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Tutta la verità sull'oscuramento delle luci a LED: dimmer, driver e teoria
La regolazione della luminosità delle fonti luminose viene utilizzata per creare un'illuminazione confortevole di una stanza o di un ambiente di lavoro. Regolando la luminosità, è possibile disporre diversi circuiti che sono accesi da singoli interruttori. In questo caso, si otterrà un cambiamento graduale nell'illuminazione, oltre a lampade luminose e spente separate, che possono causare inconvenienti.
Le soluzioni di design eleganti e pertinenti includono una regolazione uniforme dell'illuminazione generale, a condizione che tutte le lampade siano accese. Ciò ti consente di creare sia un ambiente intimo per il relax, sia luminoso per le celebrazioni o lavorare con piccoli dettagli.
In precedenza, quando le principali fonti di luce erano lampade a incandescenza e faretti con lampade alogene, non c'erano problemi di regolazione. È stato usato dimmer normale da 220 V su triac (o tiristori). Che di solito era sotto forma di un interruttore, con una manopola invece di chiavi.
Con l'avvento del risparmio energetico (lampade fluorescenti compatte) e quindi dei LED, questo approccio è diventato impossibile. Di recente, la stragrande maggioranza delle fonti luminose sono lampade e lampadine a LED e le lampade a incandescenza sono vietate per scopi di illuminazione in molti paesi.
È interessante notare che sulla confezione di lampade a incandescenza domestiche ora indicano qualcosa del tipo: "Radiatore di calore elettrico".
In questo articolo, imparerai a conoscere il principio di controllo della luminosità dei LED e come appare nella pratica.
teoria
qualsiasi diodo a semiconduttore - Questo è un dispositivo elettronico che trasmette corrente in una direzione. In questo caso, il flusso di corrente non dipende linearmente dalla tensione applicata, ma assomiglia a un ramo di parabola. Ciò significa che quando si applica una piccola tensione al LED, la corrente non scorrerà.
La corrente scorre attraverso di essa solo quando la tensione sul diodo supera un valore di soglia. Per i normali diodi raddrizzatori, varia da 0,3 V a 0,8 V a seconda del materiale di cui è realizzato il diodo. I diodi al silicio assumono circa 0,7 V, germanio 0,3 V. Diodi Schottky dell'ordine di 0,3 V.
diodi emettitori di luce non ha fatto eccezione. La tensione di soglia del LED bianco è di circa 3 V, in generale dipende dal semiconduttore da cui è realizzato, il colore del suo bagliore dipende da questo. Pertanto, la tensione sul LED rosso è di circa 1,7 V. Quando viene raggiunta questa tensione, la corrente fluirà e il LED si accenderà. Di seguito viene visualizzata la caratteristica corrente-tensione del LED.
La luminosità del LED dipende dalla forza della corrente attraverso di esso. Questo si riflette nel grafico qui sotto.
La luminosità di un LED teorico ideale dipende linearmente dalla corrente, ma in realtà le cose sono leggermente diverse. Ciò è dovuto alla resistenza differenziale del diodo e alla sua perdita di calore.
Segue:
Un LED è un dispositivo che è alimentato dalla corrente, non dalla tensione. Di conseguenza, per regolare la sua luminosità, è necessario modificare la potenza attuale.
Ovviamente, la forza attuale dipende dalla tensione applicata, ma come si può giudicare dal primo grafico, anche una leggera variazione di tensione porta ad un aumento non corretto della corrente.
Pertanto, regolare la luminosità con un semplice reostato è un esercizio inutile. In un tale schema, quando la resistenza del reostato diminuisce, il LED si accenderà improvvisamente e dopo che la sua luminosità aumenterà leggermente, quindi, con un'eccessiva tensione applicata, inizierà a diventare molto caldo e fallire.
Da qui arriva il compito: Regola la corrente ad un certo valore di tensione con una leggera variazione.
Modi per controllare la luminosità dei LED: regolatori "analogici" lineari
La prima cosa che viene in mente è usare un transistor bipolare, perché la sua corrente di uscita (collettore) dipende dalla corrente di ingresso (base) inclusa nel circuito generale del collettore. Abbiamo già considerato il loro lavoro. in un ampio articolo sui transistor bipolari.
Principio di funzionamento:
Si modifica la corrente di base modificando la caduta di tensione sulla giunzione emettitore-base con l'aiuto del potenziometro R2, le resistenze R1 e R3 sono necessarie per limitare la corrente con il transistor aperto massimo calcolato in base alla formula:
R = (U supply-U drop sul LEDs-U drop sul transistor) / I light.
Ho controllato questo circuito, regola abbastanza bene la corrente attraverso i LED e la luminosità della luce, ma c'è un notevole grado di passo in certe posizioni del potenziometro, probabilmente a causa del fatto che il potenziometro era logaritmico, e forse a causa del fatto che qualsiasi giunzione pn del transistor è la stessa diodo con lo stesso CVC.
L'attuale circuito stabilizzatore è migliore per questo compito. su stabilizzatore regolabile LM317, sebbene sia più spesso usato come stabilizzatore di tensione.
Può anche essere usato per ottenere una corrente fissa a una tensione costante. Ciò è particolarmente utile quando si collegano i LED alla rete di bordo dell'auto, in cui la tensione nella rete con il motore spento è di circa 11,7-12 V, e quando viene raggiunta raggiunge i 14,7 V, la differenza è superiore al 10%. Funziona alla grande anche quando alimentato da un alimentatore.
Il calcolo della corrente di uscita è abbastanza semplice:
Si scopre una soluzione abbastanza compatta:
Questo metodo non differisce in alta efficienza, dipende dalla differenza di tensione tra l'ingresso dello stabilizzatore e la sua uscita. Tutta la tensione "brucia" sull'LM-ke. Le perdite di potenza sono determinate dalla formula:
P = Uin-Uout / I
Per aumentare l'efficienza del controller, è necessario un approccio radicalmente diverso: un controller a impulsi o un controller PWM.
Modi per regolare la luminosità: regolazione PWM
PWM è l'acronimo di Pulse Width Modulation. Si basa sull'accensione e lo spegnimento dell'alimentazione del carico ad alta velocità. Quindi, otteniamo un cambiamento di corrente attraverso il LED, perché ogni volta che riceve la piena tensione necessaria per aprirlo. Si accende e si spegne rapidamente a piena luminosità, ma a causa dell'inerzia della visione, non lo notiamo e sembra una diminuzione della luminosità.
Con questo approccio, la sorgente luminosa può produrre increspature, non è consigliabile utilizzare sorgenti luminose con increspature superiori al 10%. I valori dettagliati per ciascun tipo di stanza sono descritti in SNIP-23-05-95 (o 2010).
Lavorare sotto una luce pulsante provoca maggiore affaticamento, mal di testa e può anche causare un effetto stroboscopico quando le parti rotanti appaiono immobili. Questo è inaccettabile quando si lavora su torni, con trapani e altre cose.
Esistono molti circuiti e opzioni per l'esecuzione dei controller PWM, quindi non ha senso elencarli tutti. L'opzione più semplice è assemblare un controller PWM basato sul chip timer NE555. Questo è un chip popolare. Sotto vedi un diagramma di un tale dimmer a LED:
Ma in realtà, questo è lo stesso circuito, la differenza è che qui è escluso un transistor di potenza ed è adatto per regolare 1-2 LED a bassa potenza con una corrente di un paio di decine di milliampere. Inoltre, uno stabilizzatore di tensione per il chip 555 è escluso da esso.
Come regolare la luminosità delle lampade a LED 220V
La risposta a questa domanda è semplice: normali lampadine a led praticamente non regolamentato, ad es. assolutamente no. Per fare questo, vengono vendute speciali lampade dimmerabili a LED, questo è scritto sulla confezione o viene disegnata l'icona del dimmer.
Forse la più vasta gamma di lampade a LED dimmerabili è presentata da GAUSS - varie forme, design e zoccoli.
Perché è impossibile abbassare le lampade a LED 220V
Il fatto è che il circuito di alimentazione delle lampade a LED convenzionali è costruito sulla base di un alimentatore di zavorra (condensatore). O sul diagramma il più semplice convertitore buck pulsato del primo tipo. I dimmer da 220 V, a loro volta, regolano semplicemente il valore di tensione effettivo.
Ci sono tali dimmer sulla parte anteriore del lavoro:
1. Dimmer che tagliano il bordo anteriore della semionda (bordo anteriore). Sono tali schemi che si trovano più spesso nei regolatori delle famiglie. Ecco un grafico della loro tensione di uscita:
2. Dimmer che tagliano il bordo posteriore della semionda (Falling Edge). Varie fonti affermano che tali regolatori funzionano meglio sia con lampade a LED convenzionali che dimmerabili. Ma sono molto meno comuni.
Segue:
Le lampade a LED convenzionali praticamente non cambieranno la luminosità con un tale dimmer, inoltre, questo può accelerare il loro fallimento. L'effetto è lo stesso del circuito reostato mostrato nella sezione precedente dell'articolo.
Vale la pena notare che la maggior parte delle lampade a LED regolabili a basso costo si comportano esattamente come quelle ordinarie, ma costano di più.
Regolazione della luminosità delle lampade a LED: una soluzione razionale a 12V
Le lampade a LED 12V sono ampiamente distribuite nella base per faretti, ad esempio G4, GX57, G5.3 e altri. Il fatto è che spesso in queste lampade non esiste uno schema di alimentazione in quanto tale. Anche se alcuni sono installati all'ingresso ponte a diodi e condensatore di filtroma ciò non influisce sulla possibilità di regolamentazione.
Ciò significa che è possibile regolare tali lampadine utilizzando il controller PWM.
Allo stesso modo della regolazione della luminosità Striscia LED. La versione più semplice del regolatore, come qui sul cablaggio, nei negozi viene solitamente chiamata come: "Dimmer 12-24V per striscia LED".
Resistono, a seconda del modello, a circa 10 ampere. Se devi usarlo in una forma meravigliosa, ad es. Se invece di utilizzare un interruttore convenzionale, allora in vendita puoi trovare tali dimmer 12V sensibili al tocco o opzioni con una manopola.
Ecco un esempio dell'uso di tale soluzione:
Precedentemente applicato Lampade alogene 12V erano alimentati da trasformatori elettronici, ed è stata un'ottima soluzione. 12 volt è una tensione sicura. Per alimentare queste lampade su un trasformatore elettronico a 12V non funziona, è necessario un alimentatore per strisce LED. In linea di principio, questa è l'alterazione dell'illuminazione dall'alogeno alle lampade a LED.
conclusione
La soluzione più ragionevole per regolare la luminosità dell'illuminazione a LED è utilizzare lampade a 12V o strisce a LED. Quando la luminosità diminuisce, la luce potrebbe sfarfallare, per questo puoi provare a utilizzare un driver diverso e, se esegui un controller PWM con le tue mani, aumenta la frequenza PWM.
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