Диммер для светодиодной ленты: виды, какой лучше выбрать и почему

Подключение в сеть

Чтобы собрать схему, нужно сделать следующее:

• отрезать ленту нужной длины;
• в случае необходимости соединить несколько отрезков, используя проходные коннекторы;
• подключить диодный мост;
• присоединить кабель с вилкой;
• включить в сеть.

К вышеперечисленному добавится RGB-контроллер, если у вас соответствующая модель.

Совет! При монтаже светодиодной ленты не сгибайте ее резко, чтобы не повредить. Промазывайте места соединений и разрезов герметиком для защиты от влаги. Во избежание потерь электроэнергии и лишнего нагрева маломощную ленту (например, из светодиодов 3528) можно соединять в линию не более 100 м длиной. Если лента мощная (5730) – 40 м.

Основные виды диммеров для светодиодных лент

Для решения поставленного вопроса можно опять воспользоваться простейшим способом регулировки: переменным резистором — реостатом или потенциометром. Но здесь снова вступает в игру высокая нелинейность ВАХ светодиода: регулировка, даже при использовании потенциометров с логарифмической характеристикой изменения сопротивления, происходит на очень маленьком участке их шкалы.

Вместо пассивных регуляторов для этой цели были разработаны активные диммерные регулирующие схемы на полупроводниковых приборах:

Управляемые источники тока

Аналоговые регулирующие схемы, которые позволяют поддерживать стабильный выходной ток в необходимом диапазоне регулировки при малом падении напряжения, а следовательно, и при небольших потерях мощности на регулирующем элементе.Однако эти устройства не лишены и недостатков:

• При изменении рабочего тока через светодиод в пределах 20~100 mA довольно широко меняется рассеиваемая на нём мощность, а следовательно, и температура прибора.
• При сильном нагревании светодиода существенно изменяются многие его характеристики, в том числе цветовая температура, что выражается в изменении спектрального состава излучаемого света.
• Длительная работа при сильном нагреве снижает долговечность прибора и увеличивает риск его отказа.

Импульсные регуляторы яркости свечения

Большинства этих недостатков лишены импульсные регуляторы яркости свечения светодиодов, наиболее часто используемым видом которых являются широтно‑импульсные модуляторы (ШИМ). Причем вследствие очень малой инерционности светодиодов, такие диммеры оказались для них наиболее эффективными.

Мини-диммер ШИМ

Суть их действия заключается в изменении длительности рабочей доли периода прямоугольно‑импульсного тока, подаваемого на прибор, относительно нулевого уровня. Эта доля периода, когда в нём действует максимальное напряжение, и называется широтой. Она может изменяться от 0 до 100%, соответственно вызывая изменение действующего значения напряжения на приборе.
Выходной ток при этом остаётся стабильным на уровне наиболее оптимального. Спектральный состав излучения не меняется, рассеиваемая мощность держится в диапазоне номинальных значений. Да и потери мощности на самом диммере при импульсном режиме его работы остаются минимальными.

Особенности диммированной светодиодной продукции

Светодиодная лента в своей конструкции имеет полупрводниковый светодиод. Чтобы осуществить диммирование led ленты, необходимо понимать, как она работает и каким образом ее следует подключать к сети питания

Обратите внимание! Такой полупроводник имеет нелинейную вольт-амперную характеристику или ВАХ. Это означает, что текущий через него ток начинается только с определенного порогового значения

При этом ток нарастает очень сильно, что может привести к перегоранию светодиодов.

ВАХ светодиода

Чтобы избежать подобного негативного развития событий, необходимо проводить подключение светодиодных лент к сети питания только через трансформатор (то есть блок питания).

Обратите внимание! Трансформатор или блок питания в данной ситуации будет уменьшать напряжение сети с 220 вольт до нужного значения, для адекватной работы светодиодной ленты (до 12 или 24 вольт). Такие устройства можно называть «источниками стабильного тока»

Блок питания для светодиодной ленты

В самых простых ситуациях для этих целей можно использовать обычный резистор. Но помните, что его сопротивление для стабильной работы led лент должно быть большим. Высокой должна быть и ЭДС источника напряжения. Несмотря на кажущуюся простоту, создать такую схему не просто. В данной ситуации будет происходить потеря электрической мощности. Поэтому чтобы компенсировать такие потери, светодиодные ленты должны подключаться к низковольтному источнику, который одновременно с этим сможет стабилизировать выходной ток. В роли такого низковольтного источника выступает блок питания или трансформатор. У светодиодных ламп блок питания уже встроен в конструкцию, а вот у лент он имеет вид отдельного модуля.

На выходе такой трансформатор имеет выходное напряжение в 24 или 12 вольт (в зависимости от типа светодиодной ленты). При этом ограничительные резисторы для него будут размещены на самой ленте.

Обратите внимание! Если вы имеете дело с диммером или блоком управления, то их также необходимо подбирать по мощности купленной ленты. Правильное диммирование подразумевает под собой правильное подключение всех компонентов, включая блок питания (он же трансформатор), блок управления или диммер, а также саму осветительную продукцию

Правильное диммирование подразумевает под собой правильное подключение всех компонентов, включая блок питания (он же трансформатор), блок управления или диммер, а также саму осветительную продукцию.

Схема подключения светодиодной ленты

Только в той ситуации, когда схема подключения соблюдена, свечение лент будет ярким и полноценным. Если же что-то было подключено неправильно, то подсветка просто не станет работать до момента исправления неточностей установки.

Область применения

С развитием микроконтроллерной техники перед ШИМ открылись новые возможности. Этот принцип стал основой для электронных устройств, требующих, как регулировки выходных параметров, так и поддержания их на заданном уровне. Метод широтно-импульсной модуляции применяется для изменения яркости света, скорости вращения двигателей, а также в управлении силовым транзистором блоков питания (БП) импульсного типа.

Широтно-импульсная (ШИ) модуляция активно используется в построении систем управления яркостью светодиодов. Благодаря низкой инерционности, светодиод успевает переключаться (вспыхивать и гаснуть) на частоте в несколько десятков кГц. Его работа в импульсном режиме воспринимается человеческим глазом как постоянное свечение. В свою очередь яркость зависит от длительности импульса (открытого состояния светодиода) в течение одного периода. Если время импульса равно времени паузы, то есть коэффициент заполнения – 50%, то яркость светодиода будет составлять половину от номинальной величины. С популяризацией светодиодных ламп на 220В стал вопрос о повышении надёжности их работы при нестабильном входном напряжении. Решение было найдено в виде универсальной микросхемы – драйвера питания, работающего по принципу широтно-импульсной или частотно-импульсной модуляции. Схема на базе одного из таких драйверов детально описана здесь.

Подаваемое на вход микросхемы драйвера сетевое напряжение постоянно сравнивается с внутрисхемным опорным напряжением, формируя на выходе сигнал ШИМ (ЧИМ), параметры которого задаются внешними резисторами. Некоторые микросхемы имеют вывод для подачи аналогового или цифрового сигнала управления. Таким образом, работой импульсного драйвера можно управлять с помощью другого ШИ-преобразователя. Интересно, что на светодиод поступают не высокочастотные импульсы, а сглаженный дросселем ток, который является обязательным элементом подобных схем.

Микроконтроллер Ардуино тоже может функционировать в режиме ШИМ контроллера. Для этого следует вызвать функцию AnalogWrite() с указанием в скобках значения от 0 до 255. Ноль соответствует 0В, а 255 – 5В. Промежуточные значения рассчитываются пропорционально.

Повсеместное распространение устройств, работающих по принципу ШИМ, позволило человечеству уйти от трансформаторных блоков питания линейного типа. Как результат – повышение КПД и снижение в несколько раз массы и размеров источников питания.

ШИМ-контроллер является неотъемлемой частью современного импульсного блока питания. Он управляет работой силового транзистора, расположенного в первичной цепи импульсного трансформатора. За счёт наличия цепи обратной связи напряжение на выходе БП всегда остаётся стабильным

Малейшее отклонение выходного напряжения через обратную связь фиксируется микросхемой, которая мгновенно корректирует скважность управляющих импульсов. Кроме этого современный ШИМ-контроллер решает ряд дополнительных задач, способствующих повышению надёжности источника питания:

обеспечивает режим плавного пуска преобразователя;
ограничивает амплитуду и скважность управляющих импульсов;
контролирует уровень входного напряжения;
защищает от короткого замыкания и превышения температуры силового ключа;
при необходимости переводит устройство в дежурный режим.

Диммер на микросхеме своими руками

Самостоятельно сборку диммера можно сделать на простой односторонней печатной плате из фольгированного текстолита. Схему печатных проводников и монтажа можно найти ниже.

Последовательность сборки:

1. Для начала необходимо установить разъем для монтажа внешних цепей.
2. Следующим компонентом будут резисторы и конденсаторы.
3. Диоды и микросхему необходимо припаивать перед тем как устанавливать полевой транзистор.

После окончания пайки нужно в обязательном порядке убрать перемычку на выходном контакте транзистора, обезопасив собранное устройство от сгорания.

Готовое устройство можно разместить в любом удобном корпусе с отверстием для кабеля и переменным резистором R1. При изменении положения ручки последнего будет меняться частота импульсов, которая колеблется от 5 до 100 %, а степень освещенности помещения — около 20 раз соответственно.

Что касается долговечности службы системы освещения с диммером, тут многое будет зависеть от точности и правильности расчетов нагрузок и подбора подходящего по параметрам оборудования. Удобство использования того или иного варианта управления можно определить в магазине электротоваров и подобрать наиболее подходящий диммер. Например, с голосовым управлением, чтобы даже не пришлось прикасаться к органам управления.

ШИМ управление

Выходом из, казалось бы, сложной ситуации стало ШИМ управление (широтно-импульсная модуляция). Ток на светодиод подается импульсами. Причем значение его либо ноль, либо номинальное – самое оптимальное для свечения. Получается, что светодиод периодически то загорается, то гаснет. Чем больше время свечении, тем ярче, как нам кажется, светит лампа. Чем меньше время свечения, тем лампочка светит тусклее. В этом и состоит принцип ШИМ.

Управлять яркими светодиодами и светодиодными лентами можно непосредственно с помощью мощных МОП-транзисторов или, как их еще называют, MOSFET. Если же требуется управлять одной-двумя маломощными светодиодными лампочками, то в роли ключей используют обычные биполярные транзисторы или подсоединяют светодиоды напрямую к выходам микросхемы.

Вращая ручку реостата R2, мы будет регулировать яркость свечения светодиодов. Здесь представлены светодиодные ленты (3 шт.), которые присоединили к одному источнику питания.

Зная теорию, можно собрать схему ШИМ устройства самостоятельно, не прибегая к готовым стабилизаторам и диммерам. Например, такую, как предлагается на просторах интернета.

NE555 – это и есть генератор импульсов, в котором все временные характеристики стабильны. IRFZ44N – тот самый мощный транзистор, способный управлять нагрузкой высокой мощности. Конденсаторы задают частоту импульсов, а к клеммам «выход» подсоединятся нагрузка.

Поскольку светодиод обладает малой инертностью, то есть, очень быстро загорается и гаснет, то метод ШИМ регулирования является оптимальным для него.

Виды и особенности управления светорегуляторов

По конструкционным особенностям их можно разделить на такие варианты:

• модульные — приборы такого типа монтируются в распределительных шкафах;
• моноблочные — устанавливаются в монтажную коробку вместо выключателя.

По способу управления системой освещения диммеры делятся на:

1. Прибор с отдельной кнопкой включения света и колесом для регулировки освещенности.
2. Сенсорные. Регулировка яркости светодиодной ленты производится прикосновением к сенсорам на панели либо с помощью пульта ДУ.
3. С ручкой на поворотно-нажимном механизме. Включение осуществляется нажатием на орган управления, а установка необходимого уровня освещенности — поворотом в ту или иную сторону.
4. Поворотный. Практически такой же, но имеет отличие в том, что включение и регулирование производится поворотом ручки.
5. Устройства с клавишами. Изменение уровня освещенности достигается путем нажатия на клавишу.
6. Дистанционные. Управляются при помощи пультов дистанционного управления.
7. Акустические. Приводятся в действие при помощи хлопков или команд, подаваемых голосом.
8. Многоканальные приборы. Помогают управлять освещением сразу в нескольких точках помещения. Например, при необходимости выделить какие-либо участки комнаты путем добавления уровня освещения и одновременно понизить яркость на других. Как правило, оснащаются беспроводным или дистанционным управлением через ДУ или при помощи телефона.

Особенности оборудования: разновидности современных диммеров

Существует одна из важных причин популярности светодиодных лент – возможность подключения к данному типу оборудования дополнительных элементов, диммеров, которые без проблем помогут изменять яркость освещения своими руками. Диммер можно интегрировать только в систему освещения со светодиодными лентами, например, обычные энергосберегающие лампы устройством доукомплектовать не получится. В ассортименте магазина представлено несколько разновидностей диммеров. Изучив их особенности, вы сможете подобрать подходящий:

1. Пассивные. В качестве данных элементов можно эксплуатировать переменные резисторы. Данные разновидности диммеров позволяют обеспечить самый простой метод регулировки интенсивности свечения. Что необходимо помнить тем, кто собирается отдать предпочтение этому способу? При его использовании световое оборудование может терять мощность при эксплуатации, что приведет к быстрой выработке ресурса. Понижается энергоэффективность.
2. Активные.Данная разновидность основана на полупроводниковых приборах. Так, приборы могут быть аналоговыми или импульсными. Первый вариант позволяет поддерживать уровень электрического тока на одном уровне. В результате, если возникают потери мощности, они будут незначительными. Однако при рассеивании мощности светодиоды могут сильно греться. Второй вариант – это более современная модификация, для создания которой были тщательно проработаны недостатки предыдущих моделей.

Таким образом, из сказанного выше можно сделать вывод, что наиболее эффективным и надежным вариантом, лишенным недостатков является импульсный диммер. Приобретая его, вы можете быть уверены, что ресурс эксплуатации ленты не уменьшится.

Принцип действия широтно-импульсных модуляторов

Поскольку широтно-импульсные модуляторы сегодня применяются для регулирования светодиодных лент чаще всего, рассмотрим их принцип действия более подробно.

Широтно-импульсный модулятор

Принцип их действия заключается в изменении продолжительности рабочей доли периода для прямоугольно импульсного тока, а также длительности его подачи на изделие. Эти параметры определяются относительно нулевого уровня. Подразумевается доля периода, когда наблюдается максимальное напряжение. Этот параметр называется широтой. Его изменения происходят в диапазоне от 0 до 100%, вызывая характерные изменения в значении имеющегося напряжения источника света.

Обратите внимание! В данной ситуации выходной ток сохраняет свою стабильность, причем на самом оптимальном уровне. При этом спектральный состав светового потока не подлежит изменениям, а рассеиваемая мощность будет удерживаться в области номинальных значений.Стоит отметить, что потери самого диммера в ходе работы в импульсном режиме остаются минимальными

Также необходимо знать, что такие регуляторы наилучшим образом подходят для подключения компьютерного и цифрового способа управления уровнем освещенности.К недостаткам подобных моделей можно отнести повышенное мерцание. Оно характерно для дешевых устройств. Такое явление может возникать даже при незначительных уровнях яркости и оно вредно для глаз. Длительное наблюдение за таким световым эффектом способно привести к разным негативным последствиям:

При этом спектральный состав светового потока не подлежит изменениям, а рассеиваемая мощность будет удерживаться в области номинальных значений.Стоит отметить, что потери самого диммера в ходе работы в импульсном режиме остаются минимальными. Также необходимо знать, что такие регуляторы наилучшим образом подходят для подключения компьютерного и цифрового способа управления уровнем освещенности.К недостаткам подобных моделей можно отнести повышенное мерцание. Оно характерно для дешевых устройств. Такое явление может возникать даже при незначительных уровнях яркости и оно вредно для глаз. Длительное наблюдение за таким световым эффектом способно привести к разным негативным последствиям:

• появлению неприятных зрительных ощущений;
• развитию головных болей;
• повышению усталости;
• падению внимания и остроты зрения.

Чтобы избежать столь негативного воздействия на свой организм, необходимо отдавать предпочтение более качественным и дорогим моделям.

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.