Меню

Как регулировать мощность светодиодного прожектора



Вся правда о регулировке яркости светодиодных ламп: диммеры, драйверы и теория

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.

Содержание статьи

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.

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.

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.

Читайте также:  Скидки для пенсионеров на регулировку окон

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:

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.

Подробнее про широтно-импульсную модуляцию:

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.

Устройство диммируемых светодиодных ламп:

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.

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.

Читайте также:  Регулировка заднего ступичного подшипника ока

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.

Источник

Светодиодный прожектор с регулировкой яркости

Светодиодные лампы (LED) с регулируемой яркостью повсеместно используют для освещения улиц, домов и предприятий. Такая популярность обусловлена уникальными характеристиками этих светильников:

  • экономия электроэнергии — благодаря возможности отрегулировать интенсивность освещения;
  • благоприятное влияние на экологию — снижение выбросов CO2 и отсутствие вредных веществ в составе;
  • превосходная работа многие годы — без обслуживания и дополнительных вложений.

Недостатком такого способа освещения является высокая цена. Однако можно не тратить средства на покупку готового светильника, а сделать его самостоятельно. Для этого используют специальные светодиодные наборы или подбирают необходимые комплектующие.

Важно!При выборе LED светильников необходимо остановиться на тех моделях, что совместимы с устройством регулирования света (диммером).

Диммеры

Все представленные на рынке диммеры можно разделить на два вида: поворотные (роторные) и электронные (кнопочные). Наиболее распространен поворотный вид, контроль освещенности в котором регулируется с помощью поворота ручки в нужном направлении.

Подключение и эксплуатация:

  • важно не перегревать устройство, температура воздуха в помещении не должна превышать 27 градусов;
  • нагрузка, подключенная к регулятору должна быть не менее 40Вт. Более низкие значения неблагоприятно скажутся на сроке службы прожектора и диммера;
  • использовать регулятор только в комплексе с осветительными приборами, указанными в техническом паспорте.

Важно! Для работы со светодиодными лампами нужно выбирать специально рассчитанную для этого модель регулятора.

Когда все элементы подобраны можно переходить к монтажу.

Сборка светодиодного прожектора

Этапы выполнения работы:

  1. В качестве элемента питания можно использовать свинцово-кислотные аккумуляторы. Соединив их последовательно.
  2. Светодиоды и резисторы монтируют на плате. После установки диоды соединяют параллельно. От их количества зависит яркость прожектора и срок работы без заряда.
  3. Диоды соединяют с крайними контактами регулятора напряжения.
  4. Собирают и устанавливают устройство регулирования света (диммер), в строгом соответствии со схемой производителя.
  5. Монтируют гнездо зарядки и тумблер.
  6. Закрепляют аккумуляторы и прочие компоненты лампы в корпусе.

Важно! В выборе осветительного элемента лучше отдать предпочтение точечным диодам, а не светодиодной матрице. Т.к. в случае выхода из строя легче заменить один диод, чем всю матрицу целиком.

Таким образом, чтобы собрать светодиодный прожектор своими руками – не потребуется много времени и специальных знаний. Использовать его можно в различных областях — эффектно выделитьособенности архитектуры или ландшафтного дизайна, осветить подходы к дому, автостоянку, промышленные помещенияи прочее. Прибор экономно потребляет электроэнергию, не загрязняет окружающую среду и прослужит достаточно долго.

Источник

Почему диммеры и светодиодные лампы не «дружат» и как это исправить? Информация для всех!

Диммер или светорегулятор это устройство, способное изменять яркость освещения в вашем доме. Это нужно для комфорта , например, для детских игр нужна одна яркость света, а для спокойного просмотра фильма — намного меньшая.

Читайте также:  Как отрегулировать фары на опель астра 2008

Лампы накаливания и галогенные регулируются без труда — диммерами любого типа. А вот светодиодные — гораздо сложнее. И лампы с гордой надписью «диммируемая» или «dimmable» вовсе не обязательно являются таковыми. Напротив — они могут привести к выходу вашего светорегулятора из строя !

Как выбрать лампы и диммеры так, чтобы они работали дружно и много лет? Мы расскажем вам о том, что вы вряд ли прочитаете где-то ещё, по крайней мере в русскоязычном интернете. Садитесь поудобнее — мы начинаем!

Как регулируют диммеры?

Вначале немного теории , ровно столько, чтобы понять, о чём идёт речь. Диммер управляет яркостью лампы, отрезая от синусоиды, которая по сути и есть переменный ток в розетке, части разной величины . Одни диммеры отрезают начало синусоиды, а другие — её «хвост» . Для ламп накаливания на 220 Вольт это абсолютно без разницы — они регулируются и тем и тем.

А вот в случае ламп на 12 Вольт (о светодиодах чуть позже), которые включаются через трансформатор , разница есть . Старые обмоточные трансформаторы, как в советских телевизорах, требуют резкого включения и плавного выключения, что дают простые регуляторы на симисторе.

Если взять другой регулятор, резкий обрыв синусоиды приведёт к большому скачку напряжения на обмотках трансформатора. На этом принципе, кстати, основана работа катушки зажигания автомобиля. Как вы понимаете, этот скачок может сжечь и сам регулятор и любой электронный прибор на той же линии.

Электронный трансформатор, на входе которого стоит конденсатор , напротив, «любит» медленное включение и резкую отсечку. Именно в таком режиме конденсатор выдаёт плавное, спокойное напряжение и напротив, регулятор с резкой подачей напряжения, вызовет скачок, только уже не напряжения, а тока в проводе . Впрочем, «хрен редьки не слаще» — скачок тока аналогично разрушительно действует на регулятор.

А что со светодиодами?

Теперь приступим к самому интересному . Светодиодные лампы характерны тем, что никто, кроме производителя, не знает, какая именно схема превращает переменное напряжение 220 Вольт в постоянный ток, нужный светодиодам. Соответственно, как её регулировать — неизвестно . Одни лампы хорошо работают с простыми диммерами, другие — с «навороченными». Пробовать методом тыка тоже не вариант : лампа может регулироваться, но при этом выжигать электронику светорегулятора, который может стоить до 10 тысяч рублей!

Отсюда три важных совета .

1) Выбирайте качественные лампы — в первую очередь Philips и OSRAM

На сайте хорошего производителя имеются таблицы , в которым приведена совместимость ламп с диммерами популярных брендов, а также количество ламп на один диммер. Не верьте таблицам китайских брендов — они не могут отвечать за качество продукции, которое сами не изготавливают, а только маркируют и упаковывают!

Они на английском, но разобраться можно и без знания языка. Поверьте, оно того стоит!

2) Устанавливайте на один диммер только лампы одного типа!

Это вытекает из предыдущего пункта: разные лампы не будут работать корректно как единое целое: часть будет барахлить и мерцать.

3) Не используйте «универсальные» диммеры!

У дорогих производителей, например ABB и Legrand есть диммеры, которые сами определяют нагрузку и выбирают, как отсекать синусоиду — в начале или конце. Они хорошо работают, если имеют дело с трансформаторами, но лампы на светодиодах «обманывают» их в половине случаев, из-за чего начинаются проблемы . Лучше подберите определённый тип диммера по таблице производителя ламп.

Вот, в принципе и всё. Конечно, намного проще не заморачиваться со светодиодными лампами и поставить лампы накаливания/галогенки, которые «переваривает» любой диммер. Но если вы фанат инноваций и экономии — добро пожаловать в увлекательный поиск правильной комбинации «лампа-диммер» и да пребудет с вами Электро Сила!

Спасибо за просмотр! Если вам пригодилась эта статья, поставьте палец вверх, а мы продолжим наши изыскания — для вас!

Источник

Adblock
detector