Меню

Регуляторы тока для светодиода своими руками



Простейший регулятор яркости светодиодов

Простейшая схема регулятора яркости светодиодов, представленная в этой статье, с успехом может быть применена в тюнинге автомобилей, ну и просто для повышения комфорта в машине в ночное время, например для освещения панели приборов, бардачков и так далее. Чтобы собрать это изделие, не нужно технических знаний, достаточно быть просто внимательным и аккуратным.Напряжение 12 вольт считается полностью безопасным для людей. Если в работе использовать светодиодную ленту, то можно считать, что и от пожара вы не пострадаете, так как лента практически не греется и не может загореться от перегрева. Но аккуратность в работе нужна, что бы ни допустить короткого замыкания в смонтированном устройстве и как следствие пожара, а значит сохранить своё имущество.Транзистор Т1, в зависимости от марки, может регулировать яркость светодиодов общей мощностью до 100 ватт, при условии, что он будет установлен на радиатор охлаждения соответствующей площади.Работу транзистора Т1 можно сравнить с работой обыкновенного краника для воды, а потенциометра R1 – с его рукояткой. Чем больше откручиваешь – тем больше течёт воды. Так и здесь. Чем больше откручиваешь потенциометр – тем больше течёт ток. Закручиваешь – меньше течёт и меньше светят светодиоды.Схема регулятора Для этой схемы нам понадобятся не многочисленные детали.Транзистор Т1. Можно применить КТ819 с любой буквой. КТ729. 2N5490. 2N6129. 2N6288. 2SD1761. BD293. BD663. BD705. BD709. BD953. Эти транзисторы нужно выбирать в зависимости от того, какую мощность светодиодов вы планируете регулировать. В зависимости от мощности транзистора находится и его цена.Потенциометр R1 может быть любого типа сопротивлением от трёх до двадцати килом. Потенциометр сопротивлением три килоома лишь немного снизит яркость светодиодов. Десять килоом — убавит почти до нуля. Двадцать – будет регулировать со средины шкалы. Выбирайте, что вам подходит больше.Если вы будете использовать светодиодную ленту, то вам не придётся заморачиваться с расчётом гасящего сопротивления (на схеме R2 и R3) по формулам, потому что эти сопротивления уже вмонтированы в ленту при изготовлении и всё, что нужно, это подключить её к напряжению 12 вольт. Только нужно купить ленту именно на напряжение 12 вольт. Если подключаете ленту, то сопротивления R2 и R3 исключить.Выпускают так же светодиодные сборки, рассчитанные на питание 12 вольт, и светодиодные лампочки для автомобилей. Во всех этих устройствах при изготовлении встраивают гасящие резисторы или драйверы питания и их напрямую подключают к бортовой сети машины. Если вы в электронике делаете только первые шаги, то лучше воспользоваться именно такими устройствами.Итак, с компонентами схемы мы определились, пора приступать к сборке.Прикручиваем на болтик транзистор к радиатору охлаждения через теплопроводящую изолирующую прокладку (чтобы не было электрического контакта радиатора с бортовой сетью автомобиля, во избежание короткого замыкания). Нарезаем провод на куски нужной длинны.Зачищаем от изоляции и лудим оловом.Зачищаем контакты светодиодной ленты.Припаиваем провода к ленте.Защищаем оголённые контакты при помощи клеевого пистолета.Припаиваем провода к транзистору и изолируем из термоусадочным кембриком.Припаиваем провода к потенциометру и изолируем их термоусадочным кембриком.Собираем схему с применением контактной колодки.Подключаем к аккумулятору и опробуем в работе на разных режимах.Всё работает хорошо.Смотрите видео работы регулятора

Источник

Регулировка яркости светодиодов с помощью диммеров

Если упустить подробности и объяснения, то схема регулировки яркости светодиодов предстанет в самом простом виде. Такое управление отлично от метода ШИМ, который мы рассмотрим чуть позже. Итак, элементарный регулятор будет включать в себя всего четыре элемента:

  • блок питания;
  • стабилизатор;
  • переменный резистор;
  • непосредственно лампочка.

И резистор, и стабилизатор можно купить в любом радиомагазине. Подключаются они точно так, как показано на схеме. Отличия могут заключаться в индивидуальных параметрах каждого элемента и в способе соединения стабилизатора и резистора (проводами или пайкой напрямую).

Собрав своими руками такую схему за несколько минут, вы сможете убедиться, что меняя сопротивление, то есть, вращая ручку резистора, вы будете осуществлять регулировку яркости лампы.

В показательном примере аккумулятор берут на 12 Вольт, резистор на 1 кОм, а стабилизатор используют на самой распространенной микросхеме Lm317. Схема хороша тем, что помогает нам сделать первые шаги в радиоэлектронике. Это аналоговый способ управления яркость. Однако он не подойдет для приборов, требующих более тонкой регулировки.

Читайте также:  Регулятор давления зил 130 солдатик

Необходимость в регуляторах яркости

Теперь разберем вопрос немного подробнее, узнаем, зачем нужна регулировка яркости, и как можно по-другому управлять яркостью светодиодов.

  • Самый известный случай, когда необходим регулятор яркости для нескольких светодиодов, связан с освещением жилого помещения. Мы привыкли управлять яркостью света: делать его мягче в вечернее время, включать на всю мощность во время работы, подсвечивать отдельные предметы и участки комнаты.
  • Регулировать яркость необходимо и в более сложных приборах, таких как мониторы телевизоров и ноутбуков. Без нее не обходятся автомобильные фары и карманные фонарики.
  • Регулировка яркости позволяет экономить нам электроэнергию, если речь идет о мощных потребителях.
  • Зная правила регулировки, можно создать автоматическое или дистанционное управление светом, что очень удобно.

В некоторых приборах просто уменьшать значение тока, увеличивая сопротивление, нельзя, поскольку это может привести к изменению белого цвета на зеленоватый. К тому же увеличение сопротивления приводит к нежелательному повышенному выделению тепла.

Типовые способы включения

В зависимости от желания разработчика или специфики приложения стабилизаторы тока NSI50350 могут быть установлены в верхнем или нижнем включении (рисунок 3).

Рис. 3. Включение стабилизаторов тока NSI50350 в цепь питания светодиодных светильников

Для питания более мощных светодиодов несколько стабилизаторов NSI50350 могут быть включены параллельно (рисунок 4). Таким образом, NSI50350 могут быть использованы для питания светодиодов с номинальным током и 700, и 1000 мА.

Рис. 4. Параллельное включение NSI50350

Замечательной чертой NSI50350 является возможность применения их в светильниках, питающихся напрямую от сетей переменного тока [5,6]. Для осуществления данной возможности достаточно использовать двухполупериодный выпрямитель, простой сглаживающий фильтр, цепочку последовательно соединенных светодиодов (для сети 220 В количество диодов будет порядка 80, а для сети 110 В — 38) и стабилизатор тока (рисунок 5).

Рис. 5. Базовая конфигурация для работы с переменным питающим напряжением

Падение напряжения на регуляторе (разность между выходным напряжением после сглаживающего фильтра и суммы падений напряжения на диодах цепочки) для NSI50350 должно лежать в пределах от 7 до 50 В. В идеальном случае для минимизации пульсаций тока расчет следует проводить для минимального напряжения на выходе фильтра — с учетом пульсаций напряжения. На практике в случае питания от переменного тока целесообразно выбирать падение напряжения порядка 15…25 В. С одной стороны, это даст стабильность параметров при возможных пульсациях напряжения на выходе фильтра при изменениях температуры. С другой стороны — не будет приводить к лишнему рассеиванию мощности — для приборов NSI50350AST3G максимальная рассеиваемая мощность составляет 5,8 Вт, для NSI50350ADT4G — 11 Вт.

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.

Читайте также:  Регулятор редуктор высокого давления

Основные характеристики NSI50350

В основе линейных регуляторов лежит технология транзистора с самосмещением (Self-Biased Transistor — SBT). NSI50350 способны стабилизировать ток в широком диапазоне напряжений. Для защиты светодиодов светильника и всего прибора в целом от перегрева NSI50350 имеют отрицательный температурный коэффициент — при возрастании температуры ток стабилизации падает. Таким образом, реализована простая, но достаточно эффективная защита светодиодов от экстремальных режимов работы. CCR начинают работать практически немедленно после включения, и при напряжении анод-катод всего 0,5 В обеспечивают стабилизацию тока 20% от номинального значения.

При работе NSI50350 не требуют внешних компонентов, что позволяет применять их для стабилизации тока в цепи как при включении между источником питания и нагрузкой (верхнее включение), так и между нагрузкой и общим проводом (нижнее включение). Высокое предельное напряжение «анод-катод» позволяет применять данные стабилизаторы в широком спектре промышленных или коммерческих задач. Так, стабилизаторы серии NSI50350 способны выдерживать кратковременные импульсы напряжения до 50 В в том случае, если температура прибора не превышает 175°С [1,2].

Приборы серии NSI50350 доступны в двух типах компактных корпусов, немного отличающихся размером и допустимой рассеиваемой мощностью — NSI50350AST3G в корпусе SMC и NSI50350ADT4G в корпусе DPAK. В первом случае прибор способен рассеивать до 5,8 Вт, во втором случае — до 11 Вт. Номинальный ток стабилизации обеспечивается в диапазоне напряжений «анод-катод» от 5 до 50 В (рисунок 1).

Рис. 1. Вольт-амперная характеристика стабилизаторов тока NSI50350

При низкой температуре -40°С выходной ток будет несколько больше номинального — примерно 370…400 мА, а при повышенной температуре 85°С, наоборот, будет ниже — порядка 300 мА Температурный коэффициент лежит в пределах от -0,7 мА/°С до -0,85 мА/°С (рисунок 2).

Рис. 2. Изменения вольт-амперной характеристики стабилизаторов тока NSI50350 в зависимости от температуры

Количество последовательно подключенных светодиодов в питаемой цепочке ограничивается только падением напряжения на стабилизаторе — напряжение источника питания за вычетом суммы падений напряжений на диодах (на одном диоде падение напряжения, как правило, составляет 3,1…3,5 В).

Готовые к использованию регуляторы яркости

Регулятор, который продается в готовом виде для светодиодных ламп, называются диммером. Частота импульсов, создавая им, достаточно велика для того, чтобы мы не чувствовали мерцания. Благодаря ШИМ контролеру осуществляется плавная регулировка, позволяющая добиваться максимальной яркости свечения или угасания лампы.

Встраивая такой диммер в стену, можно пользоваться им, как обычным выключателем. Для исключительно удобства регулятор яркости светодиодов может управляться радио пультом.

Способность ламп, созданных на основе светодиодов, менять свою яркость открывает большие возможности для проведения световых шоу, создания красивой уличной подсветки. Да и обычным карманным фонариком становится значительно удобнее пользоваться, если есть возможность регулировать интенсивность его свечения.

Плата и детали сборки регулятора яркости

Односторонняя печатная плата имеет размер 22х24 мм. Как видно из рисунка на ней нет ничего лишнего, что могло бы вызвать вопросы.

Плата в файле Sprint Layout 6.0: reguljator-jarkosti.lay6

После сборки схема ШИМ-регулятора яркости не требует наладки, а печатная плата легка в изготовке своими руками. В плате, кроме подстроечного резистора, используются SMD элементы.

  • DA1 – ИМС NE555;
  • VT1 – полевой транзистор IRF7413;
  • VD1,VD2 – 1N4007;
  • R1 – 50 кОм, подстроечный;
  • R2, R3 – 1 кОм;
  • C1 – 0,1 мкФ;
  • C2 – 0,01 мкФ.

Заказать готовую сборку от автора можно здесь.

Стоит ли использовать диммер для светодиодной ленты?

Однозначно – стоит. Установка такого устройства под силу даже непрофессионалу, но сам светорегулятор многократно расширяет функции и возможности led-ленты. Например, можно отказаться от большого количества светильников разной мощности, поскольку одна и та же лента будет светить с разной яркостью, заменяя и большую люстру, и маленький ночник.

Подобное освещение очень удобно в детской комнате – когда ребенок уснет, можно будет просто приглушить свет до минимума, не опасаясь ни за проводку, ни за то, что чадо проснется ночью в темноте и испугается.

Любителям домашних вечеринок однозначно придутся по душе световые эффекты, которые можно создать при помощи диммера с аудио-входом. И это лишь малая часть способов применения диммеров и светодиодных лент в обычных квартирах и домах.

Читайте также:  Радом 466 регулятор натяжения верхней нити

Схема подключения

Прежде чем начать сборку схемы с диммером, необходимо проверить мощностные характеристики. Мощность светодиодной ленты не должна превышать значения, указанные на корпусе устройства (лучше, если эти показатели будут меньше). Если диммер рассчитан на управление мощностью в 150 Вт, идеальным вариантом будет, если LED-лента будет потреблять около 147 Вт. Это поможет прослужить прибору очень долго.

Что касается непосредственно монтажа, здесь необходимо соблюдать общепринятый порядок работы для всех электрических сетей:

  1. Первоочередно нужно отключить питание сети, в контуре которой будет производиться установка. Отсутствие напряжения проверяется тестером или мультиметром. Необходимо убедиться в отсутствии возможности случайной подачи тока, при необходимости вывесить предупреждающий знак.
  2. В помещении устанавливается светодиодная лента, а в монтажную коробку ставят диммер с использованием соответствующих крепежных материалов и инструментов.
  3. К клеммам с маркировкой L и N нужно подключить фазный и нулевой провод соответственно. Определить положение питающих проводников необходимо до момента отключения сети.
  4. По окончании монтажа проверяют работоспособность собранной схемы.

Одноцветная

Светодиодная лента питается от источника постоянного тока напряжением 12 В, а бытовая сеть — источник переменного тока с напряжением 220 В. Диммируемая светодиодная лента запитывается через преобразователь 220/12 В. На вход подключается нуль и фаза сети, а на выход — светодиодная лента.

Важно не перепутать полярность проводников. При неправильном подключении лента просто не будет работать.

Чтобы подключить светодиодную ленту длиной более 5 метров, можно воспользоваться несколькими вариантами монтажа:

  1. Использовать несколько блоков питания. Для каждой ленты отдельный источник питания.
  2. Один блок питания. Каждая лента подключается параллельно друг другу к выходу преобразователя.

Важно! Блок питания должен обладать достаточной мощностью, чтобы питать несколько светодиодных лент.

Способ монтажа точно такой же, как и с монохромной лентой, с небольшим отличием. После блока питания устанавливают RGB-контроллер, который позволяет производить регулирование цветности светодиодной ленты. Важно учитывать мощность контроллера при подборе количества RGB-лент.

Теперь непосредственно о подключении. К клеммам V+ и V- подключают пониженное напряжение от блока питания. К контактам на выводе подключают:

  • R (red) — красный провод;
  • G (green) — зеленый проводник;
  • B (blue) — синий провод;
  • V+ — желтый общий провод.

Каждый провод, кроме желтого, отвечает за соответствующий цвет ленты. Необходимо безошибочно подключить каждый проводник к своему гнезду. Ничего плохого не произойдет, но цвета будут отображаться неверно.

Основные выводы

Регулятор яркости для светодиодной ленты является практичным и полезным прибором, расширяющим возможности подсветки. Он универсален, подходит ко всем лентам с одинаковыми параметрами. Подключение прибора не составляет существенных затруднений:

  • присоединение к источнику питания (для многоцветных лент — к выходу контроллера);
  • подключение выхода диммера к соответствующим контактам светодиодной ленты;
  • проверка полярности и правильности соединений;
  • пробное подключение подсветки.

Все обнаруженные недостатки необходимо сразу устранить, после чего регулятор можно считать запущенным в эксплуатацию. Свои варианты использования диммера для светодиодной ленты или замечания пишите в комментариях.

СветодиодыНазначение и схема блока питания для светодиодной ленты 12 В

СветодиодыПочему греется светодиодная лента: основные причины и способы устранения

Диммирование

Управление светильником, запитываемым при помощи стабилизатора тока, реализуется просто — достаточно поместить силовой ключ последовательно источнику тока. Здесь, опять же, сохраняется возможность адаптировать решение под требования конкретного приложения — силовой ключ может быть как верхним, так и нижним (рисунок 6).

Рис. 6. Управление светодиодным светильником с источником тока

Для плавной регулировки яркости освещения применяется ШИМ. Для светодиодов максимальная типовая частота переключения составляет порядка 10 МГц (время включения/выключения

100 нс). Частота ШИМ при этом будет варьироваться от 100 Гц до 100 кГц. Частота ниже 100 Гц не рекомендуется по причине заметного на глаз мерцания. Частоты 5…20 кГц необходимо использовать достаточно осторожно, так как при определенных условиях возможна генерация звуковых колебаний. Также желательно не использовать при ШИМ циклы менее 1:10 — эта мера, совместно с фильтрами помех, позволит снизить уровень электромагнитных шумов. Фактически, для полноценной регулировки яркости будет необходимо варьировать не только длительность импульсов, но и частоту их следования.

Источник