- Принцип широтно-полюсной модуляції (ШІМ)
- Промислові варіанти диммеров для світлодіодних ламп
- Збираємо диммер своїми руками
- Підключення диммера в якості вимикача
- Діммер на мікросхемі N555
- Діммер на тиристорах і динисторах
- Діммер для світлодіодної стрічки
- «Діммер» з фіксованим рівнем яскравості
Регулювати яскравість освітлення в кімнаті, де встановлена люстра з декількома лампами розжарювання, не становить труднощів. Беремо вимикач на кілька кнопок і при необхідності включаємо або вимикаємо частина ламп.
Навіть якщо люстра розрахована на одну лампу, її яскравість можна змінювати в широких межах збільшуючи або зменшуючи подається напруга. Світлодіод працює в дуже вузькому діапазоні напруги і при його зниженні просто гасне.
Для зміни яскравості світлодіодних ламп використовують диммер, що представляє собою ШІМ-контролер (контролер з широтно-імпульсною модуляцією потужності).
Принцип широтно-полюсной модуляції (ШІМ)
Зміни потужності напруги живлення при застосуванні шим-контролера забезпечується завдяки подачі на коммутирующий елемент (у випадку зі світлодіодами - польовий транзистор, симистор або динистор) сигналів зі змінною шпаруватістю.
- співвідношення між тривалістю імпульсів і паузою між ними.
S = T / T1, де Т - період імпульсів, Т1 - період позитивного фронту.
У ШІМ-контролері імпульси слідують з постійною частотою, змінюється лише тривалість пауз.
Нижче представлена принципова схема ШІМ-контролера:
Збільшення ширини імпульсу збільшує час надходження струму через транзистор до навантаження, отже, і пропускається струм. Частота проходження імпульсу значно вища за ту, яку здатний вловити очей, зазвичай 100-200Гц, тому мерехтіння світлодіодів ми не відчуваємо. Перевага регуляторів навантаження на основі ШІМ-контролерів, значно більш високий ККД порівняно з резистивним, оскільки надмірне навантаження гаситься, а не споживається.
Підключення диммера в схему харчування світлодіодної лампи
Існує два варіанти підключення:
- Схема підключення перед драйвером харчування, коли дімміруется змінну напругу;
- Підключення після драйвера харчування, з ШІМ-регулюванням постійної напруги.
Промислові варіанти диммеров для світлодіодних ламп
Тип управління диммером:
- інфрачервоний;
- радіо;
- Стаціонарний.
Кероване напругу:
Діммер, монтуємий замість вимикача, з пультом дистанційного керування. Зазвичай встановлюються при переобладнанні звичайного освітлення лампами розжарювання на світлодіодні стрічки.
Діммер, що встановлюється перед драйвером живлення світлодіодів на дистанційному управлінні з інфрачервоним управлінням.
Зразок з керуванням через радіоканал. На відміну від інфрачервоного передавача, такий пульт здатний увімкнути освітлення навіть з вулиці.
Випускають зразки з механічним або сенсорним управлінням. Є навіть моделі, що дозволяють керувати освітленням за допомогою смартфона через WiFi.
Основний недолік всіх пристроїв - досить висока ціна.
Якщо у вас немає бажання переплачувати за непотрібні функції, виготовити диммер для світлодіодних ламп 220в своїми руками зовсім не складно.
Збираємо диммер своїми руками
Схема на сімісторов:
У цій схемі задає генератор побудований на двох сімісторов, ТРІАК VS1 і Діакіте VS2. Після включення схеми конденсатори починають заряджатися через резисторную ланцюжок. Коли напруга на конденсаторі досягає напруги відкриття симистора, через них починає текти струм, а конденсатор розряджається. Чим менше опір резистора, тим швидше заряджається конденсатор, тим менше скважних імпульсів.
Зміна опору змінного резистора регулює глибину стробирования в широкому діапазоні. Таку схему можна використовувати не тільки для світлодіодів, але і для будь-якої мережевої навантаження.
Підключення диммера в якості вимикача
Схема підключення до мережі змінного струму:
Діммер на мікросхемі N555
Мікросхема N555 являє собою аналогово-цифровий таймер. Найважливіше її перевага - здатність працювати в великому діапазоні напруги живлення. Звичайні мікросхеми з TTL логікою працюють від 5В, а логічна одиниця у них - 2,4 В. КМОП серії більш високовольтні.
Але схема генератора з можливістю зміни шпаруватості виходить досить громіздка. Так само у мікросхем зі стандартною логікою підвищення частоти зменшує напругу вихідного сигналу, що не дає можливість комутувати потужні польові транзистори і підходить лише для невеликих за потужністю навантажень.
Таймер на мікросхемі N555 ідеально підходить для шим-контролерів, оскільки одночасно дозволяє регулювати і частоту, і шпаруватість імпульсів. Напруга на виході складає близько 70% напруги харчування, за рахунок чого їй можна керувати навіть мосфетовскімі польовими транзисторами з струмом до 9А. При вкрай низької вартості використовуваних деталей витрати на складання складуть 40-50 рублів.
А ця схема дозволить управляти навантаженням на 220В з потужністю до 30 Вт:
Мікросхему ICEA2A після невеликого доопрацювання можна безболісно замінити менш дефіцитної N555. Утруднення може викликати необхідність самостійної намотування трансформатора. Мотати обмотки можна на звичайному Ш-подібному каркасі від старого перегорів трансформатора на 50-100Вт. Перша обмотка - 100 витків емальованого дроту діаметр 0.224мм. Друга обмотка - 34 витка проводом 0.75мм (площа перетину допустимо зменшити до 0.5мм), третя обмотка - 8 витків проводом 0.224 - 0.3мм.
Діммер на тиристорах і динисторах
Світлодіодний диммер 220В з навантаженням до 2А:
Це двухмостовая полуволновой схема складається з двох дзеркальних каскадів. Кожна полуволна напруги проходить через свою ланцюжок тиристор-динистор. Глибина скважности регулюється змінним резистором і конденсатором.
При досягненні певного заряду на конденсаторі він відкриває динистор, через який тече струм на керуючий тиристор. При зміні полярності напівхвилі процес повторюється в другій ланцюжку.
Діммер для світлодіодної стрічки
Схема діммера для світлодіодної стрічки на інтегральному стабілізаторі серії КРЕН.
У класичній схемі підключення стабілізатора напруги, значення стабілізації задається резистором, підключеним до керуючого входу. Додавання в схему конденсатора С2 і змінного резистора перетворює стабілізатор в якусь подобу компаратора.
Перевага схеми в тому, що вона поєднує відразу і драйвер харчування і диммер, тому підключення не вимагає додаткових ланцюгів. Недолік - при великій кількості світлодіодів на стабілізаторі буде значне тепловиділення, що вимагає установки потужного радіатора.
Як підключити диммер до світлодіодним стрічці залежить від завдань діммірованія. Підключення перед драйвером живлення світлодіодів дозволить регулювати тільки загальну освітленість, а якщо зібрати кілька диммеров для світлодіода своїми руками і встановити їх на кожну ділянку світлодіодної стрічки вже після блоку живлення, з'явиться можливість регулювати зональне освітлення.
«Діммер» з фіксованим рівнем яскравості
Номінал резисторів 100-500 кОм, потужність 1-2 Вт.
Це навіть не димер, оскільки ШІМ контролера тут і близько немає. Але ідеально підійде для тих, хто взяв перший раз в руки паяльник.