admin / 30.06.2018

Диммер для светодиодной ленты

Особенности управления источником

Светодиодная лента не будет нормально работать без дополнительной аппаратуры, функция которой заключается в ограничении величины тока, что протекает через ленту. В качестве таких приборов используется блок питания 12/24 вольт. Принимая во внимание особенности системы освещения и требования владельца жилья, в схему добавляется светорегулятор.

С его помощью меняется интенсивность свечения и мощность прибора в большую или меньшую сторону.

Диммируемая светодиодная лампа уже содержит в своей конструкции низковольтный источник, посредством которого прибор включается в сеть, тогда как в случае с ленточным прибором на базе диодов блок питания 12 вольт и светорегулятор представляет собой вынесенный модуль, который подключается отдельно.

Устройство прибора

Диммер и питающий элемент должны соответствовать по мощности светодиодной ленте. В зависимости от того, какой тип осветительного прибора используется, управление работой может выполняться специальным пультом.

Устройство диммера, предназначение клемных колодок

Для этого в схему вводится еще один аппарат – контроллер, его используют исключительно лишь с целью регулирования RGB-лент.

Виды светорегуляторов

В качестве альтернативы диммеру 12 вольт можно представить вариант включения в схему переменного резистора. Но в данном случае отмечаются большие потери мощности, что напрямую влияет на эффективность функционирования осветительного прибора. Поэтому сегодня используется диммирование ленточных приборов.

Основные виды:

  1. Управляемые (аналоговые) исполнения. Создают нормальные условия для эксплуатации осветительного прибора: небольшие потери мощности и стабильный выходной ток. Однако есть и минусы, в частности, диммируемая лента будет быстро греться, а это напрямую влияет на срок службы источника света. Кроме того, повышение температуры сказывается и на качестве освещения, так как изменяется цветовая температура.
  2. Импульсные аналоги. Они лишены явных недостатков, которыми характеризуются управляемые диммеры. К тому же модели данного вида выделяются рядом плюсов: спектр свечения не изменяется, а значит, цветовая температура останется на прежнем уровне; минимальные потери мощности; стабильный выходной ток.

Неудивительно, что диммирование сегодня чаще реализуется посредством импульсных приборов 12В. Именно такой вариант позволяет организовать подсветку с возможностью дистанционного управления пультом.

Существуют разные варианты подобных устройств, отличные по способу регулировки интенсивности освещения:

  • встраиваемые в настенный выключатель;
  • дистанционное управление пультом;
  • проводное или беспроводное подключение к компьютеру.

Светорегулятор подбирается аналогичным образом, что и блок питания 12В: значение мощности каждого из аппаратов соответствует характеристикам светодиодной ленты.

Кроме того, диммер 12В должен выдерживать нагрузку примерно на 20-30% больше, чем способен оказать на него источник света. Блок питания 12В подбирается аналогичным образом.

Схема подключения

Диммируемая лента разных видов (монохромная, полицветная) монтируется на основании схемы, которая для каждого случая будет разной. Однако общим для всех вариантов является необходимость соединения контактов диммера и блока питания.

В случае подключения одноцветной светодиодной полосы в схеме присутствуют следующие аппараты: питающий элемент, светорегулятор, непосредственно, сама лента. Если планируется монтаж полицветного источника света, добавляется еще и контроллер.

В каждом из случаев необходимо тщательно подбирать блок питания и диммер 12В. В случае, когда мощность подключенных осветительных приборов превосходит значение данного параметра питающего элемента, в схему добавляется усилитель. Ленточные приборы обычно предлагаются в бобинах, которые вмещают полосу длиной 5 м.

Чтобы получить отрезок более короткий, можно разрезать ленту, для чего на корпусе предусмотрены специальные насечки. А с целью подключения намного более длинной полосы (например, несколько лент длиной до 5 м каждая), используют параллельное подключение ленточных приборов.

Причем рекомендуется использовать отдельный блок питания 12В для каждой из таких полос. Пример схемы с диммером:

На рисунке показан блок питания 12В, соединенный последовательно со светорегулятором, к которому уже подключена диммируемая светодиодная лента. Такой вариант подсветки не требует сложных знаний и большого опыта в подобных работах, поэтому его можно легко собрать расположить в нужном месте своими руками.

Разбираем все за и против

Основные плюсы установки диммера вместе со светодиодными лентами:

  • удобство эксплуатации подсветки, в особенности, когда управление осуществляется пультом;
  • более широкие возможности, так как вместо монтажа нескольких осветительных приборов с разным уровнем интенсивности освещения можно установить полоску на базе диодов, которая при необходимости будет служить ярким или приглушенным светом;
  • несложный монтаж, благодаря чему лента сравнительно быстро устанавливается своими руками.

Об особенностях использования различных видов светорегуляторов уже шла речь выше.

Но у импульсных исполнений имеется одна особенность, которая негативно влияет не только на восприятие освещения, но еще и на самочувствие (повышенная утомляемость, головная боль, снижение работоспособности и прочее).

Это объясняется тем, что некоторые модели (чаще всего это более дешевые исполнения) импульсных регуляторов характеризуются мерцанием, интенсивность которого в большей мере ощущается на минимальных уровнях яркости свечения.

Но сегодня предлагаются микроконтроллеры, способные работать в аналоговом и в импульсном режиме, что решает данную проблему.

Таким образом, при выборе диммера необходимо руководствоваться уровнем его мощности. Важно, чтобы значение данного параметра соответствовало подаваемой на прибор нагрузке. В точности также подбирается и блок питания.

Необходимо учесть способ управления (пультом, настенным регулятором и прочее), а также возможность выполнить монтаж своими руками. Светодиодная лента монохромная и цветная подключается к светорегулятору сходным образом. Но в случае с полицветным исполнением будет возможность не только менять интенсивность светового потока, но еще и включать разные режимы свечения. Эти действия выполняются специальным пультом.

Какие бывают?

Современные технологии позволяют создавать диммеры для светодиодных лент самой разной конфигурации. В связи с этим их можно классифицировать сразу по нескольким признакам.

По способу преобразования сигнала:

  • аналоговые, в которых за изменение выходного напряжения отвечает тиристор или аналоговая микросхема;
  • цифровые, работа которых основана на микроконтроллере.

По способу управления:

  • кнопочные, когда механические или сенсорные кнопки расположены на самом диммере;
  • дистанционные, управляемые с помощью ПДУ;
  • совмещённые, поддерживающие два способа управления.

По форме и способу монтажа:

  • модульные – выполнены в виде блока с клеммами для подключения проводов;
  • накладные и встраиваемые – имеют вид обычного выключателя и устанавливаются на стену;
  • миниатюрные – выполнены в виде модуля с проводами размером не больше спичечного коробка и имеющие от одной до трёх кнопок.

По назначению:

  • одноканальные для монохромных лент;
  • многоканальные для RGB и RGBW лент.

По функциональному набору:

  • только диммирование;
  • диммирование и дополнительные функции (вкл/откл, режим мигания, цветомузыки, поддержка DMX-протокола, управление несколькими зонами освещения и пр.)

Электрическую схему разрабатывают в зависимости от типа светодиодной ленты и её длины. В самом простом варианте диммер для одноцветной светодиодной ленты включается последовательно в разрыв цепи между БП и нагрузкой. Суммарная мощность подключённых отрезков не должна превышать как мощность БП, так и диммера. Ситуация, когда мощности диммера недостаточно для управления яркостью длинных светодиодных отрезков решается путём добавления в схему усилителя. Опираясь на предварительные расчёты, один из отрезков можно подключить напрямую к диммеру, а можно использовать 2 усилителя.

Для подключения светодиодных лент типа SMD 5050, SMD 5730 длиною 5 метров следует использовать медные многожильные провода сечением 1-1,5 мм2, способные длительно (без перегрева!) пропускать ток до 10А.

Чтобы одновременно управлять яркостью четырёх одноцветных светодиодных лент (одинаковых или разных по цвету свечения), можно воспользоваться схемой на рисунке ниже. В данном варианте один отрезок запитан напрямую от диммера, а ещё 3 – от RGB усилителя, управляющие входы которого замкнуты между собой. Для управления не только яркостью, но и оттенками RGB или RGBW ленты простого диммера недостаточно. Вместо него в схему устанавливают соответствующий контроллер.

При необходимости схему дополняют RGB или RGBW усилителем, или дополнительным блоком питания.

Стоимость диммера для LED-ленты

Как и любой электронный прибор хороший светодиодный диммер не может быть дешёвым. Но при этом следует понимать, что для каждого типа светорегуляторов существует свой ценовой диапазон. Например, стоимость миниатюрных проводных диммеров от Arlight составляет около 8$. Такие устройства могут управлять только одним цветом и выдавать в нагрузку мощность до 36 Вт.

Более дорогими являются одноканальные модели, внешне напоминающие блок питания светодиодной ленты. На их корпусе нет кнопок, а управление яркостью осуществляется с пульта по ИК или радиоканалу. Розничная цена таких диммеров сильно зависит от максимальной выходной мощности и колеблется от 20$ до 40$.

При заказе через интернет-магазин внимательно ознакомьтесь с комплектацией. В некоторых моделях пульт не входит в комплект и приобретается отдельно.

Самую высокую цену имеют диммеры для RGB и RGBW светодиодных лент с многофункциональным пультом управления. Стоимость таких регуляторов яркости среднего качества начинается от 40$. В то же время на AliExpress можно купить аналогичный товар в 2 раза дешевле. Вот только стабильную работу и соответствие заявленным техническим характеристикам поставщики из Китая не гарантируют. На низкое качество продукции AliExpress указывают и многочисленные отрицательные отзывы покупателей.

Чтобы не покупать товар сомнительного качества из Китая и в то же время не тратить деньги на дорогостоящую брендовую продукцию, можно собрать диммер самому из доступных радиокомпонентов.

Диммер для светодиодной ленты на 12 вольт своими руками

Диммер для светодиодной ленты в простейшем виде – это регулируемый источник постоянного напряжения линейного типа, в котором значение выходного напряжения должно изменяться от 0 до 12В. Принципиальная схема такого самого простейшего устройства показана ниже. Её главными элементами являются биполярный транзисторы КТ819 и простой переменный резистор на 10 кОм.

Стабильная работа схемы обеспечивается при подаче на вход постоянного напряжения 12-14 вольт, которое предварительно было выпрямлено и сглажено емкостным фильтром. Регулировка напряжения на выходе достигается за счёт вращения ручки потенциометра (переменного резистора).

К недостаткам такого самодельного диммера относятся:

  • невысокий уровень КПД;
  • низкая точность диммирования, которая во многом зависит от качества переменного резистора;
  • низкая нагрузочная способность, так как весь ток нагрузки протекает через транзистор КТ819. При подключении светодиодной ленты большой длины, транзистор следует устанавливать на радиатор.

Более высокими эксплуатационными показателями обладают схемы диммеров, в основе работы которых лежит принцип широтно-импульсной модуляции. Одно из таких решений рассмотрено в статье «Схема ШИМ-регулятора яркости светодиодов». Она прекрасно подходит для сборки диммера для светодиодной ленты своими руками и имеет ряд преимуществ по сравнению с первым вариантом:

  • более высокий КПД и нагрузочную способность, которая зависит только от мощности транзистора;
  • транзистор работает в ключевом режиме на частоте более 1 кГц;
  • таймер NE555 стабильно работает от любого источника постоянного тока напряжением 5-18В.

Благодаря своему удобству и универсальности светодиодные ленты стали практически незаменимыми при обустройстве самых разных систем освещения. Из них можно создавать сложные конфигурации для оформления интерьеров и экстерьеров, фоновой подсветки витрин, декоративных инсталляций и дизайнерского оформления стендов. При этом специализированные системы управления позволяют регулировать яркость освещения и даже создавать динамические спецэффекты.

Многим кажется, что дополнительное оборудование создаёт сложности в монтаже и требует специальных знаний. Действительно, в отличие от светодиодных ламп, здесь приходится самостоятельно подбирать и устанавливать блоки питания, диммеры и регуляторы. Однако на практике разобраться в устройстве питания и управления для диодных лент достаточно просто.

Питание светодиодных лент и управление их яркостью

Главная особенность светодиода – нелинейная зависимость протекающего тока от приложенного напряжения. Рабочее напряжение типового белого светодиода – 3 В, а ток – 20 мА, и даже при незначительном превышении этих параметров, диод выходит из строя, что делает его очень требовательным к качеству источника питания, а также усложняет управление его яркостью. Чтобы обеспечить стабильность характеристик, светодиоды устанавливаются группами (обычно по 3), а последовательно с ними подключается ограничительный резистор.

К примеру, для последовательной тройки светодиодов на 3 В и 20 мА устанавливается резистор на 150 Ом (в 12-вольтовой ленте).

Когда через цепь протекает ток 20 мА, падение напряжения на резисторе составляет 3 В, но если ток возрастёт до 40 мА, на резисторе просядет уже 6 вольт. Это снижает вероятность выхода светодиодов из строя и позволяет расширить диапазон напряжений питания.

Чтобы обеспечить светодиодной ленте стабильное напряжение, применяется блок питания, рассчитанный на соответствующее напряжение (чаще всего 12 или 24 В). Не так важно, как он выполнен конструктивно. Это может быть и современный импульсный блок питания, и несколько устаревший и более громоздкий трансформаторный. Главное, чтобы он обеспечивал постоянство напряжения во всем диапазоне требуемой мощности.

С регулированием яркости всё несколько сложнее. Здесь неуместны линейные тиристорные диммеры, применяемые для управления обычными лампами накаливания. Рабочий диапазон у светодиодной ленты достаточно узкий, а главное – отсутствует линейная зависимость между напряжением и яркостью. В идеале следует регулировать не напряжение, а ток, протекающий через светодиоды. Для этих целей применяются специальные драйверы, диммеры и контроллеры, которые мы и рассмотрим более подробно.

Устройства для управления яркостью светодиодной ленты

Как мы уже выяснили, классические реостаты, потенциометры и широкодиапазонные диммеры для светодиодов не подходят. В идеале устройство должно гибко управлять выдаваемой мощностью (или хотя бы током), а не напряжением. Но поскольку производители заранее не знают параметры нашей светодиодной ленты, то большинство имеющихся в продаже устройств рассчитаны на плавное регулирование напряжения в пределах 10-12 Вольт (для 12-вольтовых лент).

Для управления яркостью светодиодных лент применяются:

  • линейные регуляторы и стабилизаторы напряжения;
  • драйверы – импульсные источники питания с управляемым выходом;
  • диммеры – импульсные преобразователи с высоким КПД;
  • RGB-регуляторы – трехканальные диммеры для управления трехцветными светодиодными лентами;
  • RGB-усилители – устройства, управляемые внешними регуляторами, но выдающие значительно большую мощность по каждому каналу;
  • DMX-контроллеры – профессиональные устройства для организации эффектных световых шоу.

Указанные в первом пункте линейные регуляторы являются устаревшими и используются всё реже. При тех же мощностных показателях они очень громоздки, отличаются низким КПД и сильно греются. Остальные перечисленные устройства используют более современный принцип работы. Выходным напряжением управляет ШИМ-контроллер, что обеспечивает им очень высокий КПД (80-95%). Рассмотрим их принцип действия подробнее.

Диммеры и драйверы

Объяснить принцип действия импульсных преобразователей проще всего на примере диммера. Это компактное устройство действует по принципу импульсного преобразователя. Энергия передаётся с помощью высокочастотных импульсов, управляемых ШИМ-контроллером. При этом все участвующие в передаче элементы работают на 100% своей мощности в каждом импульсе, следовательно, их КПД максимален. Любую выходную характеристику (напряжение, ток, мощность) можно динамически регулировать, просто меняя количество импульсов.

Чем уже диапазон преобразований, тем более компактным, мощным и эффективным можно сделать устройство. Диммеры для управления яркостью светодиодных лент рассчитаны на входное напряжение 12 В и выходное – 10-12 В, благодаря чему отличаются высоким КПД и малыми размерами. При этом выдаваемая ими мощность может регулироваться в пределах от 0 до 100% от расчетной.

Драйвер представляет собой источник питания, в который уже встроен регулятор выходного напряжения. При этом не имеет значения, осуществляется ли управление непосредственно выходным напряжением преобразователя напряжения, или внутри корпуса встроен отдельный регулирующий элемент. Сегодня распространены оба типа схем, но для потребителя разница не принципиальна.

RGB-регуляторы, усилители и DMX-контроллеры

Это более сложные устройства, предназначенные для управления тремя и более каналами. По сути, они представляют собой устройства, собранные на базе диммеров. При этом RGB-регулятор позволяет менять цвет свечения трёхцветной светодиодной ленты в широких пределах. Поскольку регуляторы обычно рассчитаны на небольшую мощность, то для запитки длинных лент может потребоваться RGB-усилитель. Это специальное устройство, способное выдавать в десятки раз большую мощность, но при этом обеспечить соответствие выходных напряжений входным (управляющим).

DMX-контроллеры представляют собой профессиональные многоканальные пульты, позволяющие не только создавать комплексные инсталляции с регулируемым освещением, но и управлять сложными световыми шоу. Существуют модели, похожие на музыкальные пульты с многочисленными ручками и регуляторами. Есть также USB-модели, представляющие собой небольшие боксы, управляемые с компьютера с помощью специализированного ПО.

Управление диммерами, драйверами и регуляторами

Удобство управления – важный параметр устройств, регулирующих яркость светодиодных лент. Сегодня существует четыре основных варианта:

  • Стационарное управление с помощью потенциометра, расположенного непосредственно на корпусе диммера или регулятора. Такая конструкция не только проста и дешева, но и наиболее надёжна, поэтому в освещении различных складских, промышленных и прочих помещений обычно применяется именно этот вариант.
  • Управление дистанционным пультом. Может применяться инфракрасный пульт, который нужно направлять непосредственно на приемник, или радиочастотный передатчик, который может передавать сигнал даже из другого помещения.
  • Управление по Ethernet, Wi-Fi или Bluetooth. Эти технологии становятся всё популярнее, поскольку позволяют управлять освещением с телефона или компьютера даже удаленно.
  • Комбинированное управление. Распространены диммеры, имеющие настенное исполнение с потенциометром и снабженные при этом дополнительно электронным управлением с помощью ПДУ или по Wi-Fi.

Основным недостатком недорогих импульсных регуляторов считается мерцание. Именно по этой причине всё ещё широко применяются линейные схемы управления, отличающиеся большими габаритами и низкой эффективностью. Но совершенствование техники приводит к тому, что современные диммеры завоевывают рынок всё более уверенно. Их управляющая микросхема очень точно учитывает нелинейную ВАХ светодиода, а высокая частота работы и хорошие фильтры полностью исключают мигание.

FILED UNDER : Справочник

Страницы