Как диммировать светодиодную ленту так, чтобы потребляемая мощность менялась в зависимости от яркости?
Здравствуйте.
1. От чего зависит возможность или невозможность регулировки яркости светодиодной ленты: блок питания, сама лента, ... ?
2. Каков принцип регулировки яркости светодиодной ленты на техническом уровне в общем случае?
3. Насколько я понимаю, яркость ленты можно менять диммером, но блок питания всегда будет работать на максимуме. Как сделать так, чтобы в зависимости от яркости светодиодов менялось и потребление тока блоком питания (шим, регулировка напряжения, ...)? Есть светодиодов на 300Вт, хочу иметь запас, но использовать буду 20-40% яркости, вроде бы и выигрываю, но теряю тоже прилично.
P.S. Поделить всю длину на отрезки и включать каждый отрезок своим блоком питания по потребности - плохой вариант.
Есть два подхода к регулировке яркости LED: ШИМ и регулировка тока. В первом случае ток включают/выключают очень много раз в секунду, в итоге средняя яркость уменьшается. Так работают диммеры.
Самый адекватный подход - регулировка тока. Чем больше тока входит в диод - тем больше яркость. Причем напряжение должно регулироваться автоматически, источником питания. В этом случае необходимо иметь регулировку в самом источнике тока, чтобы иметь возможность регулировать яркость.
Я правильно понимаю, что в случае с ШИМ будет проявляться эффект мерцания (проверяется также, как и в известном случае с монитором и карандашом)?
Регулировка в источнике - это тот самый регулятор напряжения на блоке питания (от 10 до 14В)?
havemanyquestions, зависит от частоты мерцания. Если 10 КГц и более - незаметно и вполне сойдет.
100-300 Гц с ума может свести :)
В том и дело, что светодиод требует именно ток, а не напряжение. Нагревается - надо больше напряжения, остывает - надо меньше. Поэтому блоки питания для светодиодного освещения делают именно на постоянный ток, они варьируют напряжение в определенных пределах, чтобы держать ток постоянным.
На примере фонариков - качественные драйверы светодиодов имеют обратную связь и регулируют микроконтроллером ток в зависимости от выбранного режима. Дешевые драйверы ШИМом регулируют
15432, можно чуть подробнее в этом месте, если не затруднит - "В том и дело, что светодиод требует именно ток, а не напряжение." Хотелось бы глубже понять суть...
Прочитал тут...
"если регулировать изменением напряжения, то из-за вольт амперной характеристики самого светодиода, такая регулировка будет в узком диапазоне и нелинейной. ШИМ позволяет сделать и регулировку линейной и диапазон широким."
Т.е. если менять напряжение на выходе, то...
Если взять весь диапазон регулировки за 100%, то заметные изменения яркости будут приходиться на достаточно узкий диапазон регулировки, а визуально это будет выглядеть так - яркость немного меняется а потом светодиод резко гаснет. Верно? Соответственно отсюда вытекает одно большое неудобство, я вешаю на стену диммер, кто-то подходит, хочет отрегулировать яркость, а получается у него либо выключить, либо включить ленту, т.к. надо очень точно и в очень ограниченном диапазоне регулировать эту самую яркость, а диммеры обычно линейные. Я правильно понял?
havemanyquestions,
как работает светодиод - электроны прыгают с одного уровня на другой, излучая фотоны. Чем больше электронов бегает - тем больше фотонов. Светоизлучение зависит именно от тока. Напряжение же может варьироваться - в зависимости от излучаемого света (дальше прыгать - больше энергии - меньше длина волны - сдвиг в синий цвет), от температуры (больше температура - больше сопротивление - больше напряжение падает). Задача драйвера - держать постоянный ток, чтобы электронов всегда бежало одинаковое количество. Самый простой вариант - линейный преобразователь. Он тупо излишек тока пускает в тепло, нагревая резистор. Более умные варианты включают в себя колебательный контур, которым и "режут" поток электронов в нужной пропорции, что-то типа крана. Наверное, слишком уж поверхностно описываю. Я не электронщик, а всего лишь любитель светодиодных фонариков...
Дешевые драйверы умеют только одно значение тока выдавать - допустим, 300 мА. И дальше, чтоб не заморачиваться, ставят ШИМ диммер, который диодами моргает, включая и выключая питание. Хорошие драйверы умеют сами регулировать исходящий ток, варьируя параметры колебательного контура. Не уверен, есть ли промышленные решения именно для освещения комнат, но в качественных фонариках это есть. Причем регулируется адекватно, от 0 до 100 %, без ШИМ и моргания.
15432, "Наверное, слишком уж поверхностно описываю".
Отлично объясняете.
Теперь стало более или менее понятно. Перефразирую и подытожу.
Диммируемость или недиммируемость (часто про светильники и про ленту говорят) зависит не от самого светильника, светодиодной ленты, линейки и пр., а от источника питания (драйвера, блока питания). Реализовано это может быть двумя способами. Регулировка либо тока, либо ШИМ.
В первом случае на светодиод подается определенный ток, светодиод начинает гореть, естественно, нагревается, сопротивление меняется, блок питания сие определяет и восстанавливает ток путем регулировки напряжения, поэтому для таких блоков питания указывается диапазон питающего напряжения. При этом он рассчитан так, чтобы этого диапазона хватало на регулировку тока в большинстве случаев. Верно?
Более сложные модели могут помимо поддержания необходимого тока еще и изменять его, регулируя таким образом яркость.
В самом простом случае в блок питания встраивается контроллер для ШИМ. Это чаще всего и обуславливает диммируемость или недиммируемость конкретного светильника (т.к. обычно блок питания идет в комплекте) или светодиодной ленты/линейки и пр. А принцип действия самого ШИМ - это как с видео. Картинка меняется определенное количество раз в единицу времени, а мозг после определенного порога частоты (>24) преобразует это в непрерывное "видео". То же и со светом. После (50Гц, кажется) определенного порога (из-за инерционности в зрительной системе) глаз воспринимает моргание как непрерывный поток света. ШИМ работает за этим порогом и регулирует скорость включения и выключения источника, таким образом, глаз получает либо больше света (светодиод моргнул большее количество раз в единицу времени), либо меньше (светодиод моргнул меньшее количество раз в единицу времени) и субъективно мы воспринимаем источник света либо более ярким, либо менее ярким. На этом основана регулировка света с помощью ШИМ. Именно это чаще всего и имеется в виду, когда мы говорим, что светодиодный источник диммируемый. Верно?
Стабилизатор/регулятор
Покупал такую штуку. Отлично работала. Одну правда спалил. Подключил ее по ошибке после блока питания и диммера, на диммере, видимо, яркость была выставлена не на полную - взорвался регулятор.
Каков принцип работы данного регулятора? Он действительно регулирует яркость, но если яркость будет минимальная, то энергопотребление не снизится?
Ну, и по поводу ШИМ, ставится он после блока питания и, грубо, просто быстро включает и выключает питание, но к самому контроллеру ШИМ подводится питание с постоянными характеристиками, соответственно энергопотребление будет всегда на максимуме. Как сделать прямую зависимость потребления электричества от яркости светодиодов при условии наличия возможности регулировки?
При этом он рассчитан так, чтобы этого диапазона хватало на регулировку тока в большинстве случаев
Диапазон вариации напряжения для одного светодиода невелик, ну полвольта максимум. Делают блоки 12-48 В чтоб ими можно было питать различное количество последовательно соединенных светодиодов. Например, на одном белом LED падает в районе 3 вольт. Блок 12-48 В позволяет подрубать ленты от 4 до 12 последовательно соединенных LED.
а мозг после определенного порога частоты
если просто смотреть на лампочку и не двигаться - да. но стоит чуть обвести комнату взглядом как ШИМящие светодиоды ленты на 500 Гц превращаются вместо сплошной линии в цепочку точек. меня это раздражает :)
Именно это чаще всего и имеется в виду, когда мы говорим, что светодиодный источник диммируемый
диммируемый в общем случае - это позволяющий регулировать яркость. например, E27 светодиодные лампочки бывают диммируемыми и нет. И означает это возможности регулировки яркости обычными диммерами для ламп накаливания, которые "отсекают" часть синусоиды 220В. И чтобы светодиодные так регулировать, в драйвере должно адекватно распознаваться, что его "отсекают"! Иначе напряжение просто сгладится и лампочка не отреагирует на диммер (диапазон работы драйвера LED E27 обычно лежит в пределах 100-230 В, диммер ему не особо мешает работать)
Покупал такую штуку.
а вот эта штука как раз и умеет регулировать выходное напряжение, варьируя параметры линейного стабилизатора. и выдает напряжение, какое скажете. правда, без обратной связи будет не очень стабильно работать.
если яркость будет минимальная, то энергопотребление не снизится?
так как применяется именно линейный стабилизатор, то да, излишек напряжения уходит в тепло. и в вашем случае он потому и сгорел, слишком много в тепло пошло. а вот такие DC-DC имеют гораздо больший КПД, отличить их можно по большой катушке индуктивности на плате.
купить шлаковый диммер за доллар и использовать. потребление источником снизится. нагрузка на источник снизится.
для готовых светодиодных лент или прочего барахла любой другой принцип управления не реализуем и ничего пригодного для практического применения не даст.
Простой
Средний
Сложный
