Регулятор яркости светодиодов

Дистанционный диммер — возможности устройства:

Плавное включение и выключение освещения, что благоприятно сказывается на «здоровье» лампы накаливания, продлевая тем самым ее срок службы.
Возможность изменения регулятором яркости освещения.
Функция запоминания установленного уровня освещения.
Автоматическое отключение света через 12 часов с момента последнего управления светом.
Возможность дистанционно регулировать яркостью лампы.

Изменение освещения возможно как кнопкой самого выключателя, так и при помощи ПДУ (пульт дистанционного управления) от любого бытового прибора — телевизора, видеомагнитофона и тд.

В основе схемы регулятора света лежит микроконтроллер фирмы Microchip PIC12F629 . Задача микроконтроллера обработка сигналов поступающих с кнопки управления SW1 и от инфракрасного датчика U2 и управление симистором.

Элементы R2, C2 и L1 необходимы для подавления помех, вырабатываемых устройством. Питание инфракрасного приёмника идет через RC-фильтр на элементах C6, R9. Резисторы R3 и R4, конденсаторы C1, C2 и C4, диод D2 и стабилитрон D1 составляют схему питания всего устройства. Пьезоизлучатель LS1 необходим для подачи звуковых сигналов.

Принцип широтно-полюсной модуляции (ШИМ)

Изменения мощности питающего напряжения при применении шим-контроллера обеспечивается благодаря подаче на коммутирующий элемент (в случае со светодиодами – полевой транзистор, симистор либо динистор) сигналов с изменяющейся скважностью.Скважность (S) – соотношение между длительностью импульсов и паузой между ними.S=T/T1, где Т – период импульсов, Т1 – период положительного фронта. В ШИМ-контроллере импульсы следуют с постоянной частотой, изменяется лишь длительность пауз

В ШИМ-контроллере импульсы следуют с постоянной частотой, изменяется лишь длительность пауз.

Ниже представлена принципиальная схема ШИМ-контроллера:

Увеличение ширины импульса увеличивает время поступления тока через транзистор к нагрузке, следовательно, и пропускаемый ток. Частота следования импульса значительно выше той, которую способен уловить глаз, обычно 100-200Гц, потому мерцания светодиодов мы не ощущаем. Преимущество регуляторов нагрузки на основе ШИМ-контроллеров, значительно более высокий КПД сравнительно с резистивными, поскольку избыточная нагрузка гасится, а не потребляется.

Подключение диммера в схему питания светодиодной лампы

Существует два варианта подключения:

Схема подключения перед драйвером питания, когда диммируется переменное напряжение;
Подключение после драйвера питания, с ШИМ-регуляцией постоянного напряжения.

Тип лампочек

Важно запомнить, что встречаются регуляторы освещения, подходящие для ряда определенных типов ламп, однако универсального диммера не существует. Выбор светорегулятора должен производиться в зависимости от вида и мощности лампочек

Как известно, существуют различные виды источников света, среди которых лампы накаливания, светодиодные, галогенные, люминесцентные, LED-модули, ленты и линейки

При этом, применять светорегуляторы можно абсолютно во всех видах светильников: для люстры, бра, торшеров, подвесных, а также для точечных светильников. Рассмотрим каждый тип источника света по отдельности

Как известно, существуют различные виды источников света, среди которых лампы накаливания, светодиодные, галогенные, люминесцентные, LED-модули, ленты и линейки. При этом, применять светорегуляторы можно абсолютно во всех видах светильников: для люстры, бра, торшеров, подвесных, а также для точечных светильников. Рассмотрим каждый тип источника света по отдельности.

Выбрать диммер для ламп накаливания значительно проще, чем для других источников света. Также преимуществом является простота его подключения: его можно установить вместо обыкновенного выключателя. Но нужно отметить такой момент, что уменьшая яркость лампы накаливания при помощи светорегулятора, цвет ее свечения также изменится и станет более красным.

Что касается люминесцентных ламп, то выбрать регулятор освещения для них практически невозможно. Теоретически данное мероприятие возможно, но при условии создания сложной технической системы с дополнительным использованием электронного пускорегулирующего аппарата и контроллера. При этом сам диммер будет отличаться от применяемого для лампочек накаливания.

Выбрать регулятор света для энергосберегающих ламп, то есть для компактных люминесцентных (КЛЛ), несколько проще. Если в КЛЛ уже имеется встроенный пускорегулирующий аппарат (ПРА), то данная лампочка легко диммируется при помощи обычного регулятора. При отсутствии ПРА, она будет диммироваться с таким же трудом, как и обычная люминесцентная, что весьма трудоемко и затратно.

Для галогенных ламп выбрать светорегулятор очень просто. При этом, можно использовать регулятор для лампочек накаливания, либо приобрести диммер именно для этого типа изделий

Следует обратить внимание на напряжение, от которого работает галогенка. Если речь идет о напряжении 12В, то необходимо применение понижающего трансформатора

Выбор диммера для устройств, основанных на применении светодиодов более затруднителен

Для светодиодных ламп 220В светорегулятор выбрать весьма просто. На упаковке обычно указано, диммируемая модель, либо нет. Если маркировка свидетельствует о том, что светодиодная лампа диммируемая (как на фото ниже), то регулятор можно применять как для обычных лампочек. Также светодиоды могут управляться при помощи специально разработанного для данного типа источников освещения пульта дистанционного управления

Выбор диммера для устройств, основанных на применении светодиодов более затруднителен. Для светодиодных ламп 220В светорегулятор выбрать весьма просто. На упаковке обычно указано, диммируемая модель, либо нет. Если маркировка свидетельствует о том, что светодиодная лампа диммируемая (как на фото ниже), то регулятор можно применять как для обычных лампочек. Также светодиоды могут управляться при помощи специально разработанного для данного типа источников освещения пульта дистанционного управления.

При выборе диммера для LED-ламп 12 В стоит не забывать о применении понижающего трансформатора напряжения, а также об использовании специального контроллера

Чтобы выбрать регулятор освещения для светодиодных модулей, лент и линеек, нужно обратить также внимание на напряжение, от которого эти устройства работают. Обычно это 12В, а как уже было сказано выше, для их работы требуется установка дополнительных приспособлений, среди которых контроллер и специальная интеллектуальная панель управления

Чтобы вам было легче определиться с выбором, рекомендуем изучить следующий алгоритм в таблице:

Преимущества и недостатки диммеров

К числу преимуществ выключателей различного типа с регуляторами можно отнести плавный запуск системы освещения, что позволяет существенно увеличить срок службы осветительных приборов (период эксплуатации у ламп накаливания в этом случае увеличивается до 40%).

Диммеры можно использовать не только для управления светом, но и для регулирования напряжения других приборов (чайников, утюгов, нагревателей)

При этом важно соблюдать соответствие между мощностью приспособления и оказываемой на него нагрузкой. Подобные приборы создают безграничные возможности для оформления интерьера. С их помощью легко осуществить точечную подсветку выбранной зоны, создать интересные световые картины

Ценным качеством диммеров является также способность управлять источниками света дистанционно или при помощи звуков

С их помощью легко осуществить точечную подсветку выбранной зоны, создать интересные световые картины. Ценным качеством диммеров является также способность управлять источниками света дистанционно или при помощи звуков

Подобные приборы создают безграничные возможности для оформления интерьера. С их помощью легко осуществить точечную подсветку выбранной зоны, создать интересные световые картины. Ценным качеством диммеров является также способность управлять источниками света дистанционно или при помощи звуков.

Однако такие приборы также имеют свои недостатки. Светорегуляторы можно применять лишь для управления источников света, мощность которых соответствует аналогичному показателю устройства. Из-за особенностей напряжения на выходе понижающие трансформаторы могут работать некорректно.

Устройства могут создавать электромагнитные помехи, что будет препятствовать работе радио и других приборов. Определенные типы ламп (особенно оснащенные дополнительными устройствами – ЭПРА, драйвером) в принципе не могут совмещаться с диммерами. КПД светорегуляторов при работе с лампами накаливания достаточно низок. Понижение яркости ламп мало влияет на расход электроэнергии, которая вместо света переходит в тепло.

Светодиодный светильник с регулировкой яркости

Монтирует светодиоды на плате. Совместно со светодиодами монтирует резисторы.

На двусторонний скотч закрепляет внутри коробки аккумуляторы.

Добавляет тумблер.

Припаивает потенциометр.

Делает в коробке отверстие. Протягивает в отверстие провод от лампы. Припаивает провода согласно схеме.

Согласно схеме, монтирует гнездо зарядки. Светодиод будет гореть, когда идет зарядка аккумуляторов.

В коробке делает четыре отверстия. Устанавливает потенциометр, гнездо зарядки, светодиод и тумблер.

Вырезает прямоугольный кусок картона. Оклеивает его черной бумагой. Приклеивает картон к задней части лампы.

Источник (Source)

Становитесь автором сайта, публикуйте собственные статьи, описания самоделок с оплатой за текст. Подробнее здесь.

Схемы регуляторов мощности для светодиодных ламп

Регулирование яркости светодиодных ламп имеет свои особенности. LED-лампы, которые можно включать в сеть 220 вольт непосредственно, вместо ламп накаливания, оснащаются дополнительными устройствами – драйверами. Их назначение – стабилизировать ток, протекающий через светодиоды, вне зависимости от колебаний напряжения в сети. Сам принцип такого регулирования противоположен задачам диммирования – если пытаться менять ток через лампу, изменяя среднее напряжение с помощью тиристоров или симисторов, драйвер будет пытаться компенсировать данное воздействие, стараясь удержать ток в заданных пределах. Лампы, оснащенные такими драйверами, относят к классу недиммируемых.

Существуют и драйверы, позволяющие производить диммирование обычным способом. Их входные цепи отслеживают среднее напряжение на входе и, соответственно, регулируют ток через светодиоды. Такие лампы стоят несколько дороже и менее распространены. Отличить диммируемый светильник от недиммируемого можно по специальному значку.

Обозначение диммируемых и недиммируемых ламп

В отдельную группу надо выделить светодиодные светильники, вместо полноценного драйвера у которых установлен токоограничивающий резистор. Такое исполнение имеют все светодиодные ленты (и некоторые другие светильники). Их особенности:

все они поддаются диммированию;
их нельзя включать в цепи переменного тока.

Вторая особенность обусловлена тем, что светодиоды крайне чувствительны к обратному напряжению, и во время отрицательной полуволны переменного напряжения легко выходят из строя. Поэтому приборы для регулировки их яркости в сети переменного тока строят по принципу «диммер-выпрямитель».

Включение выпрямителя после диммера

Другой вариант – запитывать светильники от источника постоянного тока (этот метод часто используется для низковольтных ламп). В этом случае средний ток регулируется методом широтно-импульсной модуляции (ШИМ).

Принцип работы широтно-импульсной модуляции

Светильник запитывается не постоянным напряжением, а импульсами равной амплитуды и частоты, но с регулируемой длительностью. От длительности зависит средний ток через светодиоды. Такие устройства обычно делают на специализированных микросхемах, а зачастую – на микроконтроллерах. Последний вариант позволяет получить неограниченные возможности регулировки и получения световых эффектов. Но несложный регулятор можно создать и на базе дешевой и распространенной микросхемы NE555 (КР1006ВИ1).

ШИМ-регулятор на NE555

Частота импульсов в данной схеме задается элементами R1, R2, C1. Ее надо выбрать в пределах от 200 Гц до нескольких килогерц, чтобы не было заметно мерцания светодиодов. Транзистор выбирается в зависимости от мощности потребителя. При применении IRF7413 диммер может управлять током нагрузки до 13 А, но потребуется теплоотвод. Напряжение используемой светодиодной ленты (или другого LED-светильника) ограничено напряжением питания NE555 и составляет 5..18 вольт.

Для наглядности видео: Сборка и тест диммер-контроллера FL5150MX

На тиристорах

Такая модель диммера на тиристорах по принципу действия идентична предыдущему варианту, но вместо симистора в роли ключа выступают тиристоры. Из-за особенностей работы тиристора целесообразнее устанавливать такое электронное устройство для каждой полуволны синусоиды напряжения.

Пример схемы такого диммера приведен на рисунке ниже:

Схема регулятора на тиристорах

Начнем разбор работы схемы с положительного полупериода кривой напряжения – конденсатор C1 заряжается по цепи из токоограничивающих резисторов R3 — R4 — R5. Когда величина заряда достигнет порогового значения для динистора V3, он открывается и подает управляющий импульс на тиристор V1. В режиме ключа V1 начинает пропускать напряжение к нагрузке, выдавая определенный участок кривой напряжения.

При отрицательном полупериоде синусоиды V1 запирается, ток через него протекать не будет, а на конденсатор C2 через токозадающую цепь R1 – R2 — R5 будет поступать заряд, который со временем откроет динистор V4. Через него будет протекать ток на управляющий электрод тиристора V2, после открытия транзистора на нагрузку пойдет такая же часть полупериода синусоиды, но с противоположным знаком.

Такой регулятор мощности светового потока может использоваться не только для изменения яркости освещения ламп, но и для управления температурой нагрева паяльника и других устройств.

Это интересно: УЗО для автомата 25А: какой номинал выбрать?

Модульные DC/DC-драйверы светодиодов на сайте catalog.compel.ru

Для быстрого поиска драйверов и модулей питания по заданным параметрам удобно пользоваться сайтом https://catalog.compel.ru/, на котором представлены электронные компоненты и модули. Для параметрического поиска сначала нужно выбрать тип нужного компонента, например, для поиска источников питания для светодиодов необходим следующий путь поиска: Модульные ИП ИП для LED. На экране появится окно, в котором можно задать нужные параметры, например, входное напряжение 24 В, производитель (бренд) PEAK (рисунок 7).

Рис. 7. Результаты поиска модульных драйверов светодиодов PEAK со входом 24 В

Кликнув на наименование подходящего изделия, можно открыть новое окно, где будут приведены основные технические параметры на русском языке, приведено фирменное описание производителя и показано наличие на складе и цены компонента в зависимости от количества.

Виды светорегуляторов

Ленты, как ты знаешь, бывают монохромными и многоцветными. Самые распространенные варианты многоцветных лент – RGB (красный, зеленый синий) и RGB+W (красный, зеленый синий, белый). Отличие обычной RGB от RGB+W в том, что в первом случае в ленте используются отдельные светодиоды различных цветов, расположенные одиночно или группами, но поочередно: R-G-B-R-G…

RGB лента, собранная из светодиодов разных цветов

В RGB+W ленте используются четырёхцветные светодиоды, состоящие из нескольких расположенных в одном приборе кристаллов. Активируя те или иные кристаллы, можно добиться появления множества дополнительных цветов, включая белый. Также можно выделить трёхцветные трёхкристальные светодиоды RGB 5050, работающие также по принципу смешивания цветов.

Для многоцветных вариантов лент, естественно, нужны специальные типы диммеров, способные независимо управлять тремя каналами.

Дополнительно диммеры для светодиодных лент различают по:

методу управления;
способу монтажа и расположению;
дополнительным функциям.

Метод управления

По методу управления светодиодной лентой диммеры можно разделить на следующие четыре группы:

поворотные. Регулировка яркости ленты в таких диммерах производится при помощи обычной поворотной ручки. При этом включение/выключение может производиться как поворотом ручки, так и нажатием на нее;

Купить

кнопочные. В таких приборах регулировка яркости освещения производится при помощи обычных клавиш, как на выключателе, или механических кнопок;

Настенный и мини-диммеры с управлением механическими кнопками

Купить

сенсорные. Управление прибором производится сенсорными кнопками. На них не нужно нажимать, достаточно к ним просто прикоснуться;

Купить

дистанционно управляемые. Установка необходимого уровня освещенности у этой категории регуляторов производится дистанционно при помощи беспроводного ИК или радиопульта. Некоторые подобные устройства имеют встроенный модуль Wi-Fi или микрофон. Первыми можно управлять с мобильного устройства, вторыми – голосом.

Одноцветный и RGB светорегуляторы c пультом ДУ

Способ монтажа и расположения

Выпускаемые сегодня диммеры для лент имеют различное конструктивное исполнение. В зависимости от поставленных задач и дизайнерской задумки ты можешь выбрать наиболее подходящую тебе конструкцию.

Для монтажа на стену

Обычно (но необязательно) такие устройства имеют вид и типоразмеры обычного выключателя. Они утапливаются в стену либо имеют накладную конструкцию. Очень удобный вариант при организации освещения или подсветки жилых комнат.

Для скрытого монтажа около ленты

Иногда настенной конструкцией пользоваться неудобно или установить ее проблематично (к примеру, не хочется делать повторный ремонт). В этом случае диммер можно разместить возле ленты или в любом удобном месте. К примеру, скрыть за элементами интерьера или в межпотолочном пространстве. Тут отлично подойдет прибор для скрытого монтажа. Управлять таким устройством придется дистанционно: при помощи проводного или беспроводного пульта.

Этот диммер имеет дистанционное управление, поэтому его можно разместить в любом удобном месте

Дополнительные функции

Современные диммеры, кроме своей основной задачи по регулировке яркости, могут выполнять огромное количество дополнительных функций. С появлением микроконтроллеров это перестало быть дорогим удовольствием. Обычно такие диммеры называют контроллерами светодиодной ленты, поскольку светорегуляторами их назвать уже сложно.

Наиболее интересные из функций, выполняемых контроллерами:

Включение по таймеру (имитация присутствия хозяина).
Создание световых эффектов (бегущий свет, периодическое затухание, смена цвета и пр.).
Режим светомузыки (используется встроенный микрофон).
Интеграция в умный дом или подключение к ПК по проводному интерфейсу.
Входы для подключения внешних датчиков (тревожных, света и пр.).
Возможность самостоятельного программирования.

Этот контроллер для светодиодных лент уже не назовешь диммером: он выполняет несколько десятков дополнительных функций, может программироваться и интегрироваться в умный дом

Стоимость диммера для LED-ленты

Как и любой электронный прибор хороший светодиодный диммер не может быть дешёвым. Но при этом следует понимать, что для каждого типа светорегуляторов существует свой ценовой диапазон. Например, стоимость миниатюрных проводных диммеров от Arlight составляет около 8$. Такие устройства могут управлять только одним цветом и выдавать в нагрузку мощность до 36 Вт.

Более дорогими являются одноканальные модели, внешне напоминающие блок питания светодиодной ленты. На их корпусе нет кнопок, а управление яркостью осуществляется с пульта по ИК или радиоканалу. Розничная цена таких диммеров сильно зависит от максимальной выходной мощности и колеблется от 20$ до 40$.

Самую высокую цену имеют диммеры для RGB и RGBW светодиодных лент с многофункциональным пультом управления. Стоимость таких регуляторов яркости среднего качества начинается от 40$. В то же время на AliExpress можно купить аналогичный товар в 2 раза дешевле. Вот только стабильную работу и соответствие заявленным техническим характеристикам поставщики из Китая не гарантируют. На низкое качество продукции AliExpress указывают и многочисленные отрицательные отзывы покупателей.

Чтобы не покупать товар сомнительного качества из Китая и в то же время не тратить деньги на дорогостоящую брендовую продукцию, можно собрать диммер самому из доступных радиокомпонентов.

Однако достичь такого эффекта с помощью обычного подключения светодиодов к сети невозможно. Для этого нужно использовать специальное полупроводниковое устройство с регулятором, при изменении положения которого происходят контролируемые перепады силы тока, подаваемого на светодиоды. Регулятор яркости светодиодов называется диммер.

Классический диммер для светодиодных лент

В зависимости от его строения выделяется достаточно широкий ассортимент, позволяющий подобрать устройство для своих нужд.

Строение такого устройства очень простое – оно содержит специальные стабилизаторы и несколько активных диммерных схем типа LM317, которые работают как полупроводники. Эти самые схемы и определяют основную классификацию диммеров.

По типу схемы, которая регулирует мощность светодиодов, диммеры делятся на:
- источники тока с управлением – они могут стабилизировать выходящий ток, изменяя его в четко заданном диапазоне при минимальном падении напряжения;
- устройства с импульсной регулировкой яркости – выходящий импульс состоит из сигналов различного уровня, которые чередуются с определенной частотой. Изменение длительности импульсов приводит к изменению выходящего тока, что в свою очередь влияет на яркость светодиодов.
По виду регулятора:
- механические (регулировка силы выходящего тока выполняется вручную с помощью кнопок, рычажков и прочих элементов);
- электронные (выдают на выходе участки синусоиды, которые отсекаются электронным ключом, сенсорные и бесконтактные);
- дистанционные (регулировка яркости подключенных светодиодов выполняется человеком с помощью инфракрасных или радиочастотных сигналов с пульта);
- существуют варианты, где комбинируются различные регуляторы для достижения максимальной эргономичности.
По способу установки в систему:
- модульные;
- встраиваемые;
- накладные.

Помимо вышеперечисленной классификации диммеры также делятся по типу подключения к светодиодам:

проходные (светодиодная лента включается и выключается из разных мест);
непроходные (управление светодиодной лентой светом возможно только из одного места).

QX5241

QX5241 — это китайский аналог MAX16819 (MAX16820), но в более удобном корпусе. Также выпускается под наименованиями KF5241, 5241B. Имеет маркировку «5241a» (см. фото).

В одном известном магазине их продают чуть ли не на вес (10 штук за 90 руб).

Драйвер работает по точно такому же принципу, как и все вышеописанные (понижающий преобразователь непрерывного действия), однако не содержит в своем составе выходной ключ, поэтому для работы требуется подключение внешнего полевого транзистора.

Можно взять любой N-канальный MOSFET с подходящим током стока и напряжением сток-исток. Подойдут, например, такие: SQ2310ES (до 20V!!!), 40N06, IRF7413, IPD090N03L, IRF7201. Вообще, чем ниже будет напряжение открытия, тем лучше.

Вот некоторые ключевые характеристики LED-драйвера на QX5241:

максимальный выходной ток — 2.5 А;
КПД до 96%;
максимальная частота диммирования — 5 кГц;
максимальная рабочая частота преобразователя — 1 МГц;
точность стабилизации тока через светодиоды — 1%;
напряжение питания — 5.5 — 36 Вольт (нормально работает и при 38!);
выходной ток рассчитывается по формуле: R = 0.2 / I_LED

Более подробно читайте в спецификации (на инглише).

Светодиодный драйвер на QX5241 содержит мало деталей и собирается всегда по такой схеме:

Микросхема 5241 бывает только в корпусе SOT23-6, так что со паяльником для пайки кастрюль к ней лучше не подходить. После монтажа плату следует хорошенько промывать от флюса, любые непонятные загрязнения могут негативно сказываться на режиме работы микросхемы.

Разница между питающим напряжением и суммарным падением напряжения на диодах должно быть вольта 4 (или больше). Если меньше — то наблюдаются какие-то глюки в работе (нестабильность тока и свист дросселя). Так что берите с запасом. Причем, чем больше выходной ток, тем больше запас по напряжению. Хотя, возможно, мне просто попался неудачный экземпляр микросхемы.

Если входное напряжение меньше, чем общее падение на светодиодах, то генерация срывается. При этом выходной полевик полностью открывается и светодиоды светятся (естественно, не на полную мощность, так как напряжения маловато).