Диммеры для светодиодных лент: разновидности и принцип действия

Диммеры для светодиодных лент: разновидности и принцип действия

Светодиодные ленты — это удобный источник освещения, который нашел свое применение в дизайне не только домашних интерьеров, но и в оформлении других помещений, например, торговых. Такие приборы не только работают как источники света, но также привлекают внимание покупателей.

Иногда нужно не просто включать и выключать свет, временами требуется менять его яркость, изменять тон или цвет свечения, использовать различные визуальные эффекты. Для этой цели используются диммеры.

Особенности управления

Светодиодная лента — это осветительный прибор, изготовленный на основе гибкой платы, на которой через одинаковое расстояние смонтированы полупроводниковые светодиоды.

Особенность полупроводниковых диодов состоит в нелинейности их вольт-амперной характеристики. Это означает, что после некоторого значения даже небольшое изменение напряжения может вызвать резкий рост тока, протекающего через диод, и привести к выходу его из строя.

Поэтому для управления такими устройствами необходимо использовать источники стабильного тока.

Учитывая эти особенности, для обеспечения стабильности нельзя использовать обычную схему с ограничительным резистором большого номинала и источником напряжения с большой ЭДС, так как это приведет к тому, что на резисторе будет рассеиваться значительно большая мощность, чем необходимо для включения светодиода.

Для подключения должны использоваться источники, имеющие достаточно низкое напряжение и способные поддерживать стабильный ток. Для лент такие источники имеют вид отдельного блока питания с напряжением в 12/24 В и ограниченным током, а ограничительные резисторы монтируются на самой полосе.

Основные виды

Основная задача диммера состоит в управлении яркостью и регулировании мощности прибора. Виды регуляторов для светодиодных лент можно классифицировать по нескольким признакам.

1. По типу регулирующей схемы. Поскольку управление светодиодными приборами имеет свои особенности, то диммеры для них также отличаются. Они содержат в себе вместо пассивных диммерных схем схемы активного типа, изготовленные на полупроводниковых элементах. По этому основным признаком для классификации можно считать тип регулирования. Есть два основных типа управляющих элементов:
   • Управляемые источники тока. Стабилизируют выходной ток и могут изменять его в необходимом диапазоне при малом падении напряжения.
   • Импульсные регуляторы. В схемах широтно-импульсной модуляции используются прямоугольные импульсы, которые получаются при чередовании высокого и низкого уровня сигналов. Изменение длительности импульсов меняет яркость освещения. Такая схема обеспечивает стабильный ток и поддерживает рассеиваемую мощность в номинальном диапазоне.

• Электронные;
• Механические;
• Дистанционные.

• Накладные;
• Встроенные;
• В виде модулей.

• Проходные, позволяют включать и выключать освещение из разных мест;
• Непроходные, позволяют включать и выключать освещение из одного места.

[attention type=yellow]Также они могут различаться и по другим признакам: использованию беспроводных технологий, типу этих технологий (инфракрасные или радиочастотные), по используемому протоколу, по количеству каналов.
[/attention]

Схема подключения к устройству

Способ подключение зависит от типа ленты и поставленных целей и задач. В зависимости от этого выбирается тип контроллера. Схему подключения диммера смотрите тут.

Схема подключения сенсорного диммера для светодиодной ленты своими руками с целью регулировки освещения помещения представлена на фото:

Одноцветная

На одноцветных — стоят светодиоды только одного цвета, например, белого. Можно регулировать только яркость их свечения. Для регулирования яркости используются диммеры с одним каналом, их подключают сразу после источника питания.

Видео-инструкция, как подключить диммер для одноцветной светодиодной ленты на 12 Вольт своими руками:

RGB-ленты это трехцветные светодиодные приборы, которые использую три основных цвета – красный, синий и зеленый для передачи разных оттенков. При одновременном включении всех трех цветов получается белый цвет. Для управления нужно использовать контроллеры с тремя каналами.

Таким образом можно не только включать каждый цвет по отдельности, но и смешивать их, регулируя яркость каждого. Кроме цвета можно также регулировать скорость изменения цветов. RGB-контроллер также подключается после источника питания.

Преимущества и недостатки

Преимущества:

Недостатки регуляторов с управляемым источником тока:

• Рассеиваемая на светодиоде мощность сильно меняется в зависимости от проходящего через него тока. Это влияет на нагрев диода и влечет другие последствия.
• По причине нагрева сильно меняются характеристики светодиода, даже такие, как спектр его излучения.
• Нагрев элемента плохо влияет на долговечность его работы.

Недостатки регуляторов с ШИМ-регулированием:

• Мерцание. ШИМ-регуляторы, особенно недорогие, достаточно заметно мерцают. Это хорошо заметно при небольшой яркости, что пагубно влияет на здоровье глаз, а также может вызвать утомление и головную боль.

Наиболее продвинутые модели регуляторов сочетают в себе схемы как аналогового управления, так и широтно-импульсной модуляции, что дает возможность использовать преимущества обоих методов, позволяя исключить недостатки каждого из них.

[attention type=green]Светодиодные ленты — это не только энергосберегающий осветительный прибор, это средство декора и привлечения внимания. [/attention]

Современные диммеры позволяют управлять яркостью и цветом светодиодов. Широкий выбор дает возможность оптимально подобрать устройство для любых целей.

Видео о применении и подключении диммера для светодиодной ленты с сенсорным пультом:

ДИММЕР ДЛЯ СВЕТОДИОДНЫХ ЛЕНТ

Иногда необходима регулировка яркости галогенных, светодиодных (LED) и некоторых других видов ламп. С этим не будет никаких трудностей при питании от 220V переменного тока — для этого есть готовые настенные выключатели-диммеры, но если питающее напряжение 12В постоянного тока, как например у светодиодных лент или в авто — все несколько усложняется. Для этих целей придётся собрать несложную схему на ШИМ-контроллере и мощных полевых транзисторах, которую для удобства назовём "универсальный диммер".

Схема регулятора яркости

Характеристики

• Выходной ток: 10 А (20 А пиковое значение)
• Входное напряжение: от 10 до 15 В постоянного тока
• Рабочая частота: 125 Гц
• Ширина импульса от 1.47% до 87,8%
• Эффективность: 97%
• Выходное напряжение: 12 В
• Максимальная выходная мощность 100 Вт.
• Предохранитель 10 А и защита от переполярности.

Схема работает по классическому, как для этих целей, принципу изменения ширины импульса прямоугольной формы с частотой около 125 Гц, и генератора на 7555CN — это КМОП версия обычной микросхемы таймера 555. Ширина импульса может варьироваться от 1% до 90%, что и приводит к передачи в нагрузку большего или меньшего количества тока. Вот осциллограммы минимального и максимального уровня сигнала на нагрузке:

Список радиодеталей

• C1 100n
• C2 100n
• C3 1000
• C4 100n
• C5 100n
• D1 1N4148
• D2 1N4148
• D3 1N4148
• D4 стабилитрон на 15 В
• F1 10A
• L1 Дроссель на кольце
• P1 100k линейный
• Q1 RFP50N06
• Q2 RFP50N06
• Резисторы все на 0,25 Вт
• R1 1k
• R2 1k
• R3 22
• R4 22
• R5 1k
• R6 1k
• R7 39 Ом

Дроссель мотаем на ферритовом кольце 30 мм, проводом толщиной 1 мм 30 витков. Это нужно для уменьшения электромагнитных помех от работы генератора схемы. В качестве нагрузки Х1 была использована 12 В / 50 Вт галогенная лампа. Устройство прекрасно диммирует и 12-ти вольтовые светодиоды. Для полевых транзисторов обязательно нужен небольшой радиатор, но если мощность планируется не более 10 ватт — можно поставить чисто символический.

Схема подключения диммера к БП и LED

Обратите внимание, что схема даёт максимум 90% яркости, что в большинстве случаев даже хорошо, так как на глаз это почти не заметно, а срок службы лампы продлевается существенно. При необходимости подключить светодиодные ленты на ещё большую мощность — просто увеличьте площадь радиатора. А на рисунке ниже показана готовая конструкция на испытаниях совместно с галогенкой.

Немного о светодиодных лентах

Вы можете написать сейчас и зарегистрироваться позже. Если у вас есть аккаунт, авторизуйтесь, чтобы опубликовать от имени своего аккаунта.

Похожий контент

Простая светодиодная цветомузыка (ЦМУ) с микрофоном. Назначение — игрушка или настольный сувенир. Реагирует на любые звуки в помещении. Не требует каких-либо подключений. Напряжение питания 9 вольт от двух последовательно соединенных плоских батареек (3R12).
Что бы не было двояких толкований, не следует путать такие устройства со светодинамическими установками (СДУ), в отличие от которых ЦМУ реагируют на разные полосы частот звукового спектра. Структурная схема такая:

Сигнал от микрофона 1, усиливается широкополосным усилителем 2, сигнал с которого подается на три частотных фильтра 3, каждый из которых пропускает только свою полосу частот. Далее сигнал через ключевые устройства подается на излучатели 4, каждый своего цвета.
Это конечно всё в идеале, а данная ЦМУ не обладает такими качествами, так как имеет крайне простую схему. Деление частот весьма приблизительное.
Принципиальная схема такая:

Настройка усилителя:
Коэффициент усиления микросхемы задается цепочкой подключенной к выводам 1 и 8. Примерно так: Ничего не подключено, 20dB. Конденсатор на 10 микрофарад, как на схеме — 200, если добавить последовательно с конденсатором резистор, то им можно добиться промежуточных значений. Например резистор на 1,2k устанавливает усиление 50.
Возможно применение и других усилителей, например на операционных усилителях (ОУ), или на транзисторах. Только следует помнить что тут требуется не просто микрофонный усилитель, а усилитель мощности где-нибудь хотя бы на 0,5 ватта, или специальный усилитель для цветомузыки, схемы можно загуглить. Может быть позже испытаю другую схему, тогда отпишусь.
Но проще и дешевле приведенного на схеме, вряд ли можно что-то придумать. Усилитель должен иметь достаточно неплохое качество. Если нет осциллографа, готовый усилитель перед дальнейшей сборкой можно отслушать, подключив наушники к выходному конденсатору и «массе». Непосредственно подключать наушники к выходу микросхемы нельзя.
Если устройство планируется использовать в помещении с очень громкой музыкой, или другими звуками, и светодиоды «зашиваются» светясь непрерывным светом, — это скорее всего вызвано перегрузкой усилителя. Тут можно либо убрать конденсатор C4, либо ввести общий регулятор уровня, по типу регуляторов громкости в звуковых усилителях. Либо и то и другое. Потребуется переменный резистор на 10-50 килоом, включенный «потенциометром» на вход усилителя. Как на схеме:

Настройка канала фона:
Желтый светодиод должен пригасать в такт с музыкой, или иными звуками. Немного изменить работу канала фона можно подбором резистора R4. При чем происходит это достаточно вяло, и вроде как с некоторой задержкой. На слишком короткие звуки светодиод может вообще не среагировать. Это не баг, это фича. Если канал фона не нужен, его можно не устанавливать.
Настройка частотных каналов:
На выходе усилителя не хватает мощности, что бы преодолев фильтры, открыть ключи на биполярных (даже составных) транзисторах. Потому пришлось использовать в ключах полевые транзисторы.
После сборки фильтров и ключей, и включения устройства можно будет убедиться, что все светодиоды светятся по-разному, одни ярко, другие не очень. Это зависит от многих причин, например зашумленности помещения, АЧХ сигнала поступающего с усилителя, так и качества или визуальной яркости самих светодиодов.
Что бы этого избежать, устанавливаем на самый яркий канал подстроечный (переменный) резистор, как R2 на полной схеме. У меня самый яркий канал — синий, мне хватило и одного, но может быть потребуется два, или три, или ни одного. Хорошо бы добиться такого, что бы в «местной» тишине все частотные светодиоды чуть-чуть светились. Но мне такого достичь не удалось. Включите музыку на обычной громкости, светодиоды должны ритмично вспыхивать в такт с ней. На особую яркость, или четкость срабатывания надеяться не стоит.
О деталях:
Звук воспринимает микрофон BM1, электретный «таблеточный», любого типа. Напротив микрофона нужно сделать отверстие в корпусе, которое можно прикрыть редкой тканью типа марли. На микросхеме DA1 типа LM386 собран микрофонный усилитель. С него сигнал поступает на один фоновый, и три пассивных частотных фильтра. Затем на транзисторные ключи, зажигающие соответствующие светодиоды. Желтый светодиод у меня реагирует на все частоты, только с обратной зависимостью, синий реагирует на высокие частоты, зеленый — на средние, красный — на низкие. Можно изменить этот порядок, установив любые другие светодиоды. Светодиоды я взял яркие, круглые, матовые, диаметром 10 мм. Подключено по одному светодиоду на канал, как на схеме. Можно добавить еще светодиодов параллельно, с собственными гасящими резисторами на 200 Ом. Соединять светодиоды последовательно, или использовать светодиодные ленты не рекомендую, из-за увеличения напряжения зажигания такой сборки, а значит снижения чувствительности.
Ключевые транзисторы использованы BC547C, это полный аналог КТ3102Г, и полевые транзисторы 2N7000. Остальные детали каких-то особенностей не имеют.
Питание: А с питанием проблемы. Сразу решил отказаться от какого-то специального блока питания, так как его стоимость может сильно превысить стоимость самого устройства. Пытался использовать разные зарядные устройства от телефонов — результат отрицательный. В общем не пригодился ни один импульсный БП из бывших в доме. Конденсатор по питанию не помогает. Нужно использовать чисто аналоговый БП. Что бы не городить огород, просто применил батарейки. Конденсатор C11 может немного продлить время работы батареек, когда они начнут разряжаться. Конденсаторы C1 и C2 находятся на плате микрофонного усилителя, а С11 на вводе питания в схему. Выключателем питания у меня является микротумблер SA1 типа MTS101, хотя можно применить любой выключатель с фиксацией, на достаточный ток.
Конструкция устройства может быть самая разная, у кого что есть, то и используется. В моем случае была использована коробка от губки для чистки обуви. Сами схемы собраны на покупных макетных платах, от которых были отрезаны кусочки нужного размера. Светодиоды расположены в ряд, и расположены горизонтально. Порядок слева-направо такой: желтый, синий, зеленый, красный. Конечно это всё можно решить и по-другому.
Устройство состоит из двух узлов, — усилитель, и фильтры с ключами, соединенные между собой проводами. Что позволяет проводить различные эксперименты, например заменять один узел на другой без глобальной переделки. К тому же это позволяет более рационально использовать место внутри корпуса. Применять экранированные провода нет нужды, но нужно делать их минимально достаточной длины.
Устройство во время работы потребляет от 25 до 40 mA. Что в общем обещает долгую работу батареек. Стоимость деталей и материалов включая батарейки примерно 300 рублей. Был бы блок питания, было бы минимум в два раза дороже.
Изнутри всё выглядит так:

Сделаем “вечным” светодиодный светильник.

Всем привет. В этой статье вы узнаете о методах продлевающим жизнь светодиодным светильникам, лампочкам и всему что связано со светодиодным освещением. Модернизировать будем известным нам по прошлой статье светодиодный светильник Varton 12W.

Уважаемый Remonter, недавно упоминал в статье о светодиодной подсветке телевизоров, о том что многие производители намеренно идут на ухищрения, прибыли ради и ради того чтобы грубо говоря их заводы не закрыли.
В прошлой своей статье о ремонте светиодного светильника я рассказал вам как его починить, а вот как продлить ему жизнь, решил рассказать в этой отдельной статье.

Суть методов состоит в том чтобы ограничить ток подаваемый на светодиоды, путём подбора токового резистора на плате драйвера, который ,,чувствует нагрузку и сигнализирует об этом микросхеме”, а та в всою очередь убавляет или прибавляет ток, подстариваясь под норму. Подстраивая резисторы (прибавляя сопротивление, чтобы сделать тускло) мы настраиваем желаемое свечение. Либо, как второй вариант, включения обычных диодов или токоограничивающих резисторов, в разрыв цепи питания светодиодов.

Дабы всё было понятно в нашем частном случае, срисовал схему блока питания светильника с платы. Даташит на шим-микросхему найти не предоставилось возможным, поэтому пришлось рассчитывать на свою интуицию, опыт, информацию в интернете и советы Remonter-a, администратора нашего сайта.

Схема драйвера светодиодного светильника

Схема проста. Перед диодным мостом установлен терморезистор, ограничивающий обычные завышенные скачкообразные пусковые токи конденсатора, при включении драйвера. Также установлен помехоподавлящий Y-конденсатор, устранящий помехи из схемы в сеть и из сети в схему. За диодным мостом конденсатор, сглаживающий пульсации с диодного моста, за ним резистор слегка ограничивающий напряжение, далее резистивный делитель из трех резисторов, задающий режим работы микросхемы, еще один сглаживающий конденсатор, два паралельно включенных токовых резитора. За микросхемой диод разряжающий на себя остаточный ток дросселя и возвращая ток снова на него, после выключения драйвера, защищающий таким образом схему. За диодом резистор и конденсатор, сглаживающие остаточные пульсации после дросселя. Ну а в конце уже следует и сама нагрузка в виде светодиодов.

Найти токовые резисторы на плате драйвера легко. Как правило они низкоомные и часто стоят по несколько штук в паралель, как раз для токовой настройки. В нашем случае их два, 3,4Ом и 2,5Ом, ,,висящие” между 3-ей и 8-ой ногами микросхемы.

Внешний вид платы и токовые резисторы

Поначалу пробовал вставить в разрыв питания светодиодов, математически рассчитанное на 30-ти процентное понижение тока сопротивление. К своему удивлению, вместо падения тока увидел мерцание светодиодов, с понижением яркости. Смотрите видео мерцания.

Так как даташита на микросхему не нашёл, предположил что это является особенностью её работы. Поэкспериментировав и поколдовав с осциллограмами в ключевых точках схемы, решил пойти более простым путём подбора токовых сопротивлений. К слову установка диодов в разрыв цепи в моем случае не дала ощутимого эффекта, так как пришлось бы набирать много диодов.

И так, замерил напряжение и ток потребления светодиодов в обычном заводском режиме, прибор показал 240В и 0,143А соответственно (амперметр включаем в разрыв цепи). Выпаял первое токовое сопротивление (2,5Ом), включил и о чудо – яркость светодиодов снизилась. Снова замерил ток и напряжение, показало 95В и 0,058А. Меня это вполне устроило, так как потребление тока уменьшилось почти в два раза.
Потом для полноты эксперимента вернул первый резистор на место, а второй (3,4Ом) выпаял и снова включил светильник. Эффект оказался не столь очевидным, т.е. свечение примерно на 70%, от заводской ,,нормы”.
На первом варианте с резистором в 2,5Ом решил остановиться, потому как это меня вполне устраивало. При 50% понижении потребления тока, визуально свечение упало примерно на 40%.
После часовой прогонки светильника, собрал его.

P.S. Для продления жизни светодиодам и вообще любым полупроводниковым элементам, применяют еще охлаждение, в виде радиаторов, в придачу вентиляторами или без оных. Радиаторы эффективно отводят тепло и таким образом спасают светодиоды от ускоренной температурной деградации (особенно дешёвых). Этот вариант не совсем подходит, если ток потребления светодиодов искусственно завышен производителем. В моём случае это оказалось не совсем уместным вариантом. К тому же я убил трёх зайцев, исправил заводской ,,косяк”, убавил ток на светодиоды ниже им положенной нормы, и избавил светодиоды от ускоренной деградации, уменьшив их нагрев.

Подытожу. Таким вот незамысловатым образом мы с вами можем продлить жизнь светодиодным светильникам, лампочкам, светодиодным лентам, любым активным нагрузкам, нуждающихся в уменьшении ненормально завышенного тока.