Содержание

Простейший регулятор яркости светодиодов | Мастер-класс своими руками

Простейшая схема регулятора яркости светодиодов, представленная в этой статье, с успехом может быть применена в тюнинге автомобилей, ну и просто для повышения комфорта в машине в ночное время, например для освещения панели приборов, бардачков и так далее. Чтобы собрать это изделие, не нужно технических знаний, достаточно быть просто внимательным и аккуратным.
Напряжение 12 вольт считается полностью безопасным для людей. Если в работе использовать светодиодную ленту, то можно считать, что и от пожара вы не пострадаете, так как лента практически не греется и не может загореться от перегрева. Но аккуратность в работе нужна, что бы ни допустить короткого замыкания в смонтированном устройстве и как следствие пожара, а значит сохранить своё имущество.
Транзистор Т1, в зависимости от марки, может регулировать яркость светодиодов общей мощностью до 100 ватт, при условии, что он будет установлен на радиатор охлаждения соответствующей площади.
Работу транзистора Т1 можно сравнить с работой обыкновенного краника для воды, а потенциометра R1 – с его рукояткой. Чем больше откручиваешь – тем больше течёт воды. Так и здесь. Чем больше откручиваешь потенциометр – тем больше течёт ток. Закручиваешь – меньше течёт и меньше светят светодиоды.

Схема регулятора



Для этой схемы нам понадобятся не многочисленные детали.
Транзистор Т1. Можно применить КТ819 с любой буквой. КТ729. 2N5490. 2N6129. 2N6288. 2SD1761. BD293. BD663. BD705. BD709. BD953. Эти транзисторы нужно выбирать в зависимости от того, какую мощность светодиодов вы планируете регулировать. В зависимости от мощности транзистора находится и его цена.
Потенциометр R1 может быть любого типа сопротивлением от трёх до двадцати килом. Потенциометр сопротивлением три килоома лишь немного снизит яркость светодиодов. Десять килоом — убавит почти до нуля. Двадцать – будет регулировать со средины шкалы. Выбирайте, что вам подходит больше.
Если вы будете использовать светодиодную ленту, то вам не придётся заморачиваться с расчётом гасящего сопротивления (на схеме R2 и R3) по формулам, потому что эти сопротивления уже вмонтированы в ленту при изготовлении и всё, что нужно, это подключить её к напряжению 12 вольт. Только нужно купить ленту именно на напряжение 12 вольт. Если подключаете ленту, то сопротивления R2 и R3 исключить.
Выпускают так же светодиодные сборки, рассчитанные на питание 12 вольт, и светодиодные лампочки для автомобилей. Во всех этих устройствах при изготовлении встраивают гасящие резисторы или драйверы питания и их напрямую подключают к бортовой сети машины. Если вы в электронике делаете только первые шаги, то лучше воспользоваться именно такими устройствами.
Итак, с компонентами схемы мы определились, пора приступать к сборке.

Прикручиваем на болтик транзистор к радиатору охлаждения через теплопроводящую изолирующую прокладку (чтобы не было электрического контакта радиатора с бортовой сетью автомобиля, во избежание короткого замыкания).

Нарезаем провод на куски нужной длинны.

Зачищаем от изоляции и лудим оловом.

Зачищаем контакты светодиодной ленты.

Припаиваем провода к ленте.

Защищаем оголённые контакты при помощи клеевого пистолета.

Припаиваем провода к транзистору и изолируем из термоусадочным кембриком.

Припаиваем провода к потенциометру и изолируем их термоусадочным кембриком.

Собираем схему с применением контактной колодки.
Подключаем к аккумулятору и опробуем в работе на разных режимах.

Всё работает хорошо.

Смотрите видео работы регулятора


sdelaysam-svoimirukami.ru

Сообщества › Светодиодный Тюнинг › Блог › ШИМ регулятор яркости светодиодной ленты

Привет, это Алексей.
Моя первая статья, посвящённая изготовлению всевозможных светодиодных приблуд для авто.
Наверняка кто-то пробовал пересветить приборную панель, ручки отопителя или сделать подсветку ног с помощью светодиодной ленты. Это достаточно простой вариант, не требующий каких-то знаний электроники – подключил два провода и всё. Но такой вариант обычно служит недолго, потому что: 1) светодиодная лента рассчитана на 12В, а в бортовой сети автомобиля напряжение выше, и очень нестабильное, из-за чего лента быстро выходит из строя; 2) даже если предыдущий пункт не убьёт ленту, светодиоды будут выдраны из машины после первой ночной поездки – лента будет слепить, с такой гирляндой в приборке ездить в темноте просто нереально.
Убавить яркость и продлить срок службы ленты поможет плата с ШИМ контроллером.

Интернет переполнен подобными схемами, поэтому изобретать ничего не нужно:

Для проектирования печатных плат я использую Altium Designer. Фон тёмный, потому что часто работаю ночью.
Когда схема готова, переходим к разработке печатной платы:

Полный размер

Многооборотный подстроечник мне совершенно не понравился, и здесь его использовать неудобно, но в местном магазине больше ничего подходящего не нашёл, поэтому поставил его.
Вид платы снизу:

Полный размер

Не представляю, как люди делают платы в рисовалке вроде Sprint Layout без ошибок — я даже с такой САПР периодически умудряюсь накосячить)
Для изготовления печатных плат я пользуюсь фоторезистом, но переношу рисунок дорожек не с помощью шаблона и лампы, а лазерным гравером.

Дорожки загружены в программу:

Лазер в работе:

Рисунок нанесён, лишний фоторезист смыт:

Вытравленная плата:

www.drive2.ru

Диммер для светодиодной ленты 12 вольт

Особенности управления источником

Светодиодная лента не будет нормально работать без дополнительной аппаратуры, функция которой заключается в ограничении величины тока, что протекает через ленту. В качестве таких приборов используется блок питания 12/24 вольт. Принимая во внимание особенности системы освещения и требования владельца жилья, в схему добавляется светорегулятор.

С его помощью меняется интенсивность свечения и мощность прибора в большую или меньшую сторону.

Диммируемая светодиодная лампа уже содержит в своей конструкции низковольтный источник, посредством которого прибор включается в сеть, тогда как в случае с ленточным прибором на базе диодов блок питания 12 вольт и светорегулятор представляет собой вынесенный модуль, который подключается отдельно.

Устройство прибора

Диммер и питающий элемент должны соответствовать по мощности светодиодной ленте. В зависимости от того, какой тип осветительного прибора используется, управление работой может выполняться специальным пультом.

Устройство диммера, предназначение клемных колодок

Для этого в схему вводится еще один аппарат – контроллер, его используют исключительно лишь с целью регулирования RGB-лент.

Виды светорегуляторов

В качестве альтернативы диммеру 12 вольт можно представить вариант включения в схему переменного резистора. Но в данном случае отмечаются большие потери мощности, что напрямую влияет на эффективность функционирования осветительного прибора. Поэтому сегодня используется диммирование ленточных приборов.

Основные виды:

  1. Управляемые (аналоговые) исполнения. Создают нормальные условия для эксплуатации осветительного прибора: небольшие потери мощности и стабильный выходной ток. Однако есть и минусы, в частности, диммируемая лента будет быстро греться, а это напрямую влияет на срок службы источника света. Кроме того, повышение температуры сказывается и на качестве освещения, так как изменяется цветовая температура.
  2. Импульсные аналоги. Они лишены явных недостатков, которыми характеризуются управляемые диммеры. К тому же модели данного вида выделяются рядом плюсов: спектр свечения не изменяется, а значит, цветовая температура останется на прежнем уровне; минимальные потери мощности; стабильный выходной ток.

Неудивительно, что диммирование сегодня чаще реализуется посредством импульсных приборов 12В. Именно такой вариант позволяет организовать подсветку с возможностью дистанционного управления пультом.

Существуют разные варианты подобных устройств, отличные по способу регулировки интенсивности освещения:

  • встраиваемые в настенный выключатель;
  • дистанционное управление пультом;
  • проводное или беспроводное подключение к компьютеру.

Светорегулятор подбирается аналогичным образом, что и блок питания 12В: значение мощности каждого из аппаратов соответствует характеристикам светодиодной ленты.

Кроме того, диммер 12В должен выдерживать нагрузку примерно на 20-30% больше, чем способен оказать на него источник света. Блок питания 12В подбирается аналогичным образом.

Схема подключения

Диммируемая лента разных видов (монохромная, полицветная) монтируется на основании схемы, которая для каждого случая будет разной. Однако общим для всех вариантов является необходимость соединения контактов диммера и блока питания.

В случае подключения одноцветной светодиодной полосы в схеме присутствуют следующие аппараты: питающий элемент, светорегулятор, непосредственно, сама лента. Если планируется монтаж полицветного источника света, добавляется еще и контроллер.

В каждом из случаев необходимо тщательно подбирать блок питания и диммер 12В. В случае, когда мощность подключенных осветительных приборов превосходит значение данного параметра питающего элемента, в схему добавляется усилитель. Ленточные приборы обычно предлагаются в бобинах, которые вмещают полосу длиной 5 м.

Чтобы получить отрезок более короткий, можно разрезать ленту, для чего на корпусе предусмотрены специальные насечки. А с целью подключения намного более длинной полосы (например, несколько лент длиной до 5 м каждая), используют параллельное подключение ленточных приборов.

Причем рекомендуется использовать отдельный блок питания 12В для каждой из таких полос. Пример схемы с диммером:

На рисунке показан блок питания 12В, соединенный последовательно со светорегулятором, к которому уже подключена диммируемая светодиодная лента. Такой вариант подсветки не требует сложных знаний и большого опыта в подобных работах, поэтому его можно легко собрать расположить в нужном месте своими руками.

Разбираем все за и против

Основные плюсы установки диммера вместе со светодиодными лентами:

  • удобство эксплуатации подсветки, в особенности, когда управление осуществляется пультом;
  • более широкие возможности, так как вместо монтажа нескольких осветительных приборов с разным уровнем интенсивности освещения можно установить полоску на базе диодов, которая при необходимости будет служить ярким или приглушенным светом;
  • несложный монтаж, благодаря чему лента сравнительно быстро устанавливается своими руками.

Об особенностях использования различных видов светорегуляторов уже шла речь выше.

Но у импульсных исполнений имеется одна особенность, которая негативно влияет не только на восприятие освещения, но еще и на самочувствие (повышенная утомляемость, головная боль, снижение работоспособности и прочее).

Это объясняется тем, что некоторые модели (чаще всего это более дешевые исполнения) импульсных регуляторов характеризуются мерцанием, интенсивность которого в большей мере ощущается на минимальных уровнях яркости свечения.

Но сегодня предлагаются микроконтроллеры, способные работать в аналоговом и в импульсном режиме, что решает данную проблему.

Таким образом, при выборе диммера необходимо руководствоваться уровнем его мощности. Важно, чтобы значение данного параметра соответствовало подаваемой на прибор нагрузке. В точности также подбирается и блок питания.

Необходимо учесть способ управления (пультом, настенным регулятором и прочее), а также возможность выполнить монтаж своими руками. Светодиодная лента монохромная и цветная подключается к светорегулятору сходным образом. Но в случае с полицветным исполнением будет возможность не только менять интенсивность светового потока, но еще и включать разные режимы свечения. Эти действия выполняются специальным пультом.

Какие бывают?

Современные технологии позволяют создавать диммеры для светодиодных лент самой разной конфигурации. В связи с этим их можно классифицировать сразу по нескольким признакам.

По способу преобразования сигнала:

  • аналоговые, в которых за изменение выходного напряжения отвечает тиристор или аналоговая микросхема;
  • цифровые, работа которых основана на микроконтроллере.

По способу управления:

  • кнопочные, когда механические или сенсорные кнопки расположены на самом диммере;
  • дистанционные, управляемые с помощью ПДУ;
  • совмещённые, поддерживающие два способа управления.

По форме и способу монтажа:

  • модульные – выполнены в виде блока с клеммами для подключения проводов;
  • накладные и встраиваемые – имеют вид обычного выключателя и устанавливаются на стену;
  • миниатюрные – выполнены в виде модуля с проводами размером не больше спичечного коробка и имеющие от одной до трёх кнопок.

По назначению:

  • одноканальные для монохромных лент;
  • многоканальные для RGB и RGBW лент.

По функциональному набору:

  • только диммирование;
  • диммирование и дополнительные функции (вкл/откл, режим мигания, цветомузыки, поддержка DMX-протокола, управление несколькими зонами освещения и пр.)

Электрическую схему разрабатывают в зависимости от типа светодиодной ленты и её длины. В самом простом варианте диммер для одноцветной светодиодной ленты включается последовательно в разрыв цепи между БП и нагрузкой. Суммарная мощность подключённых отрезков не должна превышать как мощность БП, так и диммера. Ситуация, когда мощности диммера недостаточно для управления яркостью длинных светодиодных отрезков решается путём добавления в схему усилителя. Опираясь на предварительные расчёты, один из отрезков можно подключить напрямую к диммеру, а можно использовать 2 усилителя.

Для подключения светодиодных лент типа SMD 5050, SMD 5730 длиною 5 метров следует использовать медные многожильные провода сечением 1-1,5 мм2, способные длительно (без перегрева!) пропускать ток до 10А.

Чтобы одновременно управлять яркостью четырёх одноцветных светодиодных лент (одинаковых или разных по цвету свечения), можно воспользоваться схемой на рисунке ниже. В данном варианте один отрезок запитан напрямую от диммера, а ещё 3 – от RGB усилителя, управляющие входы которого замкнуты между собой. Для управления не только яркостью, но и оттенками RGB или RGBW ленты простого диммера недостаточно. Вместо него в схему устанавливают соответствующий контроллер.

При необходимости схему дополняют RGB или RGBW усилителем, или дополнительным блоком питания.

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$.

При заказе через интернет-магазин внимательно ознакомьтесь с комплектацией. В некоторых моделях пульт не входит в комплект и приобретается отдельно.

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.

Диммер для светодиодной ленты на 12 вольт своими руками

Диммер для светодиодной ленты в простейшем виде – это регулируемый источник постоянного напряжения линейного типа, в котором значение выходного напряжения должно изменяться от 0 до 12В. Принципиальная схема такого самого простейшего устройства показана ниже. Её главными элементами являются биполярный транзисторы КТ819 и простой переменный резистор на 10 кОм.

Стабильная работа схемы обеспечивается при подаче на вход постоянного напряжения 12-14 вольт, которое предварительно было выпрямлено и сглажено емкостным фильтром. Регулировка напряжения на выходе достигается за счёт вращения ручки потенциометра (переменного резистора).

К недостаткам такого самодельного диммера относятся:

  • невысокий уровень КПД;
  • низкая точность диммирования, которая во многом зависит от качества переменного резистора;
  • низкая нагрузочная способность, так как весь ток нагрузки протекает через транзистор КТ819. При подключении светодиодной ленты большой длины, транзистор следует устанавливать на радиатор.

Более высокими эксплуатационными показателями обладают схемы диммеров, в основе работы которых лежит принцип широтно-импульсной модуляции. Одно из таких решений рассмотрено в статье «Схема ШИМ-регулятора яркости светодиодов». Она прекрасно подходит для сборки диммера для светодиодной ленты своими руками и имеет ряд преимуществ по сравнению с первым вариантом:

  • более высокий КПД и нагрузочную способность, которая зависит только от мощности транзистора;
  • транзистор работает в ключевом режиме на частоте более 1 кГц;
  • таймер NE555 стабильно работает от любого источника постоянного тока напряжением 5-18В.

Благодаря своему удобству и универсальности светодиодные ленты стали практически незаменимыми при обустройстве самых разных систем освещения. Из них можно создавать сложные конфигурации для оформления интерьеров и экстерьеров, фоновой подсветки витрин, декоративных инсталляций и дизайнерского оформления стендов. При этом специализированные системы управления позволяют регулировать яркость освещения и даже создавать динамические спецэффекты.

Многим кажется, что дополнительное оборудование создаёт сложности в монтаже и требует специальных знаний. Действительно, в отличие от светодиодных ламп, здесь приходится самостоятельно подбирать и устанавливать блоки питания, диммеры и регуляторы. Однако на практике разобраться в устройстве питания и управления для диодных лент достаточно просто.

Питание светодиодных лент и управление их яркостью

Главная особенность светодиода – нелинейная зависимость протекающего тока от приложенного напряжения. Рабочее напряжение типового белого светодиода – 3 В, а ток – 20 мА, и даже при незначительном превышении этих параметров, диод выходит из строя, что делает его очень требовательным к качеству источника питания, а также усложняет управление его яркостью. Чтобы обеспечить стабильность характеристик, светодиоды устанавливаются группами (обычно по 3), а последовательно с ними подключается ограничительный резистор.

К примеру, для последовательной тройки светодиодов на 3 В и 20 мА устанавливается резистор на 150 Ом (в 12-вольтовой ленте).

Когда через цепь протекает ток 20 мА, падение напряжения на резисторе составляет 3 В, но если ток возрастёт до 40 мА, на резисторе просядет уже 6 вольт. Это снижает вероятность выхода светодиодов из строя и позволяет расширить диапазон напряжений питания.

Чтобы обеспечить светодиодной ленте стабильное напряжение, применяется блок питания, рассчитанный на соответствующее напряжение (чаще всего 12 или 24 В). Не так важно, как он выполнен конструктивно. Это может быть и современный импульсный блок питания, и несколько устаревший и более громоздкий трансформаторный. Главное, чтобы он обеспечивал постоянство напряжения во всем диапазоне требуемой мощности.

С регулированием яркости всё несколько сложнее. Здесь неуместны линейные тиристорные диммеры, применяемые для управления обычными лампами накаливания. Рабочий диапазон у светодиодной ленты достаточно узкий, а главное – отсутствует линейная зависимость между напряжением и яркостью. В идеале следует регулировать не напряжение, а ток, протекающий через светодиоды. Для этих целей применяются специальные драйверы, диммеры и контроллеры, которые мы и рассмотрим более подробно.

Устройства для управления яркостью светодиодной ленты

Как мы уже выяснили, классические реостаты, потенциометры и широкодиапазонные диммеры для светодиодов не подходят. В идеале устройство должно гибко управлять выдаваемой мощностью (или хотя бы током), а не напряжением. Но поскольку производители заранее не знают параметры нашей светодиодной ленты, то большинство имеющихся в продаже устройств рассчитаны на плавное регулирование напряжения в пределах 10-12 Вольт (для 12-вольтовых лент).

Для управления яркостью светодиодных лент применяются:

  • линейные регуляторы и стабилизаторы напряжения;
  • драйверы – импульсные источники питания с управляемым выходом;
  • диммеры – импульсные преобразователи с высоким КПД;
  • RGB-регуляторы – трехканальные диммеры для управления трехцветными светодиодными лентами;
  • RGB-усилители – устройства, управляемые внешними регуляторами, но выдающие значительно большую мощность по каждому каналу;
  • DMX-контроллеры – профессиональные устройства для организации эффектных световых шоу.

Указанные в первом пункте линейные регуляторы являются устаревшими и используются всё реже. При тех же мощностных показателях они очень громоздки, отличаются низким КПД и сильно греются. Остальные перечисленные устройства используют более современный принцип работы. Выходным напряжением управляет ШИМ-контроллер, что обеспечивает им очень высокий КПД (80-95%). Рассмотрим их принцип действия подробнее.

Диммеры и драйверы

Объяснить принцип действия импульсных преобразователей проще всего на примере диммера. Это компактное устройство действует по принципу импульсного преобразователя. Энергия передаётся с помощью высокочастотных импульсов, управляемых ШИМ-контроллером. При этом все участвующие в передаче элементы работают на 100% своей мощности в каждом импульсе, следовательно, их КПД максимален. Любую выходную характеристику (напряжение, ток, мощность) можно динамически регулировать, просто меняя количество импульсов.

Чем уже диапазон преобразований, тем более компактным, мощным и эффективным можно сделать устройство. Диммеры для управления яркостью светодиодных лент рассчитаны на входное напряжение 12 В и выходное – 10-12 В, благодаря чему отличаются высоким КПД и малыми размерами. При этом выдаваемая ими мощность может регулироваться в пределах от 0 до 100% от расчетной.

Драйвер представляет собой источник питания, в который уже встроен регулятор выходного напряжения. При этом не имеет значения, осуществляется ли управление непосредственно выходным напряжением преобразователя напряжения, или внутри корпуса встроен отдельный регулирующий элемент. Сегодня распространены оба типа схем, но для потребителя разница не принципиальна.

RGB-регуляторы, усилители и DMX-контроллеры

Это более сложные устройства, предназначенные для управления тремя и более каналами. По сути, они представляют собой устройства, собранные на базе диммеров. При этом RGB-регулятор позволяет менять цвет свечения трёхцветной светодиодной ленты в широких пределах. Поскольку регуляторы обычно рассчитаны на небольшую мощность, то для запитки длинных лент может потребоваться RGB-усилитель. Это специальное устройство, способное выдавать в десятки раз большую мощность, но при этом обеспечить соответствие выходных напряжений входным (управляющим).

DMX-контроллеры представляют собой профессиональные многоканальные пульты, позволяющие не только создавать комплексные инсталляции с регулируемым освещением, но и управлять сложными световыми шоу. Существуют модели, похожие на музыкальные пульты с многочисленными ручками и регуляторами. Есть также USB-модели, представляющие собой небольшие боксы, управляемые с компьютера с помощью специализированного ПО.

Управление диммерами, драйверами и регуляторами

Удобство управления – важный параметр устройств, регулирующих яркость светодиодных лент. Сегодня существует четыре основных варианта:

  • Стационарное управление с помощью потенциометра, расположенного непосредственно на корпусе диммера или регулятора. Такая конструкция не только проста и дешева, но и наиболее надёжна, поэтому в освещении различных складских, промышленных и прочих помещений обычно применяется именно этот вариант.
  • Управление дистанционным пультом. Может применяться инфракрасный пульт, который нужно направлять непосредственно на приемник, или радиочастотный передатчик, который может передавать сигнал даже из другого помещения.
  • Управление по Ethernet, Wi-Fi или Bluetooth. Эти технологии становятся всё популярнее, поскольку позволяют управлять освещением с телефона или компьютера даже удаленно.
  • Комбинированное управление. Распространены диммеры, имеющие настенное исполнение с потенциометром и снабженные при этом дополнительно электронным управлением с помощью ПДУ или по Wi-Fi.

Основным недостатком недорогих импульсных регуляторов считается мерцание. Именно по этой причине всё ещё широко применяются линейные схемы управления, отличающиеся большими габаритами и низкой эффективностью. Но совершенствование техники приводит к тому, что современные диммеры завоевывают рынок всё более уверенно. Их управляющая микросхема очень точно учитывает нелинейную ВАХ светодиода, а высокая частота работы и хорошие фильтры полностью исключают мигание.

otdelkagres.ru

Регулятор яркости на ШИМ — Сообщество «Светодиодный Тюнинг» на DRIVE2

Всем привет.

При переделке приборных панелей возникает потребность в регулировке яркости установленных плат. Особенно это нужно, если долго находишься за рулем в темное время суток. Все таки светодиоды светят сочнее и ярче, чем обычные лампы, да и без регулятора работы выглядит не законченной.
Вопрос решается покупкой готового диммера для регулировке светодиодных лент или простым переменным резистором, установленным в разрыв сети. Это не наш метод 🙂 Регулятор должен быть на ШИМе (широтно-импульсный модулятор).

Немного теории (можно пропустить и переходить к картинкам):
ШИМ-регулировка заключается в периодическом включении и выключении тока через светодиод на короткие промежутки времени. Чтобы избежать эффекта мерцания, воспринимаемого человеческим зрением, частота этого цикла должна быть не менее 200Гц. Одним из вариантов регулировки яркости светодиодов является простое устройство на базе популярного таймера 555, который осуществляет эту операцию с помощью ШИМ-сигнала. Основной компонент схемы – таймер 555, который формирует ШИМ-сигнал, встроенный генератор меняет скважность импульсов с частотой 200Гц. Переменный резистор с помощью двух импульсных диодов осуществляет регулировку яркости. Не маловажный элемент схемы — ключевой полевой транзистор, работающий по схеме с общим истоком. Схема диммера способна осуществлять регулировку яркости в диапазоне от 5% до 95%. (инфа с «Чип и Дип»)

Теория пройдена. Переходим к практике.
Было поставлено два условия:
1. Схема должны быть собрана на SMD компонентах
2. Минимальные размеры.

Сразу возникают трудности в подборе компонентов. В моем случает основное пришлось покупать в Мекке радиолюбителей — магазин «Чип и Дип» и ждать две недели доставкой, мать его, Почтой России. Остальное искать по местным магазинам. Это самое сложное, т.к. их всего пара штук. Скажу сразу получилось не с первого раза, пришлось поломать голову с полевым транзистором и несколько раз переделывать/перерисовать/перепаивать.

За основу взята классическая схема:

Общая схема

В схему внесены изменения:
1. Емкости заменены на 0,01мкф и 0,1мкФ
2. Заменен транзистор на IRF7413. Держит 30В 13А. Шикарно!

Первый и второй вариант.

Версия 1 и версия 2.

Как видно во второй версии еще уменьшил общие размеры и заменил полевик, емкость.

Сравнение. Для наглядности размеров.

С учетом всех ошибок переделал схему и еще немного уменьшим общие замеры.

www.drive2.ru

Простой ШИМ-регулятор яркости светодиодов

С микросхемой NE555 (аналог КР1006) знаком каждый радиолюбитель. Её универсальность позволяет конструировать самые разнообразные самоделки: от простого одновибратора импульсов с двумя элементами в обвязке до многокомпонентного модулятора. В данной статье будет рассмотрена схема включения таймера в режиме генератора прямоугольных импульсов с широтно-импульсной регулировкой.

Схема и принцип её работы

С развитием мощных светодиодов NE555 снова вышла на арену в роли регулятора яркости (диммера), напомнив о своих неоспоримых преимуществах. Устройства на её основе не требуют глубоких знаний электроники, собираются быстро и работают надёжно.

Известно, что управлять яркостью светодиода можно двумя способами: аналоговым и импульсным. Первый способ предполагает изменение амплитудного значения постоянного тока через светодиод. Такой способ имеет один существенный недостаток — низкий КПД. Второй способ подразумевает изменение ширины импульсов (скважности) тока с частотой от 200 Гц до нескольких килогерц. На таких частотах мерцание светодиодов незаметно для человеческого глаза. Схема ШИМ-регулятора с мощным выходным транзистором показана на рисунке. Она способна работать от 4,5 до 18 В, что свидетельствует о возможности управления яркостью как одного мощного светодиода, так и целой светодиодной лентой. Диапазон регулировки яркости колеблется от 5 до 95%. Устройство представляет собой доработанную версию генератора прямоугольных импульсов. Частота этих импульсов зависит от ёмкости C1 и сопротивлений R1, R2 и определяется по формуле: f=1/(ln2*(R1+2*R2)*C1), Гц

Принцип действия электронного регулятора яркости заключается в следующем. В момент подачи напряжения питания начинает заряжаться конденсатор по цепи: +Uпит – R2 – VD1 –R1 –C1 – -Uпит. Как только напряжение на нём достигнет уровня 2/3Uпит откроется внутренний транзистор таймера и начнется процесс разрядки. Разряд начинается с верхней обкладки C1 и далее по цепи: R1 – VD2 –7 вывод ИМС – -Uпит. Достигнув отметки 1/3Uпит транзистор таймера закроется и C1 вновь начнет набирать ёмкость. В дальнейшем процесс повторяется циклически, формируя на выводе 3 прямоугольные импульсы.

Изменение сопротивления подстроечного резистора приводит к уменьшению (увеличению) времени импульса на выходе таймера (вывод 3), и как следствие, уменьшается (увеличивается) среднее значение выходного сигнала. Сформированная последовательность импульсов через токоограничивающий резистор R3 поступает на затвор VT1, который включен по схеме с общим истоком. Нагрузка в виде светодиодной ленты или последовательно включенных мощных светодиодов включается в разрыв цепи стока VT1.

В данном случае установлен мощный MOSFET транзистор с максимальным током стока 13А. Это позволяет управлять свечением светодиодной ленты длиной в несколько метров. Но при этом транзистору может потребоваться теплоотвод.

Блокирующий конденсатор C2 исключает влияние помех, которые могут возникать по цепи питания в моменты переключения таймера. Величина его ёмкости может быть любой в пределах 0,01-0,1 мкФ.

Плата и детали сборки регулятора яркости

Односторонняя печатная плата имеет размер 22х24 мм. Как видно из рисунка на ней нет ничего лишнего, что могло бы вызвать вопросы.

Плата в файле Sprint Layout 6.0: reguljator-jarkosti.lay6

После сборки схема ШИМ-регулятора яркости не требует наладки, а печатная плата легка в изготовке своими руками. В плате, кроме подстроечного резистора, используются SMD элементы.

  • DA1 – ИМС NE555;
  • VT1 – полевой транзистор IRF7413;
  • VD1,VD2 – 1N4007;
  • R1 – 50 кОм, подстроечный;
  • R2, R3 – 1 кОм;
  • C1 – 0,1 мкФ;
  • C2 – 0,01 мкФ.

Заказать готовую сборку от автора можно здесь.

Практические советы

Транзистор VT1 должен подбираться в зависимости от мощности нагрузки. Например, для изменения яркости одноваттного светодиода достаточно будет биполярного транзистора с максимально допустимым током коллектора 500 мА.

Управление яркостью светодиодной ленты должно осуществляться от источника напряжения +12 В и совпадать с её напряжением питания. В идеале регулятор должен питаться от стабилизированного блока питания, специально предназначенного для ленты.

Нагрузка в виде отдельных мощных светодиодов запитывается иначе. В этом случае источником питания диммера служит стабилизатор тока (его еще называют драйвер для светодиода). Его номинальный выходной ток должен соответствовать току последовательно включенных светодиодов.

Читайте так же

ledjournal.info

Диммер для светодиодной ленты. Принцип работы и подключение

Содержание статьи:

Светодиодные ленты быстро завоевали популярность и прочно входят в нашу жизнь и быт. Они оказались незаменимыми для декоративной или фоновой подсветки интерьеров жилых и офисных помещений. В то же время эти световые приборы обладают уникальными качествами для создания необычных эффектов при создании архитектурного светового дизайна в экстерьере как частных домов, так и административных зданий или промышленных объектов.

Но, в отличие от тех же светодиодных ламп, оснащённых схемой управления и предназначенных для непосредственного включения в электрическую сеть, светодиодные ленты должны включаться через дополнительные адаптеры‑драйверы (блоки питания, диммеры, блоки управления). Подробнее об их характеристиках тут. С одной стороны, это создаёт дополнительную сложность при монтаже, с другой — позволяет значительно разнообразить способы включения, создавая уникальные световые эффекты, а также наладить управление яркостью их свечения, или диммирование.

Особенности управления светодиодными лентами

Полупроводниковый светодиод — прибор специфический. Он обладает значительно нелинейной вольт‑амперной характеристикой (ВАХ). Протекающий через него ток, начиная с некоторого «порогового» значения, растёт очень сильно, вплоть до перегорания самого светодиода, даже при небольшом изменении падения напряжения на нём. Поэтому подключение его напрямую к источнику питания либо не даст никакого эффекта, если ЭДС источника меньше порога «открывания» диода, либо в противном случае вызовет мгновенное перегорание светодиода.

Это заставляет в схемах устройств управления использовать элементы, ограничивающие ток через прибор, так в схемотехнике и называемые «источниками стабильного тока».

В простейшем случае такую функцию может выполнять обычный резистор, а чтобы обеспечить эту стабильность, его сопротивление должно быть достаточно большим. Но при этом и ЭДС источника напряжения должна быть высокой.

Казалось бы, чего проще! Подключаем светодиод через гасящее сопротивление прямо к электрической сети — напряжение высокое, ограничительный резистор потребуется большого значения: всё, как мы хотели! Но у этой схемы есть существенный недостаток. К примеру:

  • Для среднестатистического белого светодиода в рабочем режиме при падении напряжения около 3 V, ток ≈ 20 mA.
  • Сопротивление гасящего резистора — (220 – 3) / 0,02 ≈ 10,85 κΩ.
  • При этом рассеиваемая на нём мощность — 217 × 0,02 ≈ 4,3 Wt.

Как видно из примера, на ограничительном резисторе будет бесполезно теряться электрическая мощность, большая по величине, чем требуется самому светодиоду для его работы.

Для того чтобы компенсировать недостатки такой схемы, светодиодные осветительные приборы должны запитываться от специального низковольтного источника, обеспечивающего им при этом стабильный выходной ток. В осветительных светодиодных лампах стандартов Е27, Е14 и других такая схема встроена в конструкцию их цоколя, подобно тому, как выполнено управление малогабаритными люминесцентными газоразрядными лампами. Притом в зависимости от назначения включается не только драйвер диода, но и схема диммера.

Для светодиодных лент такой источник тока изготавливается в виде отдельного модуля. Он имеет выходное напряжение 12 или 24 V с ограничением выходного тока. Подключаемая к нему лента должна иметь соответствующее входное напряжение, ограничительные резисторы для него установлены конструктивно на самой ленте, обеспечивая оптимальный режим её работы. Выходная мощность блока питания диммера и блока управления должны соответствовать количеству светодиодных модулей ленты.

Соотношение мощности блока к количеству модулей ленты

Лента также должна иметь определённую длину, не превышающую некоторого значения — обычно это 5 м. Если требуется лента меньшей длины, её можно укоротить, но только в указанных для этого точках. Когда же требуется удлинить ленту, то следующий её кусок должен подключаться не к выходу предыдущего, а непосредственно к блоку питания либо к специальному усилителю, даже если для этого придётся проложить дополнительную пару проводов.

После того как обеспечено правильное электропитание этих приборов, перед нами встаёт задача регулировки яркости их свечения. О том, как регулируется яркость диммерами у светодиодных ламп, читайте в этой статье. Сейчас же рассмотрим то, что касается светодиодных лент.

Основные виды диммеров для светодиодных лент

Для решения поставленного вопроса можно опять воспользоваться простейшим способом регулировки: переменным резистором — реостатом или потенциометром. Но здесь снова вступает в игру высокая нелинейность ВАХ светодиода: регулировка, даже при использовании потенциометров с логарифмической характеристикой изменения сопротивления, происходит на очень маленьком участке их шкалы.

К тому же потери мощности такой схемы хотя и не такие значительные, но всё же существенно понижают её энергоэффективность.

Вместо пассивных регуляторов для этой цели были разработаны активные диммерные регулирующие схемы на полупроводниковых приборах:

Управляемые источники тока

Аналоговые регулирующие схемы, которые позволяют поддерживать стабильный выходной ток в необходимом диапазоне регулировки при малом падении напряжения, а следовательно, и при небольших потерях мощности на регулирующем элементе.
Однако эти устройства не лишены и недостатков:

  • При изменении рабочего тока через светодиод в пределах 20~100 mA довольно широко меняется рассеиваемая на нём мощность, а следовательно, и температура прибора.
  • При сильном нагревании светодиода существенно изменяются многие его характеристики, в том числе цветовая температура, что выражается в изменении спектрального состава излучаемого света.
  • Длительная работа при сильном нагреве снижает долговечность прибора и увеличивает риск его отказа.

Импульсные регуляторы яркости свечения

Большинства этих недостатков лишены импульсные регуляторы яркости свечения светодиодов, наиболее часто используемым видом которых являются широтно‑импульсные модуляторы (ШИМ). Причем вследствие очень малой инерционности светодиодов, такие диммеры оказались для них наиболее эффективными.

Мини-диммер ШИМ

Суть их действия заключается в изменении длительности рабочей доли периода прямоугольно‑импульсного тока, подаваемого на прибор, относительно нулевого уровня. Эта доля периода, когда в нём действует максимальное напряжение, и называется широтой. Она может изменяться от 0 до 100%, соответственно вызывая изменение действующего значения напряжения на приборе.
Выходной ток при этом остаётся стабильным на уровне наиболее оптимального. Спектральный состав излучения не меняется, рассеиваемая мощность держится в диапазоне номинальных значений. Да и потери мощности на самом диммере при импульсном режиме его работы остаются минимальными.

Кроме того, регуляторы с импульсным методом регулировки наиболее подходят для цифрового и компьютерного управления освещением.

Схема подключения диммера к светодиодной ленте

В конструкции светодиодных лент применяются два типа излучателей‑светодиодов:

  1. RGB — трёхцветные, которые при смешении дают белое свечение. При раздельном включении могут использоваться для создания различных цветовых эффектов.
  2. Люминофорные — используют вторичное излучение специального жёлтого слоя‑люминофора, освещаемого мощным синим светодиодом.

Для их питания должны применяться соответствующие конструкции драйверов и диммеров, сложность схем которых определяется кругом поставленных задач и набором требуемых эффектов.

Для белых монокристалльных лент — одноканальные диммеры, включаемые после блока питания.

Схема подключения одноканального диммера

Для RGB‑лент — трёхканальные контроллеры с раздельным управлением по каждому каналу.

Схема подключения трехканального диммера

Различаются диммеры также и способом регулировки:

  • с помощью потенциометра, встраиваемого в стандартную настенную коробку выключателя;
  • инфракрасным или радиочастотным пультом дистанционного управления;
  • подключением в компьютерную сеть по проводному интерфейсу Ethernet или беспроводному Wi‑Fi либо Bluetooth.

Помимо отдельных модулей диммеров выпускаются также комбинированные устройства, совмещённые в одном корпусе с драйвером.

Преимущества и недостатки

Основным недостатком дешёвых ШИМ‑регуляторов является повышенное мерцание, особенно при маленьких уровнях яркости, когда глаз особенно чувствителен к таким колебаниям. Кроме неприятных ощущений, при длительном влиянии оно может вызывать психофизиологические воздействия в виде головных болей, повышения усталости, ухудшения внимания и остроты зрения.

Для качественного управления светодиодами промышленность сейчас выпускает специализированные микроконтроллеры. Например, микросхема LM3409, позволяет осуществлять управление в двух аналоговых и двух импульсных режимах.

Здесь надо ещё сказать, что хороший диммер должен учитывать не только характерную нелинейность полупроводникового светодиода, но и нелинейную характеристику нашего зрительного восприятия при малых уровнях яркости.

Преимущества светодиодных светильников сегодня очевидны всем. А рост производства и непрерывно снижающиеся цены дают возможность каждому оценить их в действии. Тем более что они перестают быть просто осветительными приборами, а становятся ещё и уникальными элементами декора.

Вконтакте

Facebook

Twitter

Google+

Одноклассники

Мой мир

Поделиться ссылкой:

indeolight.com

Светодиодный ночник с регулятором яркости своими руками

Привет! 🙂

В прошлом году собрал вот такой простенький ночник из блока питания на 9 вольт и обрезков светодиодной ленты

Ночник из светодиодной ленты и блока питания

Вещица оказалась весьма полезной. Отдал на эксплуатацию супруге, и спустя некоторое время получил отзыв 🙂 Оказалось, что ночником трудно попасть в розетку в полной темноте, а если это все-таки удалось, то он непременно ослепит и нарушит весь сон! 🙂

Ночник из светодиодной ленты и блока питания включен в сеть

Исходя из этого опыта решил изготовить новую модель ночного светильника с регулятором яркости и встроенным выключателем, чтобы была возможность всегда оставлять ночник в розетке.

Видео о получившемся ночнике с регулятором яркости.

 

Далее в этой статье я покажу процесс изготовления ночника с регулятором яркости из блока питания на 12 вольт и светодиодной ленты SMD 5050, а также приведу принципиальную схему регулятора яркости на транзисторе КТ-819.

 

 

Материалы

Компоненты для изготовления ночника с регулятором яркости

Для изготовления ночника с регулятором яркости нам потребуются следующие материалы:

  • Блок питания 12 вольт (выходной ток не менее 0,5 ампер)
  • Светодиодная лента SMD 5050
  • Транзистор КТ-819 с любым индексом или его аналог
  • Переменный резистор 100 кОм с выключателем
  • Резисторы: 1 кОм – 1шт, 10 кОм – 2 шт
  • Соединительные провода
  • Секундный супер клей
  • Термоклей

Как обычно перед началом сборки не забываем удостовериться в работоспособности всех комплектующих. Как проверить транзистор можно прочитать в этой заметке

Характеристики блока питания можно узнать на этикетке или штампе изготовителя. На фото блок питания с выходным напряжением 12 вольт и максимальной силой тока 1 ампер.

Характеристики импульсного блока питания 12В 1А

Светодиодную ленту нужно нарезать сегментами по 3 диода на каждом. Обычно на лентах есть разметка, по которой можно ориентироваться.

Начинаем сборку

А точнее разборку блока питания 🙂 В крышке корпуса (слева на фото) высверливаем отверстие для установки переменного резистора.

Разобранный блок питания

Устанавливаем переменный резистор в крышку блока питания. Резистор можно зафиксировать при помощи термоклея (родной гайки от этого резистора не было, почему то не продают их в магазине вместе с резистором)

Выносной конденсатор блока питания

В данной модели блока питания установке резистора мешал конденсатор. Пришлось разместить его в свободном пространстве корпуса и соединить с печатной платой при помощи провода ПВС с сечением 0,5 мм2

Переменный резистор в крышке корпуса блока питания

Попробовав закрыть крышку блока питания выяснилось, что также мешают пара диодов.

Удалено 2 диода из мостика блока питания

Пришлось переместить их на обратную сторону печатной платы.

Перенос части диодного мостика БП на обратную сторону платы

Теперь подыскиваем свободное место для транзистора.

Транзистор КТ-819Г установлен в корпус блока питания

Крепим транзистор к крышке при помощи болта и гайки.

Крепление транзистора КТ-819Г на крышке корпуса БП

Собираем регулятор яркости светодиодной ленты по следующей схеме. Эту же схему я использовал в регуляторе яркости на подсветке компьютерного стола.

Схема регулятора яркости для светодиодной ленты

Все постоянные резисторы зафиксированы на крышке корпуса при помощи термоклея. На ножки транзистора добавлена изоляция из термоусадочных трубок.

Регулятор напряжения и тока на транзисторе КТ-819Г

На данном этапе можно собрать блок питания в корпус и проверить работу регулятора яркости на одном сегменте светодиодной ленты. Вот так лента светит на минимальной яркости.

Проверка регулятора напряжения – минимальный ток на выходе

А теперь выкручиваем резистор до упора и получаем максимальную яркость свечения.

Полная яркость светодиодной ленты

Регулятор работает как положено. Можно двигаться дальше.

Рукоятку для вращения потенциометра можно изготовить из обычных крышек от сока или минеральной воды.

Крышка от сока в качестве основы для рукоятки переменного резистора

Крышка прекрасно крепится к резистору при помощи термоклея.

Крышка приклеена к резистору при помощи термоклея

А сверху можно надеть крышку с большим диаметром. Я выбрал белый цвет для того, чтобы в темноте легче было найти регулятор.

Вторая крышка сверху на регуляторе уровня яркости

Теперь приступаем к установке сегментов светодиодной ленты на боковых поверхностях блока питания. Ленты лучше крепить при помощи секундного суперклея, чем на двусторонний скотч, с которым обычно они поставляются.

Сегменты светодиодной ленты smd 5050 на боковой поверхности блока питания

Припаиваем провода от блока питания к сегментам ленты в соответствии с полярностью.

Светодиодная лента припаяна к выходу с блока питания

Все то же самое на второй стороне корпуса.

Светодиоды на второй стороне ночника

Когда все провода припаяны к сегментам светодиодной ленты, можно проверить работоспособность устройства. Также провода и места пайки можно покрыть тонким слоем термоклея для безопасности и лучшей фиксации.

Светодиодный ночник на полной яркости

Вот так работает регулируемый ночник в режиме полной яркости.

Светодиодный ночник с регулятором яркости

Минимальная яркость.

Светодиодный ночник на минимальной яркости

Итак, мы получили компактный ночник из светодиодной ленты с регулятором яркости и питанием от сети 220 вольт.

Спасибо за внимание! 🙂

P.S. первая неделя эксплуатации показала, что это очень удобная вещь! 🙂 Предыдущая модель теперь пылится на полке и ждет апгрейда 🙂

eanik.ru

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о