Плавный розжиг светодиодов простая схема. Плавное включение светодиодов: схемы и принцип работы

Как работает плавное включение светодиодов. Какие существуют схемы плавного розжига LED. Зачем нужен плавный запуск светодиодов. Как сделать устройство плавного включения своими руками.

Принцип работы плавного включения светодиодов

Плавное включение светодиодов позволяет постепенно увеличивать ток через LED, обеспечивая более щадящий режим работы и продлевая срок службы. Основные принципы работы схем плавного розжига:

• Использование RC-цепочки для плавного нарастания напряжения
• Применение ШИМ-регулирования с постепенным увеличением коэффициента заполнения
• Плавное открытие транзистора, управляющего светодиодом
• Применение специализированных микросхем-драйверов с функцией плавного пуска

При плавном включении ток через светодиод нарастает постепенно в течение десятков или сотен миллисекунд, что снижает тепловой и электрический удар.

Преимущества плавного включения светодиодов

Использование схем плавного розжига LED дает следующие преимущества:

• Увеличение срока службы светодиодов на 20-30% за счет снижения пускового тока
• Уменьшение нагрузки на источник питания в момент включения
• Снижение электромагнитных помех при включении
• Более комфортное для глаз плавное нарастание яркости
• Возможность создания световых эффектов при декоративной подсветке

Плавный пуск особенно важен для мощных светодиодов и светодиодных модулей с большим рабочим током.

Простейшая схема плавного включения на RC-цепочке

Самая простая схема плавного розжига светодиода состоит из резистора и конденсатора:

• Резистор R ограничивает ток заряда конденсатора
• Конденсатор C постепенно заряжается через резистор
• Напряжение на конденсаторе плавно нарастает
• Светодиод подключен параллельно конденсатору

Время нарастания тока определяется постоянной времени RC-цепи. Для практического применения такая схема слишком проста и имеет ряд недостатков.

Схема плавного включения на полевом транзисторе

Более совершенная схема использует полевой транзистор в качестве регулирующего элемента:

• RC-цепочка формирует нарастающее напряжение на затворе транзистора
• Транзистор плавно открывается, постепенно увеличивая ток через светодиод
• Резистор R3 задает максимальный ток светодиода
• Диод VD защищает затвор транзистора от перенапряжения

Такая схема обеспечивает более качественное управление током светодиода и позволяет задавать различное время нарастания яркости.

Использование специализированных драйверов светодиодов

Современные драйверы светодиодов часто имеют встроенную функцию плавного пуска. Примеры таких микросхем:

• AL8805 — линейный драйвер с плавным стартом
• LM3405 — понижающий ШИМ-драйвер с soft-start
• PT4115 — контроллер светодиодов с управляемым временем нарастания тока

Использование специализированных драйверов упрощает схему и повышает надежность работы. Время плавного пуска обычно задается внешним конденсатором.

Схема плавного розжига на микроконтроллере

Микроконтроллер позволяет реализовать гибкое управление яркостью светодиодов, включая функцию плавного включения:

• МК генерирует ШИМ-сигнал для управления светодиодом
• При включении постепенно увеличивается коэффициент заполнения ШИМ
• Можно задавать различные профили нарастания яркости
• Легко реализуются дополнительные функции и эффекты

Недостатком является необходимость программирования МК. Зато такое решение дает максимальную гибкость управления.

Выбор времени нарастания яркости

Оптимальное время плавного включения светодиодов зависит от применения:

• Для бытового освещения — 0,5-2 секунды
• Для автомобильной светотехники — 100-500 мс
• Для декоративной подсветки — до 5-10 секунд
• Для мощных прожекторов — 1-3 секунды

Слишком быстрое включение не даст нужного эффекта, а слишком медленное может вызывать дискомфорт. Время нарастания тока нужно выбирать экспериментально.

Особенности плавного включения светодиодных лент

При плавном пуске светодиодных лент нужно учитывать следующие моменты:

• Большая емкость ленты требует увеличения времени нарастания тока
• Желательно использовать драйвер с функцией плавного пуска
• Для RGB-лент каждый канал должен иметь отдельную схему плавного включения
• Нужно обеспечить синхронность работы всех каналов

Для длинных светодиодных лент оптимально применение микроконтроллерного управления с плавным стартом.

схема включения и выключения на 12В

На чтение 4 мин Просмотров 519 Опубликовано

17.05.2020 Обновлено 31.07.2021

Содержание

1. По какому принципу работает схема
2. Самостоятельное изготовление
3. Что понадобится
4. Пошаговая инструкция
5. Особенности схемы с настройкой времени

Постепенное разжигание светодиодов широко применяется в электротюнинге автомобилей и рекламном бизнесе для украшения баннеров. Чтобы реализовать эту технику без помощи профессионалов, можно воспользоваться одной из схем, взяв ее в интернете. Если самостоятельно изготовить блок не получится, его можно приобрести в магазине.

Сделать устройство для плавного включения своими руками без опыта сложно. Необходимо разбираться в принципе работы светодиодов и электронных схем. Плюсом будет экономия, так как себестоимость изготовленного устройства будет намного ниже стоимости готовых изделий.

По какому принципу работает схема

Для неопытного мастера схема плавного розжига и затухания светодиодов может показаться сложной, но это не так. Помимо простоты, она отличается надёжностью и невысокими затратами на реализацию.

Рис.1 – схема плавного возгорания диодов.

Сначала ток подаётся на второй резистор для зарядки конденсатора C1. На конденсаторе показатели не изменяются мгновенно, за счет чего происходит плавное открытие транзистора VT1. К затвору ток подаётся через первый резистор. Это провоцирует рост потенциала (положительного) на полевом транзисторе (его стоке), за счет чего светодиод включается плавно.

Когда произойдет отключение, конденсатор постепенно разрядится через резисторы R1 и R3. Скорость разрядки определяют по номиналу третьего резистора.

Самостоятельное изготовление

Если знать все тонкости, на работу уйдёт не более 1 часа. Следует подобрать необходимые элементы и оборудование, чтобы качественно выполнить соединения.

Что понадобится

Нужны будут:

• припой и паяльник;
• светодиоды;
• резисторы;
• конденсатор;
• транзисторы;
• корпус для размещения необходимых элементов;
• кусок текстолита для платы.

Рис.2 – текстолитовый лист для пайки.

Ёмкость конденсатора – 220 mF. Напряжение не более 16 V. Номиналы резисторов:

• R1 – 12 kOm;
• R2 – 22 kOm;
• R3 – 40 kOm.

При сборке желательно использовать полевой транзистор IRF540.

Пошаговая инструкция

Первый этап – изготовление платы. На текстолите необходимо обозначить границы и вырезать лист по контурам. Далее заготовку зашкурить наждачной бумагой (зернистость P 800-1000).

Далее распечатать схему (слой с дорожками). Для этого используют лазерный принтер. Схему можно найти в интернете. Лист А4 малярным скотчем приклеивается к глянцевой бумаге (например, с журнала). Затем распечатывается изображение.

Рис.3 – схема после распечатки.

На лист схему приклеивают, прогревая утюгом. Чтобы плата остыла, её нужно поместить в холодную воду на несколько минут, и после этого снять бумагу. Если сразу она не отслаивается, необходимо очистить постепенно.

Двусторонним скотчем приклеить плату к пенопласту такого же размера и поместить в раствор хлорного железа на 5-7 минут. Чтобы не передержать плату, её нужно периодически доставать и смотреть состояние. Для ускорения процесса вытравливания можно покачивать емкость с жидкостью. Когда лишняя медь стравится, плату необходимо промыть в воде.

Рис.4 – плата в растворе хлорного железа.

Следующий этап – зачистка дорожек наждачной бумагой и можно приступать к просверливанию дырочек для установки элементов платы. Далее плату нужно залудить. Для этого её смазывают флюсом, после чего лудят паяльником. Чтобы не спровоцировать перегрев или разрыв цепи, паяльник постоянно должен находиться в движении.

Рис.5 – плата, подготовленная к установке элементов.

Следующий шаг – установка элементов по схеме. Чтобы было понятнее, на бумаге можно распечатать ту же схему, но со всеми необходимыми обозначениями. После пайки необходимо полностью избавиться от флюса. Для этого плату можно протереть растворителем 646, затем прочистить зубной щеткой. Когда блок хорошо просохнет, его нужно проверить. Для этого постоянный плюс и минус необходимо подключить к питанию. При этом управляющей плюс трогать не стоит.

Рис.6 – проверка корректности работы платы.

Вместо светодиодов для проверки лучше использовать мультиметр. Если возникнет напряжение, это значит, что плата коротит. Такое возможно из-за остатков флюса. Чтобы избавиться от проблемы, достаточно прочистить плату ещё раз. Если напряжения нет, блок готов к использованию.

Особенности схемы с настройкой времени

Чтобы иметь возможность самостоятельно настроить продолжительность выключения и включения, в цепь добавляются резисторы.

Рис.7 – схема с добавленными резисторами R4 и R5.

Для плавного включения светодиодов рекомендуется брать резисторы R3 и R2 небольших номиналов. Параметры резисторов R4 и R5 дают возможность держать под контролем скорость затухания и включения.

Советуем посмотреть серию тематических видеороликов.

 

Плавный розжиг светодиодов: устройство и простая схема плавного включения и выключения светильника со светодиодной лампой

Содержание

Помимо чисто декоративной функции, например, подсветки автосалона, применение плавного включения, или розжига, имеет основательное практическое значение для светодиодов – существенное продление срока службы. Поэтому рассмотрим, как сделать своими руками устройство для решения такой задачи, стоит ли вообще самостоятельно его мастерить или лучше купить готовое, что для этого потребуется, а также какие варианты схем при этом доступны для любительского изготовления.

Покупать или делать самому

Первейший вопрос, возникающий при необходимости включения в схему модуля плавного розжига светодиодов, это сделать ли его самостоятельно или купить. Естественно, легче приобрести готовый блок с заданными параметрами. Однако у такого способа решения задачи есть один серьезный минус – цена. При изготовлении своими руками себестоимость такого приспособления снизится в несколько раз. Кроме того, процесс сборки не займет много времени. К тому же, существуют проверенные варианты устройства – остается лишь обзавестись нужными компонентами и оборудованием и правильно, в соответствии с инструкцией их соединить.

Обратите внимание! Лэд-освещение находит широкое применение в автомобилях. Например, это могут быть дневные ходовые огни и внутренняя подсветка. Включение блока плавного розжига для светодиодных ламп позволяет в первом случае существенно продлить срок эксплуатации оптики, а во втором – предотвратить ослепление водителя и пассажиров резким включением лампочки в салоне, что делает подсветительную систему более визуально комфортной.

Что нужно

Чтобы грамотно собрать модуль плавного розжига для светодиодов, потребуется набор следующих инструментов и материалов:

1. Паяльная станция и комплект расходников (припой, флюс и проч.).
2. Фрагмент текстолитового листа для создания платы.
3. Корпус для размещения компонентов.
4. Необходимые полупроводниковые элементы – транзисторы, резисторы, конденсаторы, диоды, лед-кристаллы.

Однако прежде чем приступить к самостоятельному изготовлению блока плавного пуска/затухания для светодиодов, необходимо ознакомиться с принципом его работы.

На изображении представлена схема простейшей модели устройства:

В ней три рабочих элемента:

1. Резистор (R).
2. Конденсаторный модуль (C).
3. Светодиод (HL).

Резисторно-конденсаторная цепь, основанная на принципе RC-задержки, по сути и управляет параметрами розжига. Так, чем больше значение сопротивления и емкости, тем дольше период или более плавно происходит включение лед-элемента, и наоборот.

Рекомендация! В настоящий момент времени разработано огромное количество схем блоков плавного розжига для светодиодов на 12В. Все они различаются по характерному набору плюсов, минусов, уровню сложности и качеству. Самостоятельно изготавливать устройства с пространными платами на дорогостоящих компонентах нет резона. Проще всего сделать модуль на одном транзисторе с малой обвязкой, достаточный для замедленного включения и выключения лед-лампочки.

Схемы плавного включения и выключения светодиодов

Существует два популярных и доступных для самостоятельного изготовления варианта схем плавного розжига для светодиодов:

1. Простейшая.
2. С функцией установки периода пуска.

Рассмотрим, из каких элементов они состоят, каков алгоритм их работы и главные особенности.

Простая схема плавного включения выключения светодиодов

Только на первый взгляд схема плавного розжига, представленная ниже, может показаться упрощенной. В действительности она весьма надежна, недорога и отличается множеством преимуществ.

В ее основе лежат следующие комплектующие:

1. IRF540 – транзистор полевого типа (VT1).
2. Емкостный конденсатор на 220 мФ, номиналом на 16 вольт (C1).
3. Цепочка резисторов на 12, 22 и 40 килоОм (R1, R2, R3).
4. Led-кристалл.

Устройство работает от источника питания постоянного тока на 12 В по следующему принципу:

1. При запитывании цепи через блок R2 начинает течь ток.
2. Благодаря этому элемент C1 постепенно заряжается (повышается номинал емкости), что в свою очередь способствует медленному открыванию модуля VT.
3. Увеличивающийся потенциал на выводе 1 (затворе полевика) провоцирует похождение тока через R1, что способствует постепенному открыванию вывода 2 (стока VT).
4. Как результат, ток переходит на исток полевого блока и на нагрузку и обеспечивает плавный розжиг светодиода.

Процесс угасания лед-элемента идет по обратному принципу – после снятия питания (размыкания «управляющего плюса»). При этом конденсаторный модуль, постепенно разряжаясь, передает потенциал емкости на блоки R1 и R2. Скорость процесса регламентируется номиналом элемента R3.

Основным элементом в системе плавного розжига для светодиодов является транзистор MOSFET IRF540 полевого n-канального типа (как вариант можно использовать российскую модель КП540).

Остальные компоненты относятся к обвязке и имеют второстепенное значение. Поэтому нелишним будет привести здесь его основные параметры:

1. Сила тока стока – в пределах 23А.
2. Значение полярности – n.
3. Номинал напряжения сток-исток – 100В.

Важно! Ввиду того, что быстрота розжига и затухания светодиода полностью зависит от величины сопротивления R3, можно подобрать необходимое его значение для задания определенного времени плавного пуска и выключения лед-лампочки. При этом правило выбора простое – чем выше сопротивление, тем дольше зажигание, и наоборот.

Доработанный вариант с возможностью настройки времени

Нередко возникает необходимость изменения периода плавного розжига светодиодов. Рассмотренная выше схема не дает такой возможности. Поэтому в нее нужно внедрить еще два полупроводниковых компонента – R4 и R5. С их помощью можно задавать параметры сопротивления и тем самым контролировать скорость зажигания диодов.

Приведенные выше версии схем предполагают управление по плюсу, однако в некоторых ситуациях требуется контроль по минусу. В таком случае система будет иметь обратную полярность. Поэтому в ней нужно поставить конденсатор наоборот – чтобы плюсовой заряд шел на транзисторный исток. Кроме того, необходимо заменить и сам транзистор, теперь он должен быть p–канального типа, к примеру, IRF9540N.

Основные выводы

Плавный розжиг светильников на основе светодиодов популярен в автоподсветке. Кроме того, медленное включение лед-элементов позволяется продлить срок их службы, независимо от места установки. Такое устройство можно купить или изготовить самостоятельно. В последнем случае оно обойдется гораздо дешевле. Для сборки потребуются следующие материалы и инструменты:

1. Паяльник с паяльными принадлежностями.
2. Основа для платы, например, кусок текстолита.
3. Корпус для крепления элементов.
4. Резисторы, транзисторы, диоды, конденсаторы и прочие полупроводниковые элементы.

Механизм прибора плавного розжига для светодиодов работает на принципе задерживания, возникающего в цепи «резистор-конденсатор». При этом существуют две основные схемы – простейшая и с возможностью регулировки времени зажигания. Последняя отличается от первой наличием двух резисторов с контролируемым сопротивлением. Чем выше его значение, тем дольше период медленного пуска, и наоборот.

Если вы имеете опыт сборки схемы плавного розжига светодиодов, рассмотренных или иных версий, обязательно поделитесь полезным опытом в комментариях.

В век энергосберегающих и светодиодных ламп многие подзабыли уже, как пользовались простейшими лампами накаливания для освещения жилья. Но есть еще те, кто не отказался от такого вида световых приборов. Конечно, они не столь высокотехнологичны и экономичны как КЛЛ или LED, однако добиться увеличения их долговечности и уменьшения энергопотребления все же можно. Возможен вариант включения в схему устройства плавного включения ламп накаливания (УПВЛ) или установка диммера.

Проблема в том, что при щелчке выключателя (резкой подаче напряжения) нить накаливания сильно изнашивается, т. к. сопротивление остывшей спирали значительно ниже, а значит и ток, поступающий на нее в момент нагрева, будет высоким (до 8 ампер). Попробуем разобраться, каков принцип работы таких устройств, помогающих прибавить жизни лампе накаливания, и как они устроены.

1. Принцип работы
2. Блок питания
3. Устройство плавного включения
4. Диммирование
5. Собственноручное изготовление УПВЛ
6. Схема на основе симистора
7. На основе микросхемы
8. Устанавливать или нет?

Принцип работы

Блок питания

Для меньшего износа нити накаливания необходимо сгладить скачок, т. е. обеспечить плавное включение и выключение ламп накаливания. Значит, нужно оптимальное соотношение температуры спирали и напряжения, что приведет к нормализации режима и, как следствие, сохранению работоспособности светового прибора на более долгий срок. Помочь может схема плавного включения ламп накаливания, если конкретно – нужно использовать специальный блок питания. В течение короткого времени нить накала разогреется до необходимого предела как температуры, так и напряжения, установленного человеком.

Блок питания для плавного запуска

Если выставить уровень питания на 180 В, то, естественно, сила светового потока уменьшится на две трети, но при установке более мощных потребителей возможно добиться нужного уровня освещенности, обеспечивая плавный пуск ламп накаливания, при этом будет и экономия энергии, и продление срока эксплуатации самого светового прибора.

При приобретении такого блока плавного включения лампочек с нитью накаливания нужно уточнить, устойчиво ли устройство к высоким скачкам напряжения в сети. В идеале предельный запас по этому параметру должен превышать 25–30 %. И чем выше уровень этого показателя, тем больших размеров будет устройство. Необходимо учитывать этот факт, ведь блок плавного включения нужно где-то расположить.

Устройство плавного включения

Алгоритм работы устройства плавного включения лампы накаливания 220 В тот же, что и у блока питания, но УПВЛ имеет значительно меньшие размеры, благодаря чему его можно поместить и под колпак потолочного светильника, и непосредственно за выключатель (в тот же подрозетник), а также в соединительную коробку.

Подключать это устройство к сети 220 В нужно последовательно, соединив на фазный провод. А при условии, что напряжение на лампу подается в 12 В или 24 В, УПВЛ требуется его последовательное включение в схему до понижающего трансформатора.

Схема и внешний вид устройства плавного запуска лампы

Диммирование

Широко распространено использование в быту светорегуляторов или диммеров. Эти устройства также монтируются в схемы включения ламп накаливания и управляют уровнем подачи напряжения на светильник либо механическим (посредством вращения ручки), либо автоматическим способом. В цепь они чаще всего введены на место штатного выключателя (хотя есть более сложные модели, устанавливающиеся и на ввод напряжения в квартиру).

Самые простейшие диммеры – с поворотным механизмом регулировки. В таком устройстве возможна регулировка подачи от нуля до максимального напряжения в сети. Существуют такие приборы с дистанционным, сенсорным, звуковым и автоматическим (при помощи таймера) управлением.

Собственноручное изготовление УПВЛ

Конечно, все подобные устройства для плавного включения ламп накаливания легко приобрести в любом магазине электротехники, но для кого-то будет интереснее и познавательнее собрать его своими руками. Это вполне возможно и не потребует огромных знаний физики и электроники. Наиболее простая схема включения УПВЛ – на основе симметричных триодных тиристоров (симисторов). Также несложны в изготовлении устройства на основе специализированной микросхемы.

Схема на основе симистора

Схема УПВЛ с применением симистора

Такая схема прибора для плавного включения ламп накаливания содержит мало элементов благодаря тому, что силовым ключом в ней выступает симистор (к примеру, КУ208Г). В ней хотя и желательно, но не принципиально присутствие дросселя (в отличие от более сложной схемы на основе простого тиристора). Резистором R1 (на схеме выше) обеспечивается ограничение тока на симистор. Время накала задается цепочкой из резистора R2 и конденсатора в 500 мкФ, питание на которые идет от диода.

Когда напряжение в конденсаторе достигает уровня открытия симистора, ток проходит через него, производя запуск потребителя (источника света). Таким образом, создаются условия для постепенного розжига нити накаливания, т. е. плавное включение света. В момент отключения питания происходит медленный разряд конденсатора, в результате чего плавно выключается лампа.

На основе микросхемы

Разработанная для изготовления различных регуляторов микросхема КР1182ПМ1 как нельзя лучше подходит для сборки своими руками устройства плавного включения и выключения ламп накаливания. В случае использования такой схемы практически никаких усилий прилагать не придется, т. к. КР1182ПМ1 будет сама регулировать плавную подачу напряжения на осветительный прибор до 150 Вт. Если же мощность потребителей выше, в схему включается симистор. Неплохо подойдет для этой цели ВТА 16-600.

УПВЛ с использованием микросхемы КР1182ПМ1

Имеет смысл использование подобных устройств не только с лампочками накаливания, но и с галогенными лампами на 220 В. Допускается также подключение к электроинструменту для более плавного раскручивания ротора. А вот с лампами дневного света, как и с энергосберегающими (КЛЛ), использование УПВЛ не допускается. В их схеме подключения подобное устройство присутствует. Также не нужно устройство плавного включения и при монтаже светодиодов – потребность в нем у LED-ламп отсутствует по причине того, что нити накала в них нет, независимо от того, 24-вольтовый светильник, на 220 или 12 вольт.

Устанавливать или нет?

Кто-то скажет, что раньше жили без подобных устройств и даже не думали о подобном, и все было в порядке. Но ведь раньше и об экономии как-то не задумывались.

Конечно, возникает много вопросов по поводу УПВЛ. Стоит или нет тратить время и деньги на установку или изготовление своими руками подобного устройства, будет ли какая-либо экономия, а если да, то через какое время прибор оправдает свою покупку? Здесь каждый решает сам. Но то, что значительно экономится электроэнергия, и к тому же срок службы ламп при использовании УПВЛ увеличивается многократно – доказанный временем факт. А потому, если есть возможность установить подобное устройство, то нужно это сделать.

Источник Источник https://svetilnik.info/svetodiody/plavnyj-rozzhig-svetodiodov.html
Источник Источник https://lampagid.ru/vidy/lampy-nakalivaniya/plavnoe-vklyuchenie

Автономная схема управления светодиодами — LED professional

Автономная схема управления светодиодами Резонансные топологии предлагают много преимуществ по сравнению с традиционными решениями для понижения, повышения и обратного хода. К ним относятся мягкое переключение, более высокие рабочие частоты, более высокая плотность мощности и более высокий КПД. Конструкции электронных балластов для люминесцентных ламп уже используют эти преимущества на протяжении многих десятилетий. Многое можно узнать из схем электронных балластов и применить к схемам драйверов светодиодов. В этой статье сравниваются требования к нагрузке для люминесцентных ламп и светодиодов, объясняются функциональные возможности новой ИС управления электронным балластом диммирования и описывается новая схема управления резонансным режимом для светодиодов, в которой используется новая ИС. Экспериментальные результаты новой схемы также представлены и обобщены, чтобы показать окончательную производительность. https://www.led-professional.com/technology/electronics/off-line-led-control-circuit https://www.led-professional.com/technology/electronics/off-line-led-control-circuit/@@download/image/Offline2.JPG

Технология | 30 декабря 1969 г.

Топологии

с резонансным режимом предлагают множество преимуществ по сравнению с традиционными решениями для понижения, повышения и обратного хода. К ним относятся мягкое переключение, более высокие рабочие частоты, более высокая плотность мощности и более высокий КПД. Конструкции электронных балластов для люминесцентных ламп уже используют эти преимущества на протяжении многих десятилетий. Многое можно узнать из схем электронных балластов и применить к схемам драйверов светодиодов. В этой статье сравниваются требования к нагрузке для люминесцентных ламп и светодиодов, объясняются функциональные возможности новой ИС управления электронным балластом диммирования и описывается новая схема управления резонансным режимом для светодиодов, в которой используется новая ИС. Экспериментальные результаты новой схемы также представлены и обобщены, чтобы показать окончательную производительность.

Люминесцентные лампы и светодиоды

Флуоресценция — это преобразование УФ-излучения в видимый свет. Электроны проходят через флуоресцентную лампу и сталкиваются с атомами ртути, вызывая высвобождение фотонов УФ-излучения. Затем УФ-свет преобразуется в видимый свет, проходя через люминофорное покрытие на внутренней стороне стенки стеклянной трубки. Этот двухэтапный процесс преобразования приводит к тому, что около 25% всей энергии, потребляемой лампой, используется для генерации света. Типичная люминесцентная лампа также имеет низкую рабочую температуру (40°C) и срок службы около 10 000 часов. Для управления люминесцентной лампой требуется напряжение или ток для предварительного нагрева нитей накала, высокое напряжение для зажигания и высокочастотный переменный ток во время работы.

Светодиоды работают по совершенно другому принципу, чем люминесцентные лампы. Отдельные электроны перескакивают через p-n переход (из области n-типа в область p-типа) полупроводникового материала. «Запрещенная зона» в некоторых полупроводниках, таких как галлий, очень широка и требует значительной энергии, чтобы заставить электроны прыгать через соединение. Когда каждый электрон рекомбинирует с атомом, он испускает частицу света, известную как фотон. Поскольку весь свет создается в очень маленьком пространстве на стыке, результирующий источник света является точечным и требует множества светодиодов для освещения большой площади. Кроме того, тепло внутри светодиода не может рассеиваться самим светодиодом, что приводит к высокой рабочей температуре светодиода и, следовательно, требует радиатора.

Светодиоды намного проще в управлении, но все же имеют свой собственный набор требований и проблем. Их не нужно зажигать или предварительно нагревать, но ток должен быть постоянным и согласованным в каждом светодиоде. Кроме того, в зависимости от применения электрическое соединение со светодиодами может нуждаться или не нуждаться в гальванической развязке. Требования к схемам для люминесцентных и светодиодных ламп приведены для сравнения (Таблица 1).

IRS2530D «DIM8 TM» ИС управления

Существующие схемы без диммирования балласта включают (рис. 1) входной фильтр для блокировки шума, создаваемого балластом, выпрямитель и сглаживающий конденсатор для преобразования входного напряжения линии переменного тока в напряжение шины постоянного тока, управляющую ИС и полумост для создания высокого напряжения. прямоугольного напряжения и резонансный выходной каскад для предварительного нагрева, зажигания и работы люминесцентной лампы. Дополнительная схема, необходимая для диммирования, включает в себя (рис. 1) изолированный интерфейс диммирования от 0 до 10 В постоянного тока, схему измерения тока для измерения тока лампы и цепь обратной связи с обратной связью для регулирования тока лампы в соответствии с настройками пользователя. постоянно регулируя выходную частоту. Замкнутая система необходима для регулирования тока лампы из-за нелинейных электрических характеристик люминесцентной лампы.

IRS2530D (рис. 2) — это 600-вольтовая 8-контактная ИС управления люминесцентным диммированием, которая обеспечивает управление затвором верхнего и нижнего плеча для полумоста, включает в себя все функции балласта диммирования и защищает схему от сетевого напряжения. и состояния неисправности нагрузки. IC уже использует 6 контактов для очень простых, но необходимых функций: питание и заземление IC (VCC, COM), а также полумостовые затворы верхнего и нижнего плеча (VB, HO, VS, LO). Задача состоит в том, чтобы реализовать другие функции — предварительный нагрев, зажигание и диммирование — всего с двумя оставшимися контактами (VCO, DIM).

При первой подаче напряжения на VCC (типичное значение 14 В) микросхема выходит из режима UVLO и переходит в режим предварительного нагрева/зажигания. Полумост начинает колебаться на максимальной частоте, и внутренний источник тока на выводе VCO начинает линейно заряжать внешний конденсатор (CVCO) от COM (рис. 3). Выходная частота уменьшается по мере увеличения напряжения ГУН, а нити накала лампы предварительно нагреваются вторичными обмотками от катушки индуктивности резонансного бака. По мере того, как напряжение ГУН увеличивается, частота уменьшается до резонансной частоты контура резонансного резервуара, а выходное напряжение на лампе увеличивается. Лампа зажигается, когда выходное напряжение превышает пороговое напряжение зажигания лампы, начинает течь ток лампы и микросхема переходит в режим Dim.

В режиме затемнения для измерения тока лампы переменного тока используется токоизмерительный резистор (RCS). Это измерение переменного тока затем соединяется с эталоном постоянного тока на выводе DIM через конденсатор обратной связи (C2). Затем сигнал AC + DC на выводе DIM сравнивается с COM внутри микросхемы, а частота регулируется таким образом, чтобы впадины составляющей переменного тока постоянно удерживались на COM (рис. 4). По мере увеличения или уменьшения задания постоянного тока, в то время как провалы переменного тока удерживаются на COM, амплитуда тока лампы переменного тока также будет увеличиваться или уменьшаться. Комбинируя опорный сигнал постоянного тока с током лампы переменного тока, один контакт можно использовать как для опорного сигнала, так и для функции обратной связи, чтобы обеспечить управление диммированием с обратной связью.

См. рис. 4 (см. журнал LpR)

Новая схема управления светодиодами

Типовые схемы управления светодиодами разработаны на основе топологии buck, boost или flyback и используются для генерирования постоянного постоянного тока через цепочку определенного количества светодиодов. Каждая из этих топологий имеет преимущества и недостатки в зависимости от диапазона входного напряжения, количества светодиодов, подключенных последовательно, количества параллельных цепочек светодиодов, выходного тока светодиодов, необходимости изоляции, необходимости диммирования, эффективности, размера и расходы. По этой причине существует множество вариантов схем, удовлетворяющих множеству различных применений светодиодов. Новая схема представляет собой схему с резонансным режимом, которая была немного изменена по сравнению с диммирующими флуоресцентными лампами. Он предназначен для неизолированных, автономных приложений и может управлять одним или несколькими светодиодами последовательно, может быть легко масштабирован для различных уровней тока светодиодов и использует мягкое переключение для обеспечения хорошей эффективности. Новая схема (рис. 5) разработана на основе существующей ИС управления диммированием IRS2530D, а выходной каскад был модифицирован для управления светодиодами вместо люминесцентной лампы. Больше нет необходимости предварительно нагревать и поджигать нагрузку, поэтому резонансный бак был заменен на последовательный тип LC-LED (вместо последовательного L, параллельного RC для люминесцентных ламп). Поскольку выходной ток переменный, к выходу был добавлен двухполупериодный мостовой выпрямитель, чтобы ток всегда протекал через светодиоды во время каждого цикла высокочастотного переключения.

Измерение переменного тока по-прежнему выполняется с помощью резистора (RCS), который помещается между нижней частью выпрямителя и COM, и дает прямое измерение переменного тока амплитуды двухполупериодного выпрямленного светодиодного тока. Это измерение переменного тока затем передается на вывод DIM через резистор RFB и конденсатор CFB. Затем контур управления диммированием IRS2530D регулирует амплитуду тока светодиода, непрерывно регулируя частоту полумостовой схемы переключения таким образом, чтобы номинальное среднеквадратичное значение Ток светодиода поддерживается в пределах спецификаций производителя. Если ток светодиода уменьшается, то петля уменьшает частоту. Это увеличит усиление контура резонансного резервуара и увеличит ток светодиода. Если ток светодиода увеличивается, то петля увеличивает частоту. Это уменьшит усиление контура резонансного резервуара и уменьшит ток светодиода. Контур управления диммированием поддерживает постоянный ток светодиода при колебаниях сети, нагрузки и температуры и работает как для одного светодиода, так и для нескольких последовательно соединенных светодиодов.

См. рисунок 5 (см. журнал LpR)

Результаты экспериментов

Результаты экспериментов показывают формы сигналов при нормальном запуске и условиях работы (рис. 6 и 7). Когда сетевое напряжение переменного тока подается впервые, VCC заряжается, и микросхема включается. Выходная частота начинается с максимальной частоты микросхемы и снижается до резонансной частоты последовательного резонансного контура LC-LED. Развертка по частоте выполняется конденсатором CVCO на выводе VCO. Ток светодиода (определяемый резистором RCS) увеличивается с уменьшением частоты. Это приводит к тому, что амплитуда сигнала переменного тока на выводе DIM также увеличивается до тех пор, пока впадина сигнала переменного тока не достигнет COM (рис. 6). Затем микросхема переходит в режим затемнения и включает контур затемнения. Контур диммирования постоянно регулирует выходную частоту, чтобы поддерживать уровень сигнала переменного тока на выводе DIM в состоянии COM и, следовательно, поддерживает постоянную амплитуду тока светодиода. Ток светодиода (рисунок 7) является двухполупериодным выпрямлением и работает на удвоенной частоте полумостового коммутационного узла (вывод VS). Форма волны тока светодиода является синусоидальной из-за резонансного поведения цепи. Это помогает поддерживать низкий коэффициент амплитуды тока, чтобы номинальное среднеквадратичное значение светодиода не превышало допустимого значения. ток достигается без чрезмерных пиковых токов.

IRS2530D также включает в себя дополнительную схему для защиты от всех состояний неисправности линии и нагрузки. К ним относятся перебои в сети переменного тока, обрыв цепи (отсутствие нагрузки или отказ светодиода) и короткое замыкание.

См. рисунок 6 (см. журнал LpR)

См. рисунок 7 (см. журнал LpR)

Заключение

Новая автономная схема управления светодиодами проста и обеспечивает хорошее регулирование постоянного тока для светодиодов . Он легко масштабируется для различных диапазонов входного напряжения и уровня тока светодиодов, а также гибко подстраивается под количество светодиодов, подключенных к выходу. IRS2530D успешно управляет схемой как для люминесцентных, так и для светодиодных приложений. ИС объединяет полное управление в недорогом 8-выводном решении, а контур управления обеспечивает хорошие характеристики постоянного тока при любых условиях сети и нагрузки, а ИС обнаруживает все неисправности и безопасно отключает цепь. Дополнительные усовершенствования схемы, которые следует рассмотреть, включают ШИМ-включение/выключение затемнения светодиодов.

Узнайте, как сделать ОЧЕНЬ простую схему

Одна из самых простых схем — это простая схема. В этом уроке мы покажем вам, как сделать ОЧЕНЬ простую схему, используя медную ленту, светодиод и батарейку типа «таблетка».

Этот проект можно выполнить менее чем за 5 минут, а шаблон содержит два проекта на странице.

Скачать БЕСПЛАТНО — Очень простой шаблон схемы (PDF)

Необходимые материалы

• Шаблон проекта — Очень простой шаблон схемы (PDF)
• Медная лента с токопроводящим клеем
• (1) Батарейка типа «таблетка» CR2032
• (1) Светодиод — любого размера и цвета

Нужны материалы для этого проекта? У нас есть бумажный стартовый комплект и электронная книга. В комплект входит медная лента, светодиоды и батарейки CR2032. Также в комплект входит электронная книга с 45 шаблонами проектов.

Шаг 1. Распечатайте шаблон

Начните с загрузки бесплатного шаблона проекта по ссылке ниже. Этот проект поставляется с двумя шаблонами на странице, что отлично подходит для больших классов или одного для вас и друга.

После того, как вы распечатаете это, вам нужно будет вырезать середину вдоль линии, чтобы разделить их.

Шаблон проекта — Очень простой шаблон схемы (PDF)

Шаг 2 — Наклейте медную ленту

Наклейте медную ленту вдоль двух вертикальных линий на шаблоне. Разгладьте его пальцем, чтобы обеспечить хороший контакт с бумагой.

Шаг 3. Присоедините светодиод

Теперь пришло время подключить светодиод к вашей схеме. Найдите длинную ножку светодиода, которая является положительной стороной. Согните обе ноги в 9угол 0 градусов.

Прикрепите светодиод к медной ленте, используя короткие полоски медной ленты. Убедитесь, что вы поместили длинную ножку на сторону, отмеченную (+) на шаблоне. Потрите соединения пальцем, чтобы обеспечить надежное соединение.

Шаг 4. Согните угол

Согните угол шаблона по диагональной линии.

Шаг 5. Установка батареи

Сверните короткий кусок медной ленты липкой стороной наружу. Убедитесь, что вы используете медную ленту с токопроводящим клеем, подобную той, которую мы используем в наших комплектах бумажных схем.

Приклейте шарик ленты к медной ленте внутри круга батареи. Затем поместите батарейку типа «таблетка» CR2032 поверх липкой медной ленты. Убедитесь, что вы поместили отрицательную (-) сторону батареи вниз.

Шаг 6. Проверка простой схемы

Последний шаг — загнуть угол так, чтобы он соприкасался с верхней частью аккумулятора. При желании угол можно закрепить скрепкой.

Устранение неполадок

Если по какой-то причине ваш шаблон не загорается, проверьте следующее:

• Убедитесь, что ваша батарея работает, подключив светодиод непосредственно к батарее. Это также хороший способ проверить, работает ли ваш светодиод.
• Убедитесь, что батарея (-) направлена ​​вниз на шаблоне.
• Убедитесь, что длинная ножка вашего светодиода находится на стороне, отмеченной (+) на шаблоне.