Как сделать регулировку яркости в светодиодный светильник?

13 ответов на вопрос “Как сделать регулировку яркости в светодиодный светильник?”

  1. Не приручишь Ответить

    Регулировка яркости источников света применяется, для создания комфортной освещенности помещения или рабочего места. Регулировка яркости возможна устройство нескольких цепей, которые включаются отдельными выключателями. В таком случае вы получите ступенчатое изменение освещенности, а также отдельные светящиеся и выключенные лампы, что может вызвать неудобства.
    Стильные и актуальные дизайнерские решения включают в себя плавную регулировку общей освещенности при условии свечения всех ламп. Это позволяет создать как интимную обстановку для отдыха, так и яркую для торжеств или работы с мелкими деталями.

    Ранее, когда основными источниками света были лампы накаливания и точечные светильники с галогенными лампами проблем с регулировкой не возникало. Использовался обычный 220В диммер на симисторе (или тиристорах). Который обычно был в виде выключателя, с поворотной ручкой вместо клавиш.
    С приходом энергосберегающих (компактных люминесцентных ламп), а потом и светодиодных такой подход стал невозможен. В последнее же время подавляющее большинство источников света – это светодиодные светильники и лампочки, а лампы накаливания запрещены для использования в осветительных целях во многих странах.
    Занятно то, что на упаковке от отечественных ламп накаливания сейчас указывают что-то вроде: «Электрический теплоизлучатель».


    В этой статье вы узнаете о принципе регулирования яркости светодиодов, а также о том, как это выглядит на практике.
    Теория
    Любой полупроводниковый диод – это электронный прибор, который пропускает ток в одном направлении. При этом протекание тока не имеет линейно зависимости от приложенного напряжения, скорее она напоминает ветвь параболы. Это значит, что когда вы к светодиоду приложите малое напряжение – ток протекать не будет.
    Ток через него протечет только в том случае, когда напряжение на диоде превысит пороговое значение. Для обычных выпрямительных диодов оно лежит в пределах от 0.3В до 0.8В в зависимости от материала из которого сделан диод. Кремниевые диоды берут на себя около 0.7В, германиевые 0.3В. Диоды Шоттки порядка 0.3В.
    Светодиод не стал исключением. Пороговое напряжение белого светодиода около 3В, вообще оно зависит от полупроводника из которого он сделан, от этого зависит и цвет его свечения. Так, на красном светодиоде напряжение около 1.7 В. При достижении этого напряжения начнет протекать ток, и светодиод начнет светиться. Ниже вы видите вольтамперную характеристику светодиода.

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

    Яркость идеального теоретического светодиода линейно зависит от тока, но в реальности дела несколько отличаются. Это связано с дифференциальным сопротивлением диода и его тепловыми потерями.
    Отсюда следует:
    Светодиод – прибор, который питается током, а не напряжением. Соответственно, для регулировки его яркости нужно изменять силу тока.
    Разумеется, что сила тока зависит от приложенного напряжения, но как вы можете судить из первого графика, даже незначительное изменение напряжения влечет за собой несоизмеримое увеличение тока.
    Поэтому регулирование яркости с помощью простого реостата – занятие бесполезное. В такой схеме, при уменьшении сопротивления реостата светодиод внезапно загорится, а после его яркость незначительно возрастет, далее, при чрезмерном приложенном напряжении, он начнет сильно греется и выйдет из строя.

    Отсюда выходит задание: Регулировать ток при определенном значении напряжения с незначительным его изменением.
    Способы регулирования яркости светодиодов: линейные «аналоговые» регуляторы
    Первое что приходит в голову это использовать биполярный транзистор, ведь его выходной ток (коллектора) зависит от входного тока (базы), включенного по схеме общего коллектора. Мы уже рассматривали их работу в большой статье о биполярных транзисторах.

    Принцип действия:
    Вы изменяете ток базы изменяя падение напряжения на переходе эмиттер-база с помощью потенциометра R2, резисторы R1 и R3 нужны для ограничения тока при максимально открытом транзисторе рассчитываются исходя из формулы:
    R=(Uпитания-Uпадения на светодиодах-Uпадения на транзисторе)/Iсвет.ном.
    Эту схему я проверял, она неплохо регулирует ток через светодиоды и яркость свечения, но заметна некоторая ступенчатость на определенных положениях потенциометра, возможно это связано с тем, что потенциометр был логарифмическим, а возможно из-за того что любой pn-переход транзистора это тот же диод с такой же ВАХ.
    Лучше для этой задачи подойдет схема стабилизатора тока на регулируемом стабилизаторе LM317, хотя её чаще применяют в роли стабилизатора напряжения.

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

    Получается достаточно компактное решение:

    Этот способ не отличается высоким КПД, он зависит от разницы напряжений между входом стабилизатора и его выходом. Всё напряжение «сгорает» на LM-ке. Потери мощности здесь определяются по формуле:
    P=Uвх-Uвых/I
    Чтобы повысить эффективность работы регулятора, нужен кардинально другой подход – импульсный регулятор или ШИМ-регулятор.
    Способы регулирования яркости: ШИМ-регулировка
    ШИМ расшифровывается, как «широтно-импульсная модуляция». В её основе лежит включение и выключение питания нагрузки на высокой скорости. Таким образом, мы получаем изменение тока через светодиод, поскольку каждый раз на него подается полное напряжение, необходимое для его открытия. Он быстро включается и отключается на полную яркость, но из-за инерционности зрения мы этого не замечаем и это выглядит как снижение яркости.

    При таком подходе источник света может выдавать пульсации, не рекомендуется использовать источники света с пульсациями более 10%. Подробные значения для каждого вида помещений описаны в СНИП-23-05-95 (или 2010).
    Работа под пульсирующим светом вызывает повышенную утомляемость, головные боли, а также может вызвать стробоскопический эффект, когда вращающиеся детали кажутся неподвижными. Это недопустимо при работе на токарных станках, с дрелями и прочим.
    Схем и вариантов исполнения ШИМ-регуляторов великое множество, поэтому все их перечислять бессмысленно. Простейший вариант – это собрать ШИМ-контроллер на базе микросхемы-таймера NE555. Это популярная микросхема. Ниже вы видите схему такого светодиодного диммера:

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

    Как регулировать яркость светодиодных ламп на 220В
    Ответ на этот вопрос простой: обычные светодиодные лампы практически не регулируются – т.е. никак. Для этого продаются специальные диммируемые светодиодные лампы, об этом написано на упаковке или нарисован значок диммера.

    Пожалуй, самый широкий модельный ряд диммируемых светодиодных ламп представлен у фирмы GAUSS – разных форм, исполнений и цоколей.
    Почему нельзя диммировать светодиодные лампы 220В
    Дело в том, что схема питания обычных светодиодных ламп построена либо на базе балластного (конденсаторного) блока питания. Либо на схеме простейшего импульсного понижающего преобразователя первого рода. 220В диммеры в свою очередь просто регулируют действующее значение напряжения.

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

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

    Отсюда следует:
    Обычные светодиодные лампы практически не будут изменять яркость с таким диммером, к тому же это может ускорить их выход из строя. Эффект такой же, как и в схеме с реостатом, приведенной в предыдущем разделе статьи.
    Стоит отметить, что большинство дешевых регулируемых LED-ламп ведут себя точно также, как и обычные, а стоят дороже.
    Регулировка яркости светодиодных ламп – рациональное решение 12В
    Светодиодные лампы на 12В широко распространены в цоколях для точечных светильников, например G4, GX57, G5.3 и другие. Дело в том, что зачастую в этих лампах отсутствует схема питания как таковая. Хотя в некоторых установлен на входе диодный мост и фильтрующий конденсатор, но это не влияет на возможность регулирования.

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

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

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

    Вот пример использования такого решения:
    Ранее применялись галогеновые лампы на 12В их питали от электронных трансформаторов, и это было отличным решением. 12 вольт – это безопасное напряжение. Чтобы запитать эти лампы на 12В электронный трансформатор не подойдет, нужен блок питания для светодиодных лент. В принципе, переделка освещения с галогеновых на светодиодные лампы в этом и заключается.
    Заключение
    Самым разумным решением регулирования яркости светодиодного освещения является использовании 12В ламп или светодиодных лент. При понижении яркости возможно мерцание света, для этого можно попробовать использовать другой драйвер, а если вы делаете шим-регулятор своими руками – увеличить частоту ШИМ.
    автор Алексей Бартош, источник: http://electrik.info

  2. Nele Ответить

    Современные модели LED диммеров имеют большой ассортимент, которые различаются типом установки:
    модульные модели крепят на DIN-рейку и располагают в распределительном щите. Управление ими производят через выносные регуляторы. Кроме изменения яркости свечения ламп, выключатель имеет дополнительные функции;
    моноблочные модели достаточно распространены. Их можно установить вместо обычного выключателя, но они должны иметь ШИМ функцию;
    по типу установки регуляторы бывают для скрытой и наружной электропроводки.

    Что такое ШИМ?

    Расшифровка ШИМ означает широтно-полюсная модуляция. Она применяется для регулировки свечения светодиодных ламп. Принцип работы ШИМ генератора заключается в вырабатывании высокочастотного тока около 200 Гц, который требуется для работы LED лампы. Изменение яркости свечения происходит от смены напряжения, ширины и времени положительного импульса. На выходе ШИМ генератора образуется электрический сигнал, при этом частота и величина тока не изменяются.

    Совместимость LED ламп

    Чтобы узнать, какой надо приобрести диммер, необходимо определить его совместимость с источником света. Так как LED лампы бывают регулируемые и нерегулируемые, не любой диммер можно ставить в цепь. Некоторые производители выпускают LED лампы, работающие с определенным регулятором. Определить их совместимость можно по таблицам, находящимся у продавцов этого вида товара. Перед установкой диммера надо изучить технические характеристики источников света:
    Нерегулируемые лампы нельзя ставить совместно с диммером. Это приведет к их плохой работе, а при выходе из строя, продавец или производитель откажет в гарантийном обслуживании.
    Регулируемые лампы часто функционируют со стандартными регуляторами, которые работают по принципу отсечки фазы. Но здесь надо знать, что на качество затемнения освещения влияет количество светодиодов на коммутаторе. Большинству регуляторов для оптимальной работы требуется минимальная нагрузка в пределах 20–45 Вт. Если для достижения такой мощности достаточно 1 лампы накаливания, то светодиодных с напряжением 220 В придется подключить 2 или 3 штуки.
    Если для освещения требуется использовать только 1 LED лампу, лучше воспользоваться регулятором низкого напряжения. Он предназначен для регулировки низковольтного LED освещения, которое имеет магнитный трансформатор.

  3. Moogurg Ответить

    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.

  4. SugarOk Ответить

    Диммирование (от англ. dimming — затемнение) — это процесс управления интенсивностью освещения, уходящий своими корнями в XIX век. Впервые диммирование было применено в театрах, когда по замыслу режиссёра сцена должна была затемняться и освещаться в зависимости от происходящего на ней действия. Для этого используемые в то время прожекторы с дуговыми лампами прикрывались затемняющими шторками. Чем больше эти шторки перекрывали световой поток, тем больше они диммировали освещение. Сегодняшние диммеры далеко ушли от своего незамысловатого предшественника, однако в целом их назначение осталось прежним.
    Регулировка яркости широко используется в современных системах. Так посредством диммирования можно создать мягкое камерное освещение в гостиной или спальне, быстро сменить атмосферу в кафе или ресторане, усилить визуальные «магниты» в ритейле.

    Преимущества диммирования

    Возможность создания и быстрой смены сценариев освещения, недостижимых при помощи стандартных двухпозиционных выключателей.
    Регулировка яркости позволяет эксплуатировать осветительные приборы в щадящем режиме, что продлевает их срок службы.
    Диммирование приводит к уменьшению энергопотребления и тепловыделения.
    Наиболее широкие возможности по управлению световой средой открываются при сочетании диммирования с разделением световых приборов на группы. Такой подход позволяет управлять общим светом и акцентами независимо друг от друга, реализуя самые интересные и сложные сценарии.

    Преимущества диммирования светодиодов

    Регулировка яркости светодиодов позволяет в полной мере раскрыть весь их потенциал. Особенности работы LED делают этот осветительный элемент идеальным кандидатом на диммирование.
    Яркость светодиода можно менять в очень широком диапазоне, в отличие от люминесцентных ламп.
    Изменение яркости никак не сказывается на цветовой температуре и цветопередаче, в отличие от ламп накаливания.
    Снижение яркости ведёт к увеличению срока службы, а не наоборот, как в случае с галогенными лампами.
    Регулировка яркости светодиодных светильников происходит без задержек, что позволяет использовать их даже в самых динамичных осветительных сценариях.

    Особенности диммирования светодиодов

    Простейший диммер, регулирующий затемнение ламп накаливания, делает это за счёт «срезания» синусоиды переменного тока. Но в отличие от ламп накаливания, LED светильник имеет более сложное устройство и работает под управлением электронной схемы — драйвера. Таким образом, корректность работы осветительного оборудования напрямую зависит от управляющего им драйвера. В то же время, правильно подобрав драйвер, можно задиммировать абсолютно любые светильники, независимо от их мощности и типа.

    Стандарты и протоколы диммирования

    TRIAC

    Симисторный диммер, работающий по отсечке фазы. Его главные преимущества — это низкая цена и возможность встраивания в схему без лишних коммутаций (как выключатель). Для корректного диммирования светодиодов важно проверить совместимость оборудования (связки диммер-драйвер). Это позволит избежать нежелательного гудения и мерцания при работе.

    1-10V

    Стандарт, завоевавший широкую популярность в эпоху повсеместного использования люминесцентных ламп. Его суть заключается в отправке по отдельной паре проводов сигнала от 1 до 10V. То есть диммер в данном случае реализован в виде обыкновенного потенциометра. Главным преимуществом такого подхода является полная нечувствительность к нагрузке. Среди недостатков — невозможность управления источником света из нескольких мест и слабая поддержка со стороны производителей светодиодов.

    DALI

    Цифровой протокол, поддерживаемый большинством производителей профессионального осветительного оборудования. Его главное преимущество — это цифровая шина, объединяющая все диммируемые светодиодные светильники в единую систему. Включение, выключение и регулировка яркости осуществляются за счёт сигнальных команд, а не за счёт размыкания питающей цепи. Такой подход позволяет в любое время переназначать, какой выключатель за какой светильник отвечает.

    Но самым главным преимуществом цифрового протокола DALI является возможность программирования сцен с их последующим сохранением в памяти. Это полностью переворачивает представление об управлении освещением. Обычная клавиша выключателя может теперь не просто управлять светильником, а задавать режим работы для целой группы.
    Из недостатков протокола DALI можно выделить разве что высокую стоимость и необходимость предварительной настройки системы управления.

    Push DIM

    Интересный в реализации тип диммирования, позволяющий использовать для подключения всего два провода. В роли управляющих элементов служат кнопки с нормально разомкнутыми контактами. Пока вы держите кнопку, сигнал есть, отпустили — сигнала нет. Осветительные приборы будут воспринимать такие нажатия следующим образом:
    короткое: включение/выключение;
    длинное: регулировка яркости.
    Метод прост в реализации, не требует дополнительных настроек и может быть реализован почти с любой электрофурнитурой. Но есть и недостатки: малая распространённость драйверов с таким стандартом и ограниченное количество светильников, подключаемых к одной кнопке.

    Выбор драйвера

    Выбор драйвера и типа диммирования определяется множеством факторов. Самыми гибкими в этом плане являются встраиваемые светильники, так как их драйвер вынесен за пределы корпуса. В случае же с накладными и подвесными светильниками приходится учитывать большое количество нюансов. Однако нерешаемых задач не существует. Заручившись поддержкой квалифицированных специалистов, можно задиммировать даже те светильники, которые изначально не были на это рассчитаны.

  5. Terisar Ответить

    1. Типы светильников прикроватных…
    На практике я сталкивался только с простыми светильниками, в которых применяются лампы с цоколем 14 и 27, а также галогеновые лампочки. Причем, ни разу не попадались подобные светильники с какой-либо электронной начинкой. На основе этого могу предположить, что прикроватные светильники могут иметь регулируемую яркость, если в них установлены лампы накаливания или галогенки на 220 в. Энергосберегайки не подлежат регулированию (хотя может сейчас есть и такие..),
    2. Способ регулирования…
    Я знаю только 2 способа: диммер и двухклавишный выключатель.
    3. Диммеры…
    Двухклавишный выключатель – понятие однозначное, а вот диммеры могут быть разными. Есть диммеры с вращающейся ручкой, а есть с клавишами. В силу того, что клавишные диммеры довольно дорого стоят, я только один раз видел их в реальной квартире.
    Двухклавишный диммер штука прикольная, но, на мой взгляд, не всегда удобная. Одна клавиша включает-выключает свет, другая – регулирует яркость…
    Во-первых, лежа в кровати будет неудобно за головой выискивать нужную клавишу. Во-вторых, если диммер ставится для случая ночного обслуживания младенца в кроватке, то придется постоянно помнить в каком положении яркости свет был выключен, ведь клавишный диммер запоминает последнюю установку яркости.
    Кстати, по словам владельцев 2-х клавишного диммера (установлен в коридоре), выбор был не удачен, но раз уж отдали за него 2 т. р., то пусть теперь стоит…

  6. nova Ответить

    На фото ниже представлена схема подключения своими руками классического диммера к обычным светодиодам. В готовых решениях, которые можно купить в любом светотехническом магазине, необходимо просто подключить провода к имеющимся разъемам.
    Подключение поворотного диммера к светодиодам
    Стоит учесть, что вышеуказанная схема справедлива для светодиодной ленты, которая может светить только одним цветом (например, белым). Дело в том, что для каждого цвета необходим свой набор диммирующих схем, соответственно, и само устройство должно поддерживать подключение и регулировку многоцветных лент (они же RGB). Смысл работы такого светового диммера абсолютно идентичен обычному, разница только в расширенном наборе регуляторов.
    Подключение светодиодной RGB-ленты
    Дополнительно в такую систему подключается RGB-контроллер, без которого регулирование различных цветов будет невозможно. Таким образом, с помощью диммера можно своими руками либо автоматически создать любой цвет и его оттенок, что широко используется в декоративных целях. При включении всех трех цветов на максимально доступной мощности получается белый свет, который может использоваться в качестве дополнительного или даже основного освещения.

    Преимущества и недостатки различных видов

    Использование диммеров значительно расширяет области применения светодиодного освещения, обеспечивая:
    защиту осветительных приборов от резких перепадов напряжения;
    плавное включение и выключение света, красивые переходы цветов и оттенков;
    поддержку программирования диммировки для определенных декоративных целей;
    доступность, простоту эксплуатации и установки – с ней справится даже начинающий радиолюбитель.
    К сожалению, без недостатков не обошлось:
    Мощность электрического тока, который рассеивается на светодиодах, приводит к их перегреву, что в свою очередь сказывается на деградации яркости кристаллов, уменьшается их долговечность.
    Дешевые диммеры, которые регулируют выходную мощность с помощью разности длины импульсов, могут приводить к мерцанию светодиодов, что сильно сказывается на усталости глаз человека – такое освещение категорически не рекомендуется применять в жилых помещениях, это может навредить здоровью.
    Диммеры могут создавать помехи при использовании радиоприборов рядом с ними, что делает невозможным прослушивание радио и запись музыки. Чтобы снизить такой эффект, нужно использовать помехоустойчивое оборудование либо отказаться от диммеров.
    Длительное использование этих элементов с лампами накаливания при подаче малого тока чревато переводом избытка тока в тепло, что может привести к перегоранию лампочки.
    С диммерами несовместимы трансформаторы, большинство люминесцентных ламп.
    Для каждого источника света нужно применять узкоспециализированную модель, универсальных диммеров не существует.

    Заключение

    Несмотря на то, что светодиоды являются самыми современными световыми приборами на текущий момент, их возможности можно значительно расширить, применяя диммеры для управления яркостью светодиодной ленты. Разнообразие методов регулировки выходного тока позволяет подобрать устройство под свои нужды, организовав красивое и удобное освещение.
    Диммеры, управляемые с помощью компьютера, нашли широкое применение в системах «умный дом» – плавное включение и выключение света при проходе через помещения, создание эффекта присутствия, дополнение интерьера сложными переходами и переливами цветов и их оттенков.
    Современные производители уже начали изготовление диммеров, которые подходят для различных источников света, при этом в них отсутствуют вышеописанные недостатки – они не создают помех, эффективно рассеивают тепло, не вызывают мерцания светодиодов и лампочек, уменьшив вредное воздействие на глаза.

  7. Spellrunner Ответить

    На сегодня светодиодная технология является господствующей в области устройств освещения. Уже обычными стали светодиодные фонари, светофоры, устройства освещения автомобилей, кроме того, наблюдается тенденция замены люминесцентных и ламп накаливания на светодиодные в жилых, коммерческих и производственных помещениях.
    Объем электроэнергии, который будет сэкономлен при переходе к светодиодному освещению, просто ошеломляет. В одном только Китае власти подсчитали, что при переводе одной трети страны на светодиодное освещение ежегодно будет экономиться 100 млн кВт электрической энергии, а выброс углекислого газа в атмосферу уменьшится на 29 млн т. Однако в светодиодной технологии есть одна проблема, а именно — технология регулирования светового потока.
    На лампах накаливания легко реализовать функцию уменьшения яркости, используя простой и дешевый регулятор освещенности, основанный на симисторе. Как результат — они применяются повсеместно. Чтобы светодиодные лампы стали действительно популярными и широко распространенными, необходимо внедрить в них эту функцию при использовании существующих контроллеров и инфраструктуры затемнения.
    Яркость свечения ламп накаливания прекрасно поддается регулированию. По иронии судьбы этому способствует крайне низкая их эффективность и, как следствие, высокий ток, который позволяет диммеру (устройству для регулировки уровня освещения, или, иными словами, для затемнения) хорошо работать. Тепловая инерция нити накаливания также позволяет замаскировать любую неустойчивость или колебания, создаваемые диммером. Попытка регулировать яркость светодиодного светильника этим способом создает ряд проблем, таких как мерцание и другие нежелательные эффекты. Чтобы пояснить, почему это происходит, рассмотрим, как работают симисторные диммеры и как они взаимодействуют со светодиодными светильниками.

    Рис. 1. Простой симисторный диммер
    На рис. 1 изображен типичный симисторный диммер и его вольт-амперная характеристика.
    Потенциометр R2 регулирует фазовый угол симистора, который открывается на каждой волне переменного напряжения, когда VC2 превышает напряжение переключения симистора. Когда ток симистора падает ниже его тока удержания (IH), симистор закрывается и ждет зарядки конденсатора С2 в течение следующей половины цикла для включения снова. Напряжение, прилагаемое к нити накаливания лампы, является функцией от фазового угла затемнения, который может варьироваться в диапазоне практически 0–180°.
    Светодиодная лампа, призванная заменить лампу накаливания, как правило, содержит матрицу светодиодов, расположенных так, чтобы обеспечить максимальную светоотдачу. Светодиоды включены в цепь последовательно. Яркость каждого их них является функцией от тока, текущего через него. Кроме того, прямое падение напряжения на светодиоде составляет примерно 3,4 В (может изменяться в интервале 2,8–4,2 В). Цепочка светодиодов должна питаться от источника постоянного тока со строгим контролем выходных параметров для обеспечения соответствия между соседними лампами.
    Чтобы светодиодная лампа была затемняемой, ее источник питания должен преобразовывать изменение фазового угла диммера в изменение постоянного тока питания светодиодной лампы. Трудности достижения этого эффекта в сочетании с правильной работой диммера могут привести к существенному снижению производительности. Могут появиться такие проблемы, как: большое время запуска, мерцание, неравномерное освещение, мигание (при установке минимального уровня освещения). Есть также проблемы с повторяемостью параметров (от изделия к изделию) и нежелательные аудиошумы, идущие от лампы. Эти нежелательные эффекты, как правило, вызваны сочетанием ложных открытий и преждевременных закрытий симисторов, а также недостаточным контролем тока светодиодов. Первопричиной ложного открытия симистора является так называемый токовый «звон» при открытии симистора. Рис. 2 наглядно иллюстрирует эту ситуацию.

    Рис. 2. Ток и напряжение на входе источника питания светодиодного осветителя
    В тот момент, когда симистор открывается, напряжение практически мгновенно прикладывается к входному LC-фильтру источника питания. Напряжение, приложенное к индуктивности, вызывает «звон». Если при этом ток тиристора упадет ниже тока удержания симистора, последний закрывается. Цепь диммера перезаряжается и вновь запускает симистор. Эти многократные перезапуски симистора могут вызвать нежелательные аудиошумы и мерцание светодиодной лампы. Простые ЭМИ-фильтры могут минимизировать этот нежелательный «звон». Для уверенной работы функции затемнения необходимо, чтобы входные дроссели и конденсаторы были как можно меньше.
    Наиболее «звенящим» считается фазовый угол 90° (когда напряжение на пике синусоидальной волны прикладывается ко входу источника питания светодиодного светильника и высокое напряжение сети обуславливает минимальный питающий ток). Если необходимо осуществить глубокое затемнение (т. е. фазовый угол приближается к 180°) при низком питающем напряжении, может произойти преждевременное отключение светодиодной лампы. Чтобы этого не происходило, симистор должен открываться каждый цикл и оставаться открытым практически до того момента, когда переменное напряжение падает до нуля. Для обеспечения этого необходим ток удержания 8–40 мА. Для ламп накаливания поддержать этот ток не составляет никакого труда, однако при использовании светодиодных ламп, потребляющих менее 10% энергии эквивалентной лампы накаливания, ток может легко опуститься ниже уровня тока удержания, что заставит симистор преждевременно выключиться. Это объясняет мерцание и/или ограничение диапазона затемнения.
    Ряд других проблем, с которыми может столкнуться разработчик при проектировании светодиодного осветителя, составляют: коэффициент мощности (по стандарту Energy Star он должен быть не менее 0,9 для коммерческих и промышленных применений), строгие требования по энергетической эффективности, строгие допуски по нестабильности выходного напряжения и ЭМИ, безопасность при КЗ и разрыве цепи светодиодов.
    Последние разработки компании Power Integrations показывают, как можно обеспечить питание светодиодного осветителя и одновременно совместимость с существующими симисторными диммерами. На рис. 3 приведена схема источника питания 14 Вт для светодиодного светильника с возможностью внешнего затемнения, разработанного этой фирмой.

    Рис. 3. Схема изолированного источника питания 14 Вт для светодиодного светильника, совместимого с существующими симисторными диммерами, с высоким коэффициентом мощности и универсальным диапазоном входного напряжения (Увеличить…)
    Основой источника является микросхема LNK406EG(U1) семейства LinkSwitch-PH. Представители данной линейки микросхем сочетают силовой MOSFET-ключ на 725 В и ШИМ-контроллер, работающий в режиме без разрыва тока основного дросселя. Контроллер выполняет функцию корректора коэффициента мощности (ККМ) и обеспечивает постоянный выходной ток. Технология контроля выходных параметров по первичной стороне, используемая в микросхемах LinkSwitch-PH, обеспечивает точный контроль выходного тока, избавляет от использования оптопары и части вторичной цепи, обычно применяемых в обратноходовых изолированных преобразователях, притом, что функция, отвечающая за ККМ, избавляет от использования входного накопительного электролитического конденсатора.
    Микросхемы семейства LinkSwitch-PH могут быть настроены для работы как в режиме с затемнением, так и в режиме без затемнения. Для применения в связке с симисторным диммером используется резистор R4 на выводе REFERENCE и связка резисторов R2+R3 4 МОм на выводе VOLTAGE MONITOR для обеспечения линейного соотношения между входным напряжением и выходным током и максимального расширения диапазона затемнения.
    Режим работы без разрыва тока основного дросселя обладает двумя ключевыми достоинствами: сниженным уровнем потерь на проводимость (следовательно, выше КПД) и меньшим уровнем ЭМИ (следовательно, для соответствия стандарту по ЭМИ требуется фильтр меньших размеров). Один X-конденсатор может быть исключен и использован дроссель меньшего типоразмера (либо также исключен). Встроенная в семейство микросхем LinkSwitch-PH функция джиттера основной частоты переключения MOSFET-ключа еще более снижает необходимость в фильтрующих компонентах. Меньший входной ЭМИ-фильтр представляет собой меньшее реактивное сопротивление для диммера, что, соответственно, уменьшает уровень «звона». Стабильность еще больше увеличена благодаря тому, что питание микросхем LinkSwitch-PH осуществляется от собственного внутреннего источника опорного напряжения. Добавление демпфера для работы с диммерами и цепи деления напряжения обеспечивает надежную работу без эффекта мерцания в максимально широком диапазоне затемнения.
    Вышеописанный источник питания для светодиодного светильника полностью совместим с существующими симисторными диммерами в очень широком диапазоне затемнения (1000–1, 500–0,5 мA), обладает КПД >85% и коэффициентом мощности >0,9. Он наглядно показывает, что проблемы несовместимости светодиодных светильников и симисторных диммеров могут быть преодолены и, как результат, может быть построен простой драйвер для недорогой и надежной светодиодной лампы с функцией затемнения.
    Bill Weiss (Билл Вейс) | Перевод: Геннадий Бандура

  10. VideoAnswer Ответить

Добавить ответ

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *