Чи потрібний мені регульований світлодіодний драйвер?

Нам потрібно зрозуміти, що таке світлодіодний драйвер. Світлодіодний драйвер, також відомий як джерело живлення або джерело живлення, являє собою пристрій, який перетворює потужність змінного струму на постійну потужність постійного струму, щоб забезпечити необхідний струм і напруга для світлодіодних ліхтарів. Це ключовий компонент, який забезпечує нормальну роботу, очікувану яскравість та термін служби світлодіодних освітлювальних приладів. Виходячи з цього, до світлодіодного драйвера з регульованою яскравістю додано функцію затемнення, що дозволяє користувачам регулювати яскравість світла відповідно до своїх потреб.
Отже, навіщо нам потрібний світлодіодний драйвер із регульованою яскравістю? Ось кілька основних причин:
1. Енергозбереження: світлодіодний драйвер з регульованою яскравістю може регулювати яскравість світла відповідно до фактичних потреб, тим самим знижуючи непотрібне споживання енергії. Наприклад, за достатнього природного освітлення протягом дня яскравість офісного освітлення можна зменшити, що ще більше заощадить електроенергію.
2. Комфорт: різні випадки та види діяльності потребують різних вимог до освітлення. Світлодіодні драйвери з регульованою яскравістю можуть забезпечити гнучкі світлові рішення, що відповідають різним потребам у освітленні: від яскравого робочого середовища до м'якої атмосфери відпочинку.
3. Збільшення терміну служби. За рахунок скорочення часу роботи світлодіодів при сильному струмі світлодіодні драйвери з яскравістю, що регулюється, можуть допомогти продовжити термін служби світлодіодних освітлювальних приладів.Це має вирішальне значення для зниження довгострокових витрат на технічне обслуговування та частоти заміни.
4. Поліпшення досвіду користувача: функція регулювання яскравості дозволяє користувачам регулювати освітлення відповідно до своїх уподобань і потреб, тим самим покращуючи зручність використання системи освітлення.
5. Відповідність нормативним вимогам. Деякі регіони та будівельні стандарти вимагають, щоб системи освітлення мали функцію затемнення для досягнення цілей енергоефективності та захисту навколишнього середовища. Наявність світлодіодного драйвера з регульованою яскравістю допоможе задовольнити ці нормативні вимоги.
Звичайно, при виборі світлодіодного драйвера з яскравістю, що регулюється, слід враховувати і деякі фактори. Перша проблема – сумісність. Не всі світлодіодні світильники підтримують функцію регулювання яскравості, тому при виборі драйвера необхідно переконатися у сумісності з існуючими або запланованими світлодіодними світильниками. Далі питання вартості. Світлодіодні приводи з регульованою яскравістю зазвичай дорожчі за звичайні приводи, але, враховуючи довгостроковий ефект енергозбереження та витрати на технічне обслуговування, ця разова інвестиція часто буває розумною. Нарешті, затемнення продуктивності. Різні технології регулювання яскравості (наприклад, ШІМ, ТРІАК і т. д.) мають різні характеристики продуктивності, і користувачі повинні вибирати відповідний метод регулювання яскравості відповідно до своїх конкретних потреб.
Світлодіодні драйвери з регульованою яскравістю не тільки забезпечують переваги в енергоефективності, комфорті та зручності використання, але також допомагають знизити витрати на технічне обслуговування у довгостроковій перспективі. Хоча початкові інвестиції можуть бути високими, у багатьох випадках необхідні світлодіодні приводи з регульованою яскравістю, особливо для користувачів, які шукають ефективні, гнучкі та стійкі рішення у галузі освітлення. Завдяки постійному розвитку технологій освітлення ми з нетерпінням очікуємо на майбутнє, коли світлодіодні драйвери з регульованою яскравістю стануть більш ефективними, інтелектуальними та зручними для користувача, забезпечуючи більше зручності та енергозбереження у нашому щоденному освітленні.

Вся правда про регулювання яскравості світлодіодних ламп: димери, драйвери та теорія

Регулювання яскравості джерел світла застосовується для створення комфортної освітленості приміщення або робочого місця. Регулювання яскравості можливе влаштування кількох ланцюгів, які включаються окремими вимикачами. У такому випадку ви отримаєте ступінчасту зміну освітленості, а також окремі лампи, що світяться і вимкнені, що може викликати незручності.

Стильні та актуальні дизайнерські рішення включають плавне регулювання загального освітлення за умови світіння всіх ламп. Це дозволяє створити як інтимну атмосферу для відпочинку, так і яскраву для урочистостей або роботи з дрібними деталями.

Раніше, коли основними джерелами світла були лампи розжарювання та точкові світильники з галогенними лампами проблем із регулюванням не виникало. Використовувався звичайний 220В диммер на симисторі (або тиристорах).Який зазвичай був у вигляді вимикача, з поворотною ручкою замість кнопок.

З приходом енергозберігаючих (компактних люмінесцентних ламп), а потім і світлодіодних такий підхід став неможливим. Останнім часом переважна більшість джерел світла – це світлодіодні світильники і лампочки, а лампи розжарювання заборонені використання у освітлювальних цілях у багатьох країнах.

Цікаво, що на упаковці від вітчизняних ламп розжарювання зараз вказують щось на кшталт: «Електричний тепловипромінювач».

У цій статті ви дізнаєтеся про принцип регулювання яскравості світлодіодів, а також як це виглядає на практиці.

Зміст статті

Теорія

Будь-який напівпровідниковий діод – це електронний пристрій, який пропускає струм в одному напрямку. При цьому протікання струму не має лінійно залежності від прикладеної напруги, швидше вона нагадує гілку параболи. Це означає, що коли ви до світлодіода прикладете малу напругу, то струм протікати не буде.

Струм через нього протікає лише в тому випадку, коли напруга на діоді перевищить граничне значення. Для звичайних випрямляючих діодів воно лежить у межах від 0.3 до 0.8в залежно від матеріалу з якого зроблений діод. Кремнієві діоди беруть він близько 0.7В, германієві 0.3В. Діоди Шоттки порядка 0.3В.

Світлодіод не став винятком. Порогова напруга білого світлодіода близько 3В, воно залежить від напівпровідника з якого він зроблений, від цього залежить і колір його світіння. Так, на червоному світлодіоді напруга близько 1.7 В. При досягненні цієї напруги почне протікати струм і світлодіод почне світитися. Нижче ви бачите вольтамперну характеристику світлодіода.

Яскравість світла світлодіода залежить від сили струму через нього.Це відображено на графіку нижче.

Яскравість ідеального теоретичного світлодіода лінійно залежить від струму, але насправді справи дещо відрізняються. Це з диференціальним опором діода та її тепловими втратами.

Світлодіод – прилад, який живиться струмом, а не напругою. Відповідно, для регулювання його яскравості необхідно змінювати силу струму.

Зрозуміло, що сила струму залежить від прикладеної напруги, але, як ви можете судити з першого графіка, навіть незначна зміна напруги тягне за собою незрівнянне збільшення струму.

Тому регулювання яскравості за допомогою простого реостату – марна справа. У такій схемі, при зменшенні опору реостата світлодіод раптово загориться, а після його яскравість трохи зросте, далі, при надмірному доданому напрузі, він почне сильно гріється і вийде з ладу.

Звідси виходить завдання: Регулювати струм за певного значення напруги з незначною його зміною.

Способи регулювання яскравості світлодіодів: лінійні «аналогові» регулятори

Перше що спадає на думку це використовувати біполярний транзистор, адже його вихідний струм (колектора) залежить від вхідного струму (бази), включеного за схемою загального колектора. Ми вже розглядали їхню роботу у великій статті про біполярні транзистори.

Ви змінюєте струм бази, змінюючи падіння напруги на переході емітер-база за допомогою потенціометра R2, резистори R1 і R3 потрібні для обмеження струму при максимально відкритому транзисторі розраховуються виходячи з формули:

R = (U харчування-Uпадіння на світлодіодах-Uпадіння на транзисторі) / Iсвет.ном.

Цю схему я перевіряв, вона непогано регулює струм через світлодіоди та яскравість свічення, але помітна деяка ступінчастість на певних положеннях потенціометра, можливо це пов'язано з тим, що потенціометр був логарифмічним, а можливо через те, що будь-який pn-перехід транзистора це той же діод з такою ж ВАХ.

Краще для цього завдання підійде схема стабілізатора струму на регульованому стабілізаторі LM317, хоча її частіше застосовують у ролі стабілізатора напруги.

Її можна використовувати для отримання фіксованого струму при постійній напрузі. Це особливо корисно при підключенні світлодіодів до бортової мережі автомобіля, де напруга в мережі при заглушеному двигуні близько 11.7-12В, а при заведеному доходить до 14.7В, різниця більш ніж 10%. Також добре працює і при живленні від блоку живлення.

Розрахунок вихідного струму досить простий:

Виходить досить компактне рішення:

Цей спосіб не відрізняється високим ККД, він залежить від різниці напруг між входом стабілізатора та його виходом. Вся напруга "згоряє" на LM-ці. Втрати потужності тут визначаються за такою формулою:

Щоб підвищити ефективність роботи регулятора, потрібний кардинально інший підхід – імпульсний регулятор або ШІМ-регулятор.

Способи регулювання яскравості: ШИМ-регулювання

ШІМ розшифровується як «широтно-імпульсна модуляція». В її основі лежить включення та вимкнення живлення навантаження на високій швидкості. Таким чином, ми отримуємо зміну струму через світлодіод, оскільки щоразу на нього подається повна напруга, необхідна для його відкриття. Він швидко вмикається і вимикається на повну яскравість, але через інерційність зору ми цього не помічаємо і це виглядає як зниження яскравості.

За такого підходу джерело світла може видавати пульсації, не рекомендується використовувати джерела світла з пульсаціями понад 10%. Детальні значення для кожного виду приміщень описані СНІП-23-05-95 (або 2010).

Робота під пульсуючим світлом викликає підвищену стомлюваність, головний біль, а також може викликати стробоскопічний ефект, коли деталі, що обертаються, здаються нерухомими. Це неприпустимо при роботі на токарних верстатах, з дрилями та іншим.

Схем і варіантів виконання ШИМ-регуляторів безліч, тому всі їх перераховувати безглуздо. Найпростіший варіант - це зібрати ШІМ-контролер на базі мікросхеми-таймера NE555. Це найпопулярніша мікросхема. Нижче ви бачите схему такого світлодіодного димера:

А ось фактично це одна й та сама схема, різниця в тому, що тут виключений силовий транзистор і вона підходить для регулювання 1-2 малопотужних світлодіодів із струмом у пару десятків міліампер. Також з неї виключено стабілізатор напруги для 555-мікросхеми.

Докладніше про широтно-імпульсну модуляцію:

Як регулювати яскравість світлодіодних ламп на 220В

Відповідь це питання простий: звичайні світлодіодні лампи мало регулюються – тобто. ніяк. Для цього продаються спеціальні світлодіодні лампи, що димуються, про це написано на упаковці або намальовано значок диммера.

Мабуть, найширший модельний ряд світлодіодних ламп, що димуються, представлений у фірми GAUSS - різних форм, виконань і цоколів.

Пристрій димованих світлодіодних ламп:

Чому не можна димувати світлодіодні лампи 220В

Справа в тому, що схема живлення стандартних світлодіодних ламп побудована або на базі баластного (конденсаторного) блоку живлення. Або на схемі найпростішого імпульсного понижуючого перетворювача першого роду.220В димери у свою чергу просто регулюють чинне значення напруги.

Розрізняють такі димери по фронту роботи:

1. Дімери зрізають передній фронт напівхвилі (leading edge). Саме такі схеми найчастіше зустрічаються у побутових регуляторах. Ось графік їхньої вихідної напруги:

2. Дімери зрізають задній фронт напівхвилі (Falling Edge). Різні джерела стверджують, що такі регулятори краще працюють як зі звичайними, так і з світлодіодними лампами, що димуються. Але зустрічаються вони набагато рідше.

Звичайні світлодіодні лампи практично не змінюватимуть яскравість з таким диммером, до того ж це може прискорити їхній вихід з ладу. Ефект такий самий, як і у схемі з реостатом, наведеною в попередньому розділі статті.

Варто відзначити, що більшість дешевих регульованих LED-ламп поводяться так само, як і звичайні, а коштують дорожче.

Регулювання яскравості світлодіодних ламп – раціональне рішення 12В

Світлодіодні лампи на 12В широко поширені в цоколях для точкових світильників, наприклад, G4, GX57, G5.3 та інші. Справа в тому, що часто в цих лампах відсутня схема живлення як така. Хоча в деяких встановлений на вході діодний міст і конденсатор, що фільтрує, але це не впливає на можливість регулювання.

Це означає, що можна регулювати такі лампи за допомогою ШИМ-регулятора.

Так само, як і регулюють яскравість LED-стрічки. Найпростіший варіант регулятора, ось такий на проводках, в магазинах вони зазвичай називаються як: «12-24В диммер для світлодіодної стрічки».

Вони витримують, залежно від моделі, близько 10 ампер. Якщо вам потрібно використовувати гарну форму, тобто. вбудувати замість звичайного вимикача, то у продажу можна знайти такі сенсорні 12В диммери, або варіанти з ручкою, що обертається.

Ось приклад використання такого рішення:

Раніше застосовувалися галогенові лампи на 12В їх живили від електронних трансформаторів, і це було чудовим рішенням. 12 вольт – це безпечна напруга. Щоб запитати ці лампи на 12В електричний трансформатор не підійде, потрібен блок живлення для світлодіодних стрічок. В принципі, переробка освітлення з галогенових на світлодіодні лампи в цьому полягає.

Висновок

Найрозумнішим рішенням регулювання яскравості світлодіодного освітлення є використання 12В ламп або світлодіодних стрічок. При зниженні яскравості можливе мерехтіння світла, для цього можна спробувати використовувати інший драйвер, а якщо ви робите шим-регулятор своїми руками – збільшити частоту ШІМ.

Сподіваюся, що ця стаття була для вас корисною. Дивіться також інші статті у категорії Практична електроніка, Висвітлення будинку

Підписуйтесь на канал у Telegram про електроніку для професіоналів та любителів: Практична електроніка на кожен день

Поділіться цією статтею з друзями: