Что такое диммирование и как подключить диммер к светодиодной ленте

Возможность регулировки яркости свечения (диммирования) светодиодной ленты делает ленты популярными в дизайне интерьера. Как и в любой электроустановке, для стабильной и надежной работы, главное правильно рассчитать рабочие характеристики диммера.

Глоссарий

Автотрансформатор – устройство для преобразования напряжения в двигателях переменного тока.

Блок питания, БП – устройство, преобразующее переменный ток в постоянный, для дальнейшего питания цепи.

Драйвер – поддерживает стабильное значение тока, поступающего на световой элемент.

Диммер – регулятор яркости света.

Диммируемая лента – СДЛ способная менять свою яркость при подключении регулятора.

ДУ – дистанционное (с расстояния) управление.

Кристалл, led-элемент – светодиод (диод) – полупроводниковый элемент, функция которого пропускать электрический ток в одном направлении.

Микросхема – совокупность электротехническим элементов, соединенных между собой в определенной последовательности и выполняющих заданную функцию.

ПДУ – пульт дистанционного управления.

Печатная плата – диэлектрическая пластина с токопроводящими дорожками, на которой собирают микросхемы.

Потенциометр – прибор, делящий напряжение, при стабильном значении тока.

Полупроводник – материал, проводящий ток не в полной мере. Усредненное между проводником и диэлектриком.

Резистор – сопротивление.

Реостат – прибор, регулирующий напряжение и ток.

СДЛ, led-лента, плата – светодиодная лента.

Скважность – отношение периода импульса к его длительности.

Симистор – высоковольтный полупроводниковый прибор по типу тиристора.

Транзистор, полевой транзистор, тиристор – приборы для управление током.

Транзистор N-типа – в схеме на затвор подается положительное напряжение.

Транзистор Р-типа – в схеме на затвор подается отрицательное напряжение.

Усилитель для СДЛ – передает и/или дублирует сигналы от контроллера к дальним участкам СДЛ.

ШИМ – широтно-импульсная модуляция.

Что такое диммирование (светорегулирование)

Диммирование – это процесс плавной регулировки яркости освещения. Управление производится вручную или автоматически с помощью электронного регулятора света – диммера.

Задача диммера изменить значение мощности, подаваемое на световой прибор, тем самым увеличив или уменьшив интенсивность его свечения. Пример простейшего регулятора – реостат и автотрансформатор. При перемещении ползунка реостата меняется его сопротивление, обусловленное количеством обмоток, следовательно, меняется и рабочий ток, подаваемый на лампу.

Нельзя использовать один и тот же диммер для регулировки яркости светодиодной лампы и ленты. Диммер подбирается отдельно для каждого типа светильника. Также не каждая лампа диммируемая (указывается на упаковке изделия), в отличие от led-плат.

Конструкция СДЛ не содержит стабилизирующих элементов (например, драйвер), которые поддерживают уровень тока на излучающем элементе. Напротив, каждый отрезок платы состоит из кристаллов и резисторов, следовательно, яркость диодов зависит от значения рабочего тока. Поэтому каждая лента является диммируемой.

Способы управления светорегуляторами (поменяла местами, он был после заголовка виды светорегуляторов)

1. Ручное (механическое) управление:

• Поворотные. Регулировка яркости выполняется плавно влево – вправо поворотной ручкой на корпусе управления. Для наглядности интенсивности свечения на корпусе отображается поворотная шкала.

• Кнопочные или нажимные. На корпусе регулятора установлены клавиши/кнопки, за счет которых меняется яркость платы. По своему виду близки к обычным выключателям.

• Поворотно – нажимные. Представляют собой комбинацию из двух ранее рассмотренных видов. Чаще всего включение/отключению производится кнопками, регулировка яркости – поворотом.

2. Электронные или сенсорные устройства. Датчик реагирует на небольшое прикосновение к поверхности управления. Не требуется усилий для поворота или нажатия кнопок. Имеют современный вид, в некоторых моделях предусмотрен экран управления с настройкой таймера, поочередности освещения и т.д.

Механические устройства имеют доступную цену, электронные – дороже. Оба варианта могут монтироваться на стену (накладные) или внутрь неё (встроенные), между БП и led-лентой.

3. Дистанционно управляемые:

• Управление звуковым сигналом. Датчик звука настраивается на определенную громкость и звук (голосовая команда, хлопок). Минус – реагирование на громкие звуки телевизора, музыки.
• Дистанционный пульт управления. Сигнал может передаваться инфракрасным излучением, радиосигналом.
• Передача сигнала по сети wi-fi, с помощью смартфона.

Такая комплектация более дорогая, но позволяет комфортно управлять подсветкой с любой точки. При этом сам диммер, принимающий сигнал, монтируется скрытым методом вблизи ленты, например в потолочной нише.

4. Комбинированное управление это сочетание инструмента ручной регулировки и ПДУ.

Комбинированное управление

Виды светорегуляторов для led-ленты

1. Пассивные регуляторы. Это «простейшие» электротехнические элементы – реостат и потенциометр. За счёт изменения сопротивления, изменяется сила тока, подаваемая на светильник. Минусом таких схем являются большие потери мощности и низкая энергоэффективность.
2. Активные диммеры, собраны на основе полупроводников, различаются по типу преобразования сигнала:

• Аналоговые приборы регулируют яркость путем небольшого уменьшения или увеличения показателя напряжения. При этом поддерживают уровень выходного тока в заданном диапазоне и стабилизируют его показатель.
  Минус – нагрев диода при небольших скачках тока от 20 до 100 мА, что отрицательно сказывается на долговечности платы и изменении её цветовой температуры.

• Один из эффективных методов управления это цифровой диммер, выполнен на основе широко-импульсного модулятора. Характеризуется маленькими потерями мощности, стабильным рабочим током и световым потоком.
  Минус у дешевых, некачественных экземпляров – моргание ленты.

• Комбинированный аналого-цифровой регулятор. Имеет высокую стоимость, но позволяют снизить уровень потребляемой электроэнергии до 35%.
  Диммируемый блок питания. Управление яркостью производится за счет регулировки выходного напряжения БП, контролируя его показатели и защищая от резких перепадов. Такая функция достигается за счет применения тиристорного диммера.

Принцип действия широтно-импульсных модуляторов

Принцип действия широтно-импульсного модулятора (ШИМ) заключается в регулировке уровня мощности, подаваемой в рабочую сеть (ленту).

Модулятор воздействует на тот полупериод прохождения тока, когда его значение положительно относительно нуля. В результате воздействия увеличивается время подачи прямоугольного импульса от 10% до 100%. Чем шире (длиннее) импульс, тем стабильнее и выше значение среднего напряжения, т.е. выше интенсивность свечения.

Преимущество в равномерной подаче напряжения на плату, что гарантирует стабильный световой поток, низкий потери электроэнергии, отсутствует нагревание led элементов.

Критерии выбора качественной диммируемой светодиодной ленты (тут, наверное, критерии самого диммера нужно написать, а не СДЛ)

1. Питающее (рабочее) напряжение выбирается номиналом равным значению рабочего напряжения самой платы (12/24 В).
2. Мощность рассчитывается с учетом 30% запаса от мощности потребляемой всей СДЛ. Если в будущем планируется увеличение мощности ленты (замена на другой вид диодов или удлинение), следует заложить запас мощности с учетом этого параметра (до 50%). Или потребуется замена диммера. Это правило значительно продлит срок службы диммера.
3. Количество каналов регулятора. Эта характеристика зависит от типа СДЛ (одноцветная или многоцветная RGB, RGBW). По одному каналу идет сигнал на управление одним цветом, поэтому для монохромной платы будет достаточно одноканального регулятора, а для RGB (RGBW) –многоканального.
   
   
   
4. По типу установки и управлению. Установка диммера (встраиваемый, внутренний, накладной), также как и способ управления, зависит от удобства и проекта. Для комфортного управления рекомендуются регуляторы с пультом управления, более дорогие модели – управление со смартфона.
5. Дополнительный функционал. Назначение устройства – диммирование. При желании есть устройства с дополнительными возможностями – эффект мерцания, локальная подсветка зон, цветомузыка. Каждая новая функция повышает стоимость диммера.

Схемы подключения регулятора яркости светодиодной ленты

После того, как выбраны все устройства и определена схема питания платы, можно приступать к монтажу. Важно соблюдать основные правила при проведении работ:

1. Обесточить цепь питания, к которой будет подключаться схема. Проверить наличие напряжение мультиметром. При необходимости вывесить предупреждающие плакаты.
2. Соблюдать полярность подключения клемм по всей длине цепи.
3. Проверить работоспособность собранной ленты, путем подачи напряжения.

Светодиодная лента 12 В

Регулятор света для СДЛ подбирается для работы в условиях рабочего напряжения 12/24/36 В и устанавливается между блоком питания, преобразующим напряжение, и самой платой.

Для диммера с ручным управлением последовательность импульсов напряжения, подаваемых на led-плату 12/24 В, формируется микросхемой (например, 555).

Потенциометр микросхемы, в свою очередь регулирует значение скважности этих импульсов, т.е. чем шире положительный импульс, тем меньше скважность и наоборот.

Далее импульсы управляют ключом транзистора, который регулирует значение тока поступающего на СДЛ. Соответственно, чем шире поступающий импульс (напряжение), тем больше значение тока и ярче свечение.

Диммеры с дистанционным управлением собраны на основе микроконтроллера с регулятором среднего тока.

Светодиодная лента 220 В

Регулятор для высоковольтной ленты подключается напрямую к сети 220 В перед выпрямителем.

Диммер преобразует синусоидальное напряжение в импульсы нужной ширины, выдавая на выходе значение среднего напряжения. Затем оно поступает на выпрямитель, где выпрямляется и поступает на плату.

Принцип регулирования сетей 220 В аналогичен низковольтным сетям, разница лишь в том, что импульсы напряжения подают свой сигнал на высоковольтный элемент – симистор.

Одноцветная

Регулятор для одного участка монохромной ленты подключается по аналогии с низковольтной схемой – между БП и LED-платой.

Для подключения двух участков ленты в схему добавляется усилитель, который передает ток и сигнал к каждому участку.

Для подключения 4 участков одноцветной платы используют RGB-усилитель, он передает ток и сигнал каждому из четырех участков.

RGB

Схема собирается с учетом RGB – контроллера, который подключается между лентой и БП. При сборке важно соблюдать полярность и равнозначность при подключении клемм устройств.

Диммирование своими руками

Пример простейшей схемы, выполняющей функции светорегулятора при помощи ШИМ, собранной на транзисторах N-типа:

На приведенной схеме:

1. Транзисторы VT1, VT3 в своей совокупности работают как мультивибратор, формирую скважность импульсов напряжения.
2. Значение скважности регулируется реостатом R3.
3. Транзистор VT3 расположен в одной проекции с VT2, их совместная работа заменяет двухтактный ключ.
   Транзисторы VT1, VT3, VT2 собраны на простых, недорогих моделях КТ315А и КТ361А (от 5 до 10 руб).
4. Нагрузка на мультивибратор поступает от параллельно соединенных полевых транзисторов VT4 и VT5.
   При мощности платы свыше 35 Вт, рекомендуется дополнительно установить к полевым транзисторам радиатор.
5. Конденсаторы С2 и С3 защищают ленту от мерцаний, поддерживая стабильный уровень частоты 14 Гц.
6. Для защиты схемы от напряжения обратной индукции, установлен диод VD1.

В случае если для сборки выбраны полевые транзисторы P-типа, в схеме меняется подключение VT4 и VT5:

Такая базовая схема позволяет менять уровень свечения от 10 до 90%.

Еще один варианты сборки диммера на односторонней печатной плате:

Порядок монтажа: разъем для подключения внешней цепи 220 В, резисторы и конденсаторы, диоды, микросхема и полевые транзисторы. Удалить перемычку на выходном контакте для исключения замыкания цепи. Установить плату в место эксплуатации.

Наглядную сборку простого регулятора можно посмотреть на видео

Преимущества и недостатки

Преимущества:

1. Дополнительная функция при эксплуатации СДЛ.
2. Диммируемая лента заменяет несколько светильников с разной интенсивностью свечения.
3. Экономия электрической энергии и, как следствие, денежных средств.
4. Увеличивается срок службы кристаллов при их работе в период низкой интенсивности.
5. Разнообразие интерьерной подсветки в декоре.
6. Возможность дистанционного управления.
7. Ряд дополнительных функций (у некоторых моделей), например имитация жилого помещения, как защита от воров.
8. Простота в проведении монтажных работ.

Недостатки:

1. При эксплуатации некачественного диммера возможно миганием led-элементов при низкой интенсивности свечения, а также изменение оттенка.
2. Регулятор легко перегревается, при выборе важно правильно рассчитать технические характеристики.

Выводы и ответы на популярные вопросы

Универсального диммера нет. Для каждого источника света рассчитывается и подбирается свой регулятор. При этом не каждый светильник диммируемый.

Правильно подобранный диммер от проверенного производителя гарантирует надежную работу всей системы.

---