Toda a verdade sobre o escurecimento das luzes LED: dimmers, drivers e teoria

O ajuste do brilho das fontes de luz é usado para criar uma iluminação confortável de uma sala ou local de trabalho. Ajustando o brilho, é possível organizar vários circuitos que são ativados por interruptores individuais. Nesse caso, você obterá uma mudança gradual na iluminação, bem como lâmpadas luminosas e apagadas, o que pode causar transtornos.

As soluções de design elegantes e relevantes incluem um ajuste suave da iluminação geral, desde que todas as lâmpadas estejam acesas. Isso permite criar um ambiente íntimo para relaxar e brilhante para comemorações ou trabalhar com pequenos detalhes.

Anteriormente, quando as principais fontes de luz eram lâmpadas incandescentes e holofotes com lâmpadas halógenas, não havia problemas com o ajuste. Foi usado dimmer 220V regular no triac (ou tiristores). Que geralmente era na forma de um interruptor, com um botão rotativo em vez de teclas.

Com o advento da economia de energia (lâmpadas fluorescentes compactas) e, em seguida, dos LEDs, essa abordagem se tornou impossível. Recentemente, a grande maioria das fontes de luz são lâmpadas e lâmpadas LED, e as lâmpadas incandescentes são proibidas para uso em fins de iluminação em muitos países.

É interessante que agora nas embalagens das lâmpadas incandescentes domésticas elas indicam algo como: "Radiador elétrico".

Neste artigo, você aprenderá sobre o princípio de controlar o brilho dos LEDs, bem como sua aparência na prática.

Teoria

Qualquer diodo semicondutor - Este é um dispositivo eletrônico que transmite corrente em uma direção. Nesse caso, o fluxo de corrente não tem uma dependência linear da tensão aplicada, mas sim um ramo de parábola. Isso significa que, quando você aplica uma pequena tensão ao LED, a corrente não flui.

A corrente flui através dele somente quando a tensão no diodo excede um valor limite. Para diodos retificadores comuns, varia de 0,3V a 0,8V, dependendo do material do qual o diodo é feito. Os diodos de silício assumem cerca de 0,7V, germânio 0,3V. Diodos Schottky da ordem de 0,3V.

LED não foi exceção. A tensão limiar do LED branco é de cerca de 3V; em geral, depende do semicondutor do qual é fabricado; a cor do seu brilho depende disso. Portanto, a tensão no LED vermelho é de cerca de 1,7 V. Quando essa tensão é atingida, a corrente flui e o LED acende. Abaixo, você vê a característica de tensão atual do LED.

O brilho do LED depende da força da corrente através dele. Isso se reflete no gráfico abaixo.

O brilho de um LED teórico ideal é linearmente dependente da corrente, mas, na realidade, as coisas são um pouco diferentes. Isto é devido à resistência diferencial do diodo e sua perda de calor.

Segue:

Um LED é um dispositivo que é alimentado por corrente, não por voltagem. Consequentemente, para ajustar seu brilho, você precisa alterar a força atual.

Obviamente, a força da corrente depende da tensão aplicada, mas como você pode julgar no primeiro gráfico, mesmo uma ligeira mudança na tensão leva a um aumento incomensurável da corrente.

Portanto, ajustar o brilho com um reostato simples é um exercício fútil. Nesse esquema, quando a resistência do reostato diminuir, o LED acenderá repentinamente e, após o brilho aumentar levemente, então, com a tensão aplicada excessiva, ele começará a ficar muito quente e falhar.

A partir daqui vem a tarefa: Ajuste a corrente em um determinado valor de tensão com uma ligeira mudança.

Maneiras de controlar o brilho dos LEDs: reguladores "analógicos" lineares

A primeira coisa que vem à mente é usar um transistor bipolar, porque sua corrente de saída (coletor) depende da corrente de entrada (base) incluída no circuito geral do coletor. Já consideramos o trabalho deles. em um grande artigo sobre transistores bipolares.

Princípio de operação:

Você altera a corrente base alterando a queda de tensão na junção base-emissor com a ajuda do potenciômetro R2, os resistores R1 e R3 são necessários para limitar a corrente com o transistor aberto máximo calculado com base na fórmula:

R = (fornecimento de U-gota no LEDs-U no transistor) / luz I.

Eu verifiquei este circuito, ele regula a corrente através dos LEDs e o brilho da luz muito bem, mas há um grau notável de pisar em determinadas posições do potenciômetro, possivelmente devido ao fato de o potenciômetro ser logarítmico e possivelmente por qualquer junção pn do transistor ser a mesma diodo com o mesmo CVC.

O circuito estabilizador de corrente é melhor para esta tarefa. no estabilizador ajustável LM317, embora seja usado com mais frequência como estabilizador de tensão.

Também pode ser usado para obter uma corrente fixa a uma tensão constante. Isso é especialmente útil ao conectar os LEDs à rede de bordo do carro, onde a tensão na rede com o motor desligado é de 11,7 a 12V e, quando encerrada, atinge 14,7V, a diferença é superior a 10%. Também funciona muito bem quando alimentado por uma fonte de alimentação.

O cálculo da corrente de saída é bastante simples:

Acontece uma solução bastante compacta:

Este método não difere em alta eficiência, depende da diferença de tensão entre a entrada do estabilizador e sua saída. Toda a tensão "queima" no LM-ke. As perdas de energia são determinadas pela fórmula:

P = Uin-Uout / I

Para aumentar a eficiência do controlador, é necessária uma abordagem radicalmente diferente - um controlador de pulso ou um controlador PWM.

Maneiras de ajustar o brilho: ajuste PWM

PWM significa Modulação por Largura de Pulso. Baseia-se em ligar e desligar a carga em alta velocidade. Assim, obtemos uma mudança de corrente através do LED, pois cada vez que recebe a tensão total necessária para abri-lo. Ele liga e desliga rapidamente com brilho total, mas devido à inércia da visão, não percebemos isso e parece uma diminuição no brilho.

Com essa abordagem, a fonte de luz pode produzir ondulações, não é recomendado o uso de fontes de luz com ondulações superiores a 10%. Valores detalhados para cada tipo de quarto estão descritos em SNIP-23-05-95 (ou 2010).

O trabalho sob luz pulsante causa fadiga aumentada, dores de cabeça e também pode causar um efeito estroboscópico quando as peças rotativas parecem imóveis. Isso é inaceitável ao trabalhar em tornos, com brocas e outras coisas.

Existem muitos circuitos e opções para a execução de controladores PWM, portanto, não faz sentido listar todos eles. A opção mais simples é montar um controlador PWM baseado no chip temporizador NE555. Este é um chip popular. Abaixo, você vê um diagrama de um redutor de LEDs:

Mas, na verdade, esse é o mesmo circuito, a diferença é que um transistor de potência é excluído aqui e é adequado para ajustar 1-2 LEDs de baixa potência com uma corrente de algumas dezenas de miliamperes. Além disso, um estabilizador de tensão para o chip 555 é excluído dele.

Como ajustar o brilho das lâmpadas LED de 220V

A resposta a esta pergunta é simples: lâmpadas led comuns praticamente não regulado - ou seja, de jeito nenhum. Para isso, são vendidas lâmpadas LED reguláveis ​​especiais, gravadas na embalagem ou pintadas no ícone dimmer.

Talvez a mais ampla gama de lâmpadas LED reguláveis ​​seja apresentada pela GAUSS - em várias formas, modelos e formas.

Por que é impossível escurecer as lâmpadas LED de 220V

O fato é que o circuito de fonte de alimentação das lâmpadas LED convencionais é construído com base em uma fonte de alimentação de reator (capacitor). Ou no diagrama conversor de pulsos pulsados ​​mais simples do primeiro tipo. Os dimmers de 220V, por sua vez, simplesmente ajustam o valor da tensão efetiva.

Existem tais reguladores na frente do trabalho:

1. Dimmers que cortam a borda principal da meia onda (borda principal). São esses esquemas que são mais frequentemente encontrados nos reguladores domésticos. Aqui está um gráfico de sua tensão de saída:

2. Dimmers cortando a borda de fuga da meia onda (borda de queda). Várias fontes afirmam que esses reguladores funcionam melhor com lâmpadas LED convencionais e reguláveis. Mas eles são muito menos comuns.

Segue:

As lâmpadas LED convencionais praticamente não alteram o brilho com um redutor tão escuro; além disso, isso pode acelerar sua falha. O efeito é o mesmo que no circuito reostato mostrado na seção anterior do artigo.

Vale a pena notar que as lâmpadas LED ajustáveis ​​mais baratas se comportam exatamente da mesma forma que as comuns, mas custam mais.

Ajustando o brilho das lâmpadas LED - uma solução racional de 12V

As lâmpadas LED de 12V são amplamente distribuídas na base dos refletores, por exemplo G4, GX57, G5.3 e outros O fato é que muitas vezes nessas lâmpadas não existe um esquema de energia como tal. Embora alguns estejam instalados na entrada ponte de diodo e capacitor de filtromas isso não afeta a possibilidade de regulamentação.

Isso significa que é possível regular essas lâmpadas usando o controlador PWM.

Da mesma maneira que ajustar o brilho Faixa de LED. A versão mais simples do regulador, como aqui na fiação, nas lojas, costuma ser chamada de: "dimmer de 12-24V para tira de LED".

Eles suportam, dependendo do modelo, cerca de 10 amperes. Se você precisar usar em uma forma bonita, ou seja, Se, em vez de usar um interruptor convencional, estiver à venda, você poderá encontrar esses dimmers de 12V sensíveis ao toque ou opções com um botão rotativo.

Aqui está um exemplo do uso dessa solução:

Aplicado anteriormente Lâmpadas de halogênio 12V eles eram alimentados por transformadores eletrônicos, e essa foi uma ótima solução. 12 volts é uma voltagem segura. Para alimentar essas lâmpadas em um transformador eletrônico de 12V não funciona, você precisa de uma fonte de alimentação para tiras de LED. Em princípio, esta é a alteração da iluminação do halogênio para as lâmpadas LED.

Conclusão

A solução mais razoável para regular o brilho da iluminação LED é usar lâmpadas de 12V ou tiras de LED. Quando o brilho diminui, a luz pode piscar; para isso, você pode tentar usar um driver diferente e, se usar um controlador PWM com as próprias mãos, aumente a frequência do PWM.