Регулятор яркости светодиодов своими руками

Содержание

Регулировка яркости светодиодов с помощью диммеров

Регулятор яркости светодиодов своими руками

Светодиоды – уникальный пример развития технологий, стремительно вошедших в быт обычных потребителей. Имея огромное количество преимуществ в сравнении с более старыми аналогами, они обладают также и определенной конструктивной особенностью – с помощью специальных устройств вручную и автоматически в приборах со светодиодами можно регулировать яркость получаемого света.

Это свойство сразу же по достоинству оценило большинство потребителей, приспособив светодиоды для освещения в самых разнообразных местах. Адаптация света под текущие нужды значительно повысила популярность и без того известных приборов. В данной статье мы рассмотрим особенности строения светодиодов, которые дают возможность регулировки яркости, а также разберемся со специальными устройствами, с помощью которых реализуется такая функция.

Светодиоды представляют собой маленькие полупроводники, которые изготавливаются из кремния. При пропускании определенного количества тока через такой полупроводник кремний начинает излучать свет. Механизм изменения яркости заключается в подаче различной силы тока на полупроводник и регулировке его с помощью специального оборудования. В определенном диапазоне при меньшей силе тока и светодиоды начинают светить слабее, при максимально возможном токе – светят в полную силу.

Регулятор яркости светодиодов

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

Классический диммер для светодиодных лент

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

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

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

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

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

Схема подключения диммера к светодиодной ленте

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.
Читайте также  Светодиодные прожекторы замена светодиодов

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.

Источник: https://lampagid.ru/vidy/svetodiody/regulyator-yarkosti

Схема диммера для светодиодных ламп на 220В

Регулятор яркости светодиодов своими руками

Регулировать яркость освещения в комнате, где установлена люстра с несколькими лампами накаливания, не представляет труда. Берем выключатель на несколько кнопок и при необходимости включаем либо выключаем часть ламп.

Даже если люстра рассчитана на одну лампу, ее яркость можно изменять в широких пределах увеличивая либо уменьшая подаваемое напряжение. Светодиод работает в очень узком диапазоне напряжения и при его снижении просто гаснет.

Для изменения яркости светодиодных ламп используют диммер, представляющий собой ШИМ-контроллер (контроллер с широтно-импульсной модуляцией мощности).

Принцип широтно-полюсной модуляции (ШИМ)

Изменения мощности питающего напряжения при применении шим-контроллера обеспечивается благодаря подаче на коммутирующий элемент (в случае со светодиодами – полевой транзистор, симистор либо динистор) сигналов с изменяющейся скважностью.

Скважность (S) – соотношение между длительностью импульсов и паузой между ними.

S=T/T1, где Т – период импульсов, Т1 – период положительного фронта.

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

Ниже представлена принципиальная схема ШИМ-контроллера:

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

Подключение диммера в схему питания светодиодной лампы

Существует два варианта подключения:

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

Промышленные варианты диммеров для светодиодных ламп

Тип управления диммером:

  • Инфракрасный;
  • Радио;
  • Стационарный.

Управляемое напряжение:

Диммер, монтируемый вместо выключателя, с пультом дистанционного управления. Обычно устанавливаются при переоборудовании обыкновенного освещения лампами накаливания на светодиодные ленты.

Диммер, устанавливаемый перед драйвером питания светодиодов на дистанционном управлении с инфракрасным управлением.

Образец с управлением через радиоканал. В отличие от инфракрасного передатчика, такой пульт способен включить освещение даже с улицы.

Выпускают образцы с механическим либо сенсорным управлением. Есть даже модели, позволяющие управлять освещением с помощью смартфона через WiFi.

Основной недостаток всех устройств – достаточно высокая цена.

Если у вас нет желания переплачивать за ненужные функции, изготовить диммер для светодиодных ламп 220в своими руками совсем не сложно.

Схема на симисторах:

В этой схеме задающий генератор построен на двух симисторах, триаке VS1 и диаке VS2. После включения схемы конденсаторы начинают заряжаться через резисторную цепочку. Когда напряжение на конденсаторе достигает напряжения открытия симистора, через них начинает течь ток, а конденсатор разряжается. Чем меньше сопротивление резистора, тем быстрее заряжается конденсатор, тем меньше скважнось импульсов.

Изменение сопротивления переменного резистора регулирует глубину стробирования в широком диапазоне. Такую схему можно использовать не только для светодиодов, но и для любой сетевой нагрузки.

Подключение диммера в качестве выключателя

Схема подключения к сети переменного тока:

Диммер на микросхеме N555

Микросхема N555 представляет собой аналогово-цифровой таймер. Важнейшее ее преимущество – способность работать в большом диапазоне питающего напряжения. Обыкновенные микросхемы с TTL логикой работают от 5В, а логическая единица у них – 2,4В. КМОП серии более высоковольтные.

Но схема генератора с возможностью изменения скважности получается достаточно громоздкая. Так же у микросхем со стандартной логикой повышение частоты уменьшает напряжение выходного сигнала, что не даёт возможность коммутировать мощные полевые транзисторы и подходит лишь для небольших по мощности нагрузок.

Читайте также  Расчет драйвера для светодиодов

Таймер на микросхеме N555 идеально подходит для шим-контроллеров, поскольку одновременно позволяет регулировать и частоту, и скважность импульсов. Напряжение на выходе составляет около 70% напряжения питания, за счёт чего ей можно управлять даже мосфетовскими полевыми транзисторами с током до 9А. При крайне низкой стоимости используемых деталей затраты на сборку составят 40-50 рублей.

А эта схема позволит управлять нагрузкой на 220В с мощностью до 30 Вт:

Микросхему ICEA2A после небольшой доработки можно безболезненно заменить менее дефицитной N555. Затруднение может вызвать необходимость самостоятельной намотки трансформатора. Мотать обмотки можно на обычном Ш-образном каркасе от старого перегоревшего трансформатора на 50-100Вт. Первая обмотка — 100 витков эмалированного провода диаметр 0.224мм. Вторая обмотка — 34 витка проводом 0.75мм (площадь сечения допустимо уменьшить до 0.5мм), третья обмотка – 8 витков проводом 0.224 – 0.3мм.

Диммер на тиристорах и динисторах

Светодиодный диммер 220В с нагрузкой до 2А:

Это двухмостовая полуволновая схема состоит их двух зеркальных каскадов. Каждая полуволна напряжения проходит через свою цепочку тиристор-динистор. Глубина скважности регулируется переменным резистором и конденсатором.

При достижении определённого заряда на конденсаторе он открывает динистор, через который течёт ток на управляющий тиристор. При смене полярности полуволны процесс повторяется во второй цепочке.

Диммер для светодиодной ленты

Схема диммера для светодиодной ленты на интегральном стабилизаторе серии КРЕН.

В классической схеме подключения стабилизатора напряжения, значение стабилизации задается резистором, подключённым к управляющему входу. Добавление в схему конденсатора С2 и переменного резистора превращает стабилизатор в некое подобие компаратора.

Преимущество схемы в том, что она совмещает сразу и драйвер питания и диммер, поэтому подключение не требует дополнительных цепей. Недостаток – при большом количестве светодиодов на стабилизаторе будет значительное тепловыделение, что требует установки мощного радиатора.

Как подключить диммер к светодиодной ленте зависит от задач диммирования. Подключение перед драйвером питания светодиодов позволит регулировать только общую освещённость, а если собрать несколько диммеров для светодиода своими руками и установить их на каждый участок светодиодной ленты уже после блока питания, появится возможность регулировать зональное освещение.

«Диммер» с фиксированным уровнем яркости

Номинал резисторов 100-500 кОм, мощность 1-2 Вт.

Это даже не димер, поскольку ШИМ контроллера тут и близко нет. Но идеально подойдет для тех, кто взял первый раз в руки паяльник.

Оцените, пожалуйста, статью. Мы старались:) (4 4,00 из 5)
Загрузка…

Источник: https://svetodiodinfo.ru/svoimi-rukami/dimmer-dlya-svetodiodnyx-lamp-220v-svoimi-rukami.html

Диммер для светодиодных ламп своими руками – схемы и устройство

Регулятор яркости светодиодов своими руками

Светодиодные лампы, гирлянды, ленты сегодня очень популярны. Однако из соображений дополнительного энергосбережения у многих возникают вопросы по их подключению с возможностью регулировки яркости — например, с помощью диммера.

Светодиодные лампы, гирлянды, ленты сегодня очень популярны. Однако из соображений дополнительного энергосбережения у многих возникают вопросы по их подключению с возможностью регулировки яркости — например, с помощью диммера.

Благодаря своей экономичности, интенсивному свечению и малому потреблению электроэнергии светодиодные лампы нашли широкое применение как в промышленности, так и в быту. В отличие от ламп дневного света и так называемых энергосберегающих светодиодные лампы не содержат токсичной ртути, которая попадает в окружающую среду при малейших механических повреждениях корпуса лампы. Поэтому светодиодные лампы являются оптимальными источниками освещения для квартир, детских садов, школ, крытых спортивных площадок.

Способы регулировки яркости светодиодных ламп

Иногда яркость светодиодных ламп оказывается избыточной, и ею приходится каким-то образом управлять. Для регулировки яркости используются диммеры, которые представлены двумя разновидностями: одни изменяют напряжение и, соответственно, ток через нагрузку, а другие модели за счёт широтно- импульсной модуляции (ШИМ) регулируют интервалы включения и отключения нагрузки, то есть светодиода. Длительность периода следования импульсов остаётся при этом постоянной (рис. 1).

Диммеры, функционирующие по принципу изменения напряжения на нагрузке, — устройства довольно громоздкие и дорогие. Кроме того, они малопригодны для низковольтных светодиодных ламп или лент, рассчитанных на напряжение 12-24 В, поскольку в зависимости от конструкции такие лампы (ленты) включаются при напряжении 9 и 18 В соответственно.

Диммеры на основе ШИМ очень компактны и эффективны. Их легко реализовать на микроконтроллерах, снабдив устройство дополнительными функциями. К сожалению, при отказе микроконтроллерного устройства отремонтировать его практически невозможно: простая замена ; микроконтроллера ничего не исправит, поскольку он содержит управляющую программу, разработанную производителем устройства и представляющую коммерческую тайну.

Вместе с тем при отказе микроконтроллерного диммера его довольно легко заменить самодельным, поскольку широтно-импульсное управление несложно реализовать на цифровых микросхемах малой степени интеграции. Эти микросхемы совсем недорогие, а собранные на них конструкции доступны для повторения даже новичкам, только начавшим освоение электроники.

Ссылка по теме:  Светодиодная лампа (led) своими руками вместо энергосберегающей

Аналого-цифровой диммер

Самый простой по конструкции — диммер, выполненный на интегральном таймере NE555. Этот таймер был создан почти 45 лет тому назад инженером компании Signetics Гансом Камензиндом. В таймере объединены аналоговая и цифровая части. Аналоговая представлена двумя компараторами, цифровая — RS-триггером, который можно считать элементарной ячейкой памяти и инвертором.

Читайте также  Как паять светодиоды на алюминиевые платы?

Благодаря столь замечательному союзу аналоговой и цифровой электроники возникло совершенно уникальное устройство, на основе которого можно построить импульсные преобразователи, широтно-импульсные модуляторы, таймеры, генераторы. Добавим, что таймер не критичен к напряжению питания и стабильно работает в диапазоне от 3 до 18 В, обеспечивая выходной ток до 0,2 А.

То есть к выходу таймера напрямую можно подключить реле, тем самым ещё больше упростив конструкцию,

Принципиальная схема устройства

Рассмотрим схему, предназначенную для управления светодиодными лампами (рис. 2).

Длительность периода колебаний задается генератором, выполненным на резисторе R1 и конденсаторе С1. Разряд и заряд конденсатора С1 происходит по разным цепям, разделенным диодами VD1 и VD2. Если перемещать ползунок резистора R1 вверх, уменьшится длительность разряда и увеличится время заряда конденсатора С1. А это значит, что при изменении положения движка резистора R1 будет меняться только скважность импульсов на выходе 3 таймера DA1 и, соответственно, интервал между включением и отключением нагрузки.

Поскольку максимальный ток на выходе микросхемы NE555 не превышает 0,2 А, управлять мощной нагрузкой, которой являются светодиодные лампы (ленты) следует через усилитель мощности, выполненный на полевом транзисторе.

В данной конструкции использован полевой транзистор с индуцированным каналом п-типа, например 2SK1505, 2SK1946, или любой другой с допустимым прямым током нагрузки, в 1,5-2 раза превышающим максимальный суммарный ток нагрузки, подключенной к диммеру.

Транзистор следует установить на теплоотвод, если мощность нагрузки превышает 1 А. Площадь теплоотвода должна соответствовать мощности, рассеиваемой на транзисторе.

При обращении с полевым транзистором следует иметь в виду, что он весьма чувствителен к статическому электричеству. Даже слабого статического разряда бывает достаточно, чтобы необратимо испортить транзистор. Поэтому перед монтажом все электроды полевого транзистора следует закоротить, например, алюминиевой фольгой (фото 1) или оголённым медным проводом.

Монтаж и сборка диммера своими руками

Монтаж диммера удобно выполнять на печатной плате из одностороннего фольгированного стеклотекстолита размерами 35 х 50 мм. Разводка печатных проводников и схема монтажа компонентов представлены на рис. 4 и 5 соответственно.

Сборку устройства целесообразно производить в такой последовательности. Сначала установите разъём

для подключения внешних цепей и резисторы, затем — конденсаторы, диоды, микросхему и последним припаяйте полевой транзистор. После пайки обязательно удалите перемычку с выводов транзистора, иначе собранное устройство сгорит при первом же подключении! Внешний вид смонтированного диммера показан на фото 2 и 3.

Диммер можно разместить в подходящем пластмассовом корпусе, например в мыльнице, просверлив отверстия для подвода кабеля и под переменный резистор R1.

При перемещении движка переменного резистора скважность импульсов меняется от 5 до 100 %, а освещённость — почти в 20 раз (фото 4).

Применение диммеров

Собранный диммер можно использовать для регулировки освещенности рабочего места, например, в домашней мастерской. Известно, что яркий свет при длительной работе утомляет зрение.

Еще один вариант применения диммера — это система аварийного освещения. При работе от автономного источника питания — аккумулятора — ресурс работы системы аварийного освещения существенно увеличится за счет снижения яркости светодиодных ламп.

И, наконец, диммер можно подключить к полноцветным RGB-лампам или RGB-лентам для синтеза цвета. Правда, диммеры потребуется изготовить в трех экземплярах — по одному на красный, зелёный и синий каналы. Таким образом, регулируя яркость в каждом канале, вы без труда установите любой желаемый цвет или оттенок. Подобная замена может пригодиться в случае отказа штатного контроллера, входящего в комплект светодиодных ламп или лент, поскольку приобрести отдельно от комплекта этот контроллер бывает весьма затруднительно.

Диммер для светодиодных лам: схемы – фото

Ссылка по теме:  Освещение искусственное и естественное – расчет и требования. Лампы.

Рис. 1.При широтно-импульсной модуляции остаются неизменными амплитуда и период следования (повторения) импульсов, меняется лишь длительность импульса.

Рис. 2. Принципиальная схема диммера на микросхеме NE555 с усилителем мощности на полевом транзисторе.

Рис. 3. Схема разводки печатных проводников на монтажной плате.

Рис. 4. Схема расположения элементов на печатной плате.

1. Перед монтажом выводы полевого транзистора следует закоротить — во избежание пробоя статическим электричеством.

2-3. Внешний вид собранного диммера с регулировкой переменным резистором.

4. Собранный диммер обеспечивает регулировку яркости светодиода до 20 раз!

©Автор Игорь Цаплин, Краснодар

Ниже другие записи по теме «Как сделать своими руками — домохозяину!»

  • Светильник из перегоревшей светодиодной лампы своими руками Экономичный светильник из энергосберегающей лампы…
  • Радиаторы из конденсаторов для светодиодных ламп своими руками Самодельные радиаторы для светодиодных ламп В…
  • Регулятор мощности своими руками (+ схема) Самодельный регулятор мощности Устройство для регулирования…
  • Почему перегорают светодиодные лампочки – ПРИЧИНЫ И РЕШЕНИЯ ЧАСТО ПЕРЕГОРАЮТ СВЕТОДИОДНЫЕ ЛАМПОЧКИ? НАЗОВЕМ…
  • Как сэкономить деньги на электричестве – расчет и выбор. Экономим на электричестве – приборы,…
  • Светодиоды – подключение, виды и экономия Виды и сравнение светодиодов Современный дизайн…
  • Светильник для дачи своими руками из люминесцентной лампы Как сделать светильник для дачи…
  • Источник: http://kak-svoimi-rukami.com/2015/03/dimmer-dlya-svetodiodnyx-lamp-svoimi-rukami-sxemy-i-ustrojstvo/