 12В, которые используются в точечных светильниках, настольном освещении или лампах для автомобиля) – подойдет любой ШИМ регулятор или диммер для светодиодных лент. Все они работают по принципу широтно-импульсной модуляции, линейное регулирование уже далеко в прошлом.

Также лучше покупать специальные светодиодные лампы под диммер. Хоть и стоят они дороже, но проблем с их регулировкой не будет. Вы создадите нужное световое решение, только если правильно подберете диммер и светодиодные лампы к нему.

Делитесь в комментариях своим опытом регулировки яркости светодиодов и светодиодных светильников!

Источник: SvetodiodInfo.ru

Что такое диммер и зачем он нужен

Другое название диммера – светорегулятор. Данное приспособление предназначено для регулирования яркости света. Подобные устройства появились немного позже, чем лампы накаливания. Принцип работы диммера для светодиодных ламп крайне прост: он ограничивают подачу тока на лампу, что снижает интенсивность ее свечения.

Некоторые недавно появившиеся светорегуляторы являются сложными электронным устройствами, способными не только менять яркость освещения, но и выполнять некоторые другие функции. Некоторые модели имеют сенсорный экран и пульт управления, что облегчает процесс регуляции интенсивности освещения в помещении.

Области применения

Это устройство используется для создания необходимой атмосферы в помещении за счет изменения яркости освещения. Такие аппараты часто имеют таймер, позволяющий регулировать время включения и отключения света.

Кроме того, часто диммеры используются при установке управляемой гибкой системы освещения. Данное приспособление применяется, когда требуется регуляция яркости освещения, но при этом не должно выделяться большое количество тепла.

Какие бывают

Все диммеры могут условно быть разделены на 2 большие категории. К первой относятся устройства, которые могут функционировать в цепях переменного напряжения, т.е. 220 В. Ко второй категории относятся диммеры, применяющиеся в цепях постоянного напряжения. Можно подключить диммер к светодиодным лампам 12 В.

Полезное видео по теме:

В чем различия диммеров

Существует немало параметров, на которые следует обратить внимание при выборе приспособления. Некоторые устройства подходят для большинства разновидностей лампочек, в то время как другие используются только в сочетании с диммироидными.

Приобретая выключатели с регулятором яркости, нужно обратить внимание на тип монтажа. Они могут быть для наружной и внутренней установки, а также на DIN-рейках. Кроме того, такие приспособления различаются в зависимости от способа управления и исполнения. Светорегуляторы подразделяются и по способу регулирования.

Читайте также: Как правильно установить диммер реостата: пошаговая инструкция.

По типу монтажа

Наружное крепление диммера является наиболее простым. Такие выключатели представляют собой небольшую коробочку, в которой присутствуют все элементы регулятора. Для установки такого типа светорегуляторов нет необходимости высверливать в стене нишу. Коробка может крепиться непосредственно на стену.

Наружные светорегуляторы наиболее часто используется при обустройстве системы освещения в промышленных помещениях, где красота дизайна не является приоритетом. Кроме того, такие устройства используются при оформлении интерьера в урбанистическом и других стилях, когда наружная проводка подчеркивает замысел дизайнера.

Внутренние диммеры бывают 2 типов. К первому относятся устройства, представляющие собой коробку, установка которой требует высверливания ниши. После монтажа верхняя часть коробки не выступает над поверхностью стены. Ко второму типу относятся приспособления, предназначенные для подключения точечных светильников, в которых присутствуют светодиодные лампочки. Такие устройства отличаются небольшими размерами и крепятся при монтаже проводки. Данные портативные диммеры имеют дистанционное управление.

Модульный светорегулятор для светодиодных ламп устанавливается на DIN-рейках. Устанавливается данный диммер в распределительных щитках, но может применяться и для регулировки освещения и создания световых эффектов. Такие устройства используются при создании системы «Умный дом». Установка светорегулятора выполняется в монтажную коробку. Диммер управляется пультом дистанционного управления, т.к. он не выходит на поверхность.

По исполнению

В зависимости от типа исполнения регуляторы яркости света могут быть:

• поворотно-нажимными;
• поворотными;
• кнопочными;
• сенсорными.

К самым простым вариантам относится поворотный тип диммера. Он отличается простым функционалом. Регуляция яркости осуществляется за счет круглой поворотной шашки или ручки. Ее вращение происходит по и против часовой стрелки.

Поворотно-нажимной тип почти не отличается от поворотного. При одном нажатии свет загорается с той яркостью, которая была выставлена в последний раз. Поворотный рычаг или шашка используется для регулировки яркости.

Читайте также: Основные причины моргания светодиодной лампы (LED).

Кнопочный тип внешне похож на стандартный выключатель. На регуляторе присутствуют 1 или 2 кнопки. Нажимая на них, можно быстро установить необходимую яркость. Такая конструкция является простой и надежной, но выглядит современной.

Сенсорные диммеры являются наиболее технологичными. Их дизайн может быть самым разным. Сенсор может быть ровным, представлен кружком и т.д. Приборы могут быть использованы при оформлении большинства вариантов интерьеров. Выглядят такие диммеры красиво, но при поломке нередко требуется менять прибор.

По способу регулировки

Диммеры переменного тока подразделяются по принципу регулирования работы. Диммер с отсечкой по переднему фронту – самый дешевый и распространенный. Схема его проста: внутри на нагрузку происходит подача только полуволны, в то время как ее начало срезается. На лампочку подается нагрузка с заданной амплитудой, а затем наблюдается ее затухание, когда синусоида проходит через ноль.

Второй вариант – диммер с отсечкой по заднему фронту. В этом случае регуляция яркости происходит не с «нуля», а в заданном диапазоне. Кроме того, в отдельный класс выделяются светильники с уже установленными регуляторами. Они регулируются за счет кнопок или пульта.

Несовместимость диммера

Нередко случается так, что выбранный вид ламп не является совместимым со светорегулятором. В большинстве случаев это вызвано разницей принципов регулирования по заднему или переднему фронту. Некоторые лампы не предназначены для подключения к светорегулятору.

Кроме того, нередко несовместимость светорегулятора с лампой может проявляться отсутствием зажигания лампы при перемещении рычага регулятора до минимального значения. Только при повороте рычага до некоторого уровня лампа загорается. Некоторые лампы начинают трещать при попытке регулировать их яркость диммером. Это также указывает на несовместимость диммера и лампы.

Экономят ли диммеры электроэнергию

Часто регуляторы яркости освещения люди используют, стараясь сэкономить средства при оплате электроэнергии. Однако данное утверждение не соответствует действительности. Снижение яркости ламп на 80% позволяет достигнуть всего 10–20% экономии.

Какой срок службы

Большинство разновидностей диммеров отличается надежной конструкцией. Их срок службы достигает 10–15 лет. Кроме того, использование светорегуляторов позволяет существенно увеличить срок службы светодиодных ламп.

ТОП лучших вариантов

На рынке представлено немало разновидностей светорегуляторов, предназначенных для подключения светодиодных лент и ламп.

Хорошо зарекомендовала себя продукция компании Arlight. Высоким качеством отличается модель VT-S74-30A. Этот аппарат подходит для светодиодных светильников и лент на 12 В и 24 В. Этот диммер наиболее часто используется в производственных помещениях. Регулируется он ручкой с плавным ходом. На корпусе присутствует простая графическая маркировка. Зажимы диммера изготовлены из особого сплава, способного выдерживать нагрузку до 30 А. На корпусе прибора присутствуют 3 монтажных отверстия, что облегчает процесс установки светорегулятора на плоской поверхности.

Также качественным устройством от компании Arlight является модель 023375 LN-RF6B-Sens Black, которая подходит даже для многоцветных лент с RGB. Это устройство помогает управлять степенью насыщенности оттенков. Диммер имеет 10 различных режимов. Особое строение обеспечивает плавное переключение без мерцания. Прибор заключен в металлический корпус, защищающий его от перегрева и механического повреждения. Аппарат может выдерживать нагрузку до 576 Вт.

Немало положительных отзывов получила модель ULC-R22-DIM от компании Uniel. Этот прибор оснащен дистанционным управлением. Кроме того, в нем реализована функция памяти, которая позволяет сохранять все ранее установленные настройки устройства, даже если произошло внезапное отключение электроэнергии. Детали прибора изготовлены из особых сплавов, поэтому он может проработать не менее 50 тыс. часов. Сенсорное кольцо имеет диапазон регулировки яркости от 0 до 100%. Этот аппарат подходит для светодиодных ламп как на 12 В, так и на 24 В.

Высоким качеством отличается модель 021098 SP-2839DIM от компании Arlihgt. Этот прибор оснащен дистанционным управлением. В комплекте с диммером идет пульт, которым можно настраивать уровни яркости. К этому устройству подключаются сразу несколько лент. Он подходит для ламп 12 В и 24 В.

Много положительных отзывов получили светорегуляторы Legrand. Особенно часто используются приборы, относящиеся к модельным рядам:

1. Elika.
2. Valena Life.
3. Valena.

Кроме того, высоким качеством отличается продукция компании Shneider Electric.

К хорошо зарекомендовавшим себя приборам относятся:

1. Sedna.
2. Odace.
3. Unica Quadro.

Пошаговая инструкция подключения

Большинство разновидностей диммеров подключается к системе по такому же принципу, как выключатель.

1. Сначала необходимо отключить подачу электричества в квартиру на электрическом щитке.
2. Затем нужно удостовериться, что электрический ток отсутствует, используя специальную отвертку-индикатор.
3. Следующим шагом является снятие коробки установленного ранее выключателя. Следует выкрутить шурупы, которые обеспечивают крепление декоративной рамки выключателя, а затем устранить ее.
4. После этого необходимо выкрутить винты, которые фиксируют провода, и сам механизм выключателя. Если размер светорегулятора позволяет, его можно установить в ту же монтажную коробку. После этого выполняется откручивание электропроводов и отсоединение их от переключателя. Таким образом, в монтажной коробке остается 2 свободных провода.
5. Необходимо провести разбор светорегулятора. Сначала снимается регулирующий рычаг. Нужно открутить гайку, располагающуюся под рычагом, и все декоративные элементы. Фазный кабель подключается к клемме диммера. Второй кабель подсоединяется к клемме регулятора.
6. После этого можно приступать к монтажу светорегулятора в коробку. Для этого сначала нужно подогнуть провода и ввести регулятор в подрозетник. После этого следует закрутить распорочные винты и приложить декоративную рамку. В последнюю очередь необходимо зафиксировать рамку винтами и установить регулирующее кольцо.

Читайте также: Описание и правила выбора УФ лампы для очистки воды.

После завершения монтажа нужно включить электричество на щитке и проверить функциональность прибора.

Рекомендуем посмотреть видео по теме:

В заключение

Если требуется регулировка яркости свечения светодиодных ламп, нужно устанавливать диммеры, которые были специально разработаны для этой задачи. Использование несовместимых регуляторов яркости и ламп может привести к нарушению работы осветительных приборов.

Источник: LampaSveta.com

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.

ШИМ управление

Выходом из, казалось бы, сложной ситуации стало ШИМ управление (широтно-импульсная модуляция). Ток на светодиод подается импульсами. Причем значение его либо ноль, либо номинальное – самое оптимальное для свечения. Получается, что светодиод периодически то загорается, то гаснет. Чем больше время свечении, тем ярче, как нам кажется, светит лампа. Чем меньше время свечения, тем лампочка светит тусклее. В этом и состоит принцип ШИМ.

Управлять яркими светодиодами и светодиодными лентами можно непосредственно с помощью мощных МОП-транзисторов или, как их еще называют, MOSFET. Если же требуется управлять одной-двумя маломощными светодиодными лампочками, то в роли ключей используют обычные биполярные транзисторы или подсоединяют светодиоды напрямую к выходам микросхемы.

Вращая ручку реостата R2, мы будет регулировать яркость свечения светодиодов. Здесь представлены светодиодные ленты (3 шт.), которые присоединили к одному источнику питания.

Зная теорию, можно собрать схему ШИМ устройства самостоятельно, не прибегая к готовым стабилизаторам и диммерам. Например, такую, как предлагается на просторах интернета.

NE555 – это и есть генератор импульсов, в котором все временные характеристики стабильны. IRFZ44N – тот самый мощный транзистор, способный управлять нагрузкой высокой мощности. Конденсаторы задают частоту импульсов, а к клеммам «выход» подсоединятся нагрузка.

Поскольку светодиод обладает малой инертностью, то есть, очень быстро загорается и гаснет, то метод ШИМ регулирования является оптимальным для него.

Готовые к использованию регуляторы яркости

Регулятор, который продается в готовом виде для светодиодных ламп, называются диммером. Частота импульсов, создавая им, достаточно велика для того, чтобы мы не чувствовали мерцания. Благодаря ШИМ контролеру осуществляется плавная регулировка, позволяющая добиваться максимальной яркости свечения или угасания лампы.

Встраивая такой диммер в стену, можно пользоваться им, как обычным выключателем. Для исключительно удобства регулятор яркости светодиодов может управляться радио пультом.

Способность ламп, созданных на основе светодиодов, менять свою яркость открывает большие возможности для проведения световых шоу, создания красивой уличной подсветки. Да и обычным карманным фонариком становится значительно удобнее пользоваться, если есть возможность регулировать интенсивность его свечения.

Источник: le-diod.ru

Регулировка яркости источников света применяется, для создания комфортной освещенности помещения или рабочего места. Регулировка яркости возможна устройство нескольких цепей, которые включаются отдельными выключателями. В таком случае вы получите ступенчатое изменение освещенности, а также отдельные светящиеся и выключенные лампы, что может вызвать неудобства.

Стильные и актуальные дизайнерские решения включают в себя плавную регулировку общей освещенности при условии свечения всех ламп. Это позволяет создать как интимную обстановку для отдыха, так и яркую для торжеств или работы с мелкими деталями.

Ранее, когда основными источниками света были лампы накаливания и точечные светильники с галогенными лампами проблем с регулировкой не возникало. Использовался обычный 220В диммер на симисторе (или тиристорах). Который обычно был в виде выключателя, с поворотной ручкой вместо клавиш.

С приходом энергосберегающих (компактных люминесцентных ламп), а потом и светодиодных такой подход стал невозможен. В последнее же время подавляющее большинство источников света – это светодиодные светильники и лампочки, а лампы накаливания запрещены для использования в осветительных целях во многих странах.

Занятно то, что на упаковке от отечественных ламп накаливания сейчас указывают что-то вроде: «Электрический теплоизлучатель».

В этой статье вы узнаете о принципе регулирования яркости светодиодов, а также о том, как это выглядит на практике.

Содержание статьи

• Теория

• Способы регулирования яркости светодиодов: линейные «аналоговые» регуляторы

• Способы регулирования яркости: ШИМ-регулировка

• Как регулировать яркость светодиодных ламп на 220В

• Почему нельзя диммировать светодиодные лампы 220В

• Регулировка яркости светодиодных ламп – рациональное решение 12В

• Заключение

Теория

Любой полупроводниковый диод – это электронный прибор, который пропускает ток в одном направлении. При этом протекание тока не имеет линейно зависимости от приложенного напряжения, скорее она напоминает ветвь параболы. Это значит, что когда вы к светодиоду приложите малое напряжение – ток протекать не будет.

Ток через него протечет только в том случае, когда напряжение на диоде превысит пороговое значение. Для обычных выпрямительных диодов оно лежит в пределах от 0.3В до 0.8В в зависимости от материала из которого сделан диод. Кремниевые диоды берут на себя около 0.7В, германиевые 0.3В. Диоды Шоттки порядка 0.3В.

Светодиод не стал исключением. Пороговое напряжение белого светодиода около 3В, вообще оно зависит от полупроводника из которого он сделан, от этого зависит и цвет его свечения. Так, на красном светодиоде напряжение около 1.7 В. При достижении этого напряжения начнет протекать ток, и светодиод начнет светиться. Ниже вы видите вольтамперную характеристику светодиода.

Яркость свечения светодиода зависит от силы тока через него. Это отражено на графике ниже.

Яркость идеального теоретического светодиода линейно зависит от тока, но в реальности дела несколько отличаются. Это связано с дифференциальным сопротивлением диода и его тепловыми потерями.

Отсюда следует:

Светодиод – прибор, который питается током, а не напряжением. Соответственно, для регулировки его яркости нужно изменять силу тока.

Разумеется, что сила тока зависит от приложенного напряжения, но как вы можете судить из первого графика, даже незначительное изменение напряжения влечет за собой несоизмеримое увеличение тока.

Поэтому регулирование яркости с помощью простого реостата – занятие бесполезное. В такой схеме, при уменьшении сопротивления реостата светодиод внезапно загорится, а после его яркость незначительно возрастет, далее, при чрезмерном приложенном напряжении, он начнет сильно греется и выйдет из строя.

Отсюда выходит задание: Регулировать ток при определенном значении напряжения с незначительным его изменением.

Способы регулирования яркости светодиодов: линейные «аналоговые» регуляторы

Первое что приходит в голову это использовать биполярный транзистор, ведь его выходной ток (коллектора) зависит от входного тока (базы), включенного по схеме общего коллектора. Мы уже рассматривали их работу в большой статье о биполярных транзисторах.

Принцип действия:

Вы изменяете ток базы изменяя падение напряжения на переходе эмиттер-база с помощью потенциометра R2, резисторы R1 и R3 нужны для ограничения тока при максимально открытом транзисторе рассчитываются исходя из формулы:

R=(Uпитания-Uпадения на светодиодах-Uпадения на транзисторе)/Iсвет.ном.

Эту схему я проверял, она неплохо регулирует ток через светодиоды и яркость свечения, но заметна некоторая ступенчатость на определенных положениях потенциометра, возможно это связано с тем, что потенциометр был логарифмическим, а возможно из-за того что любой pn-переход транзистора это тот же диод с такой же ВАХ.

Лучше для этой задачи подойдет схема стабилизатора тока на регулируемом стабилизаторе LM317, хотя её чаще применяют в роли стабилизатора напряжения.

Её можно и использовать для получения фиксированного тока при постоянном напряжении. Это особенно полезно при подключении светодиодов к бортовой сети автомобиля, где напряжение в сети при заглушенном двигателе около 11.7-12В, а при заведенном доходит до 14.7В, разница более чем в 10%. Также отлично работает и при питании от блока питания.

Расчёт выходного тока достаточно прост:

Получается достаточно компактное решение:

Этот способ не отличается высоким КПД, он зависит от разницы напряжений между входом стабилизатора и его выходом. Всё напряжение «сгорает» на LM-ке. Потери мощности здесь определяются по формуле:

P=Uвх-Uвых/I

Чтобы повысить эффективность работы регулятора, нужен кардинально другой подход – импульсный регулятор или ШИМ-регулятор.

Способы регулирования яркости: ШИМ-регулировка

ШИМ расшифровывается, как «широтно-импульсная модуляция». В её основе лежит включение и выключение питания нагрузки на высокой скорости. Таким образом, мы получаем изменение тока через светодиод, поскольку каждый раз на него подается полное напряжение, необходимое для его открытия. Он быстро включается и отключается на полную яркость, но из-за инерционности зрения мы этого не замечаем и это выглядит как снижение яркости.

При таком подходе источник света может выдавать пульсации, не рекомендуется использовать источники света с пульсациями более 10%. Подробные значения для каждого вида помещений описаны в СНИП-23-05-95 (или 2010).

Работа под пульсирующим светом вызывает повышенную утомляемость, головные боли, а также может вызвать стробоскопический эффект, когда вращающиеся детали кажутся неподвижными. Это недопустимо при работе на токарных станках, с дрелями и прочим.

Схем и вариантов исполнения ШИМ-регуляторов великое множество, поэтому все их перечислять бессмысленно. Простейший вариант – это собрать ШИМ-контроллер на базе микросхемы-таймера NE555. Это популярная микросхема. Ниже вы видите схему такого светодиодного диммера:

А вот фактически это одна и та же схема, разница в том, что здесь исключен силовой транзистор и она подходит для регулировки 1-2 маломощных светодиодов с током в пару десятков миллиампер. Также из неё исключен стабилизатор напряжения для 555-микросхемы.

Подробнее про широтно-импульсную модуляцию:

ШИМ-регулирование яркости светодиодов

Что такое ШИМ-контроллер и как он работает

Схемотехника блоков питания светодиодных ламп и лент

Как регулировать яркость светодиодных ламп на 220В

Ответ на этот вопрос простой: обычные светодиодные лампы практически не регулируются – т.е. никак. Для этого продаются специальные диммируемые светодиодные лампы, об этом написано на упаковке или нарисован значок диммера.

Пожалуй, самый широкий модельный ряд диммируемых светодиодных ламп представлен у фирмы GAUSS – разных форм, исполнений и цоколей.

Устройство диммируемых светодиодных ламп:

Как устроены диммируемые светодиодные лампы и чем они отличаются от обычных ламп

Почему нельзя диммировать светодиодные лампы 220В

Дело в том, что схема питания обычных светодиодных ламп построена либо на базе балластного (конденсаторного) блока питания. Либо на схеме простейшего импульсного понижающего преобразователя первого рода. 220В диммеры в свою очередь просто регулируют действующее значение напряжения.

Различают такие диммеры по фронту работы:

1. Диммеры срезающие передний фронт полуволны (leading edge). Именно такие схемы чаще всего встречаются в бытовых регуляторах. Вот график их выходного напряжения:

2. Диммеры срезающие задний фронт полуволны (Falling Edge). Различные источники утверждают, что такие регуляторы лучше работают как с обычными, так и с диммируемыми светодиодными лампами. Но встречаются они гораздо реже.

Отсюда следует:

Обычные светодиодные лампы практически не будут изменять яркость с таким диммером, к тому же это может ускорить их выход из строя. Эффект такой же, как и в схеме с реостатом, приведенной в предыдущем разделе статьи. 

Стоит отметить, что большинство дешевых регулируемых LED-ламп ведут себя точно также, как и обычные, а стоят дороже.

Регулировка яркости светодиодных ламп – рациональное решение 12В

Светодиодные лампы на 12В широко распространены в цоколях для точечных светильников, например G4, GX57, G5.3 и другие. Дело в том, что зачастую в этих лампах отсутствует схема питания как таковая. Хотя в некоторых установлен на входе диодный мост и фильтрующий конденсатор, но это не влияет на возможность регулирования.

Это значит, что можно регулировать такие лампочки с помощью ШИМ-регулятора.

Таким же образом, как и регулируют яркость LED-ленты. Простейший вариант регулятора, вот такой вот на проводках, в магазинах они обычно называются как: «12-24В диммер для светодиодной ленты».

Они выдерживают, в зависимости от модели, порядка 10 Ампер. Если вам нужно использовать в красивой форме, т.е. встроить вместо обычного выключателя, то в продаже можно найти такие сенсорные 12В диммеры, или варианты с вращающейся ручкой.

Вот пример использования такого решения: 

Ранее применялись галогеновые лампы на 12В их питали от электронных трансформаторов, и это было отличным решением. 12 вольт – это безопасное напряжение. Чтобы запитать эти лампы на 12В электронный трансформатор не подойдет, нужен блок питания для светодиодных лент. В принципе, переделка освещения с галогеновых на светодиодные лампы в этом и заключается.

Заключение

Самым разумным решением регулирования яркости светодиодного освещения является использовании 12В ламп или светодиодных лент. При понижении яркости возможно мерцание света, для этого можно попробовать использовать другой драйвер, а если вы делаете шим-регулятор своими руками – увеличить частоту ШИМ.

Алексей Бартош

Источник: electrik.info