Схема шим-регулятора яркости светодиодов для сборки своими руками

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.

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.

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.

Виды

Разновидностей диммеров выпускается великое множество. При желании такое устройство можно подобрать под любые задачи и потребности. В этой статье мы коротко расскажем лишь о некоторых популярных видах.

1. Мини-диммеры отличаются компактными размерами и небольшим весом. При этом могут быть с кнопочным, сенсорным или дистанционным управлением. 
2. Диммеры с аудио-входом позволяют не просто регулировать яркость света, но даже создавать эффект цветомузыки в автоматическом режиме.
3. Диммеры для rgb-ленты. Rgb-лента отличается от обычной (монохромной) светодиодной «многоцветностью», то есть, такая лента содержит красные (red), зеленые (green) и синие (blue) диоды, что позволяет создавать различные цветовые эффекты. Ниже приводится простейшая схема подключения rgb-ленты к сети 220 вольт.

Внешний вид

Схема подключения

Диммер на микросхеме своими руками

Самостоятельно сборку диммера можно сделать на простой односторонней печатной плате из фольгированного текстолита. Схему печатных проводников и монтажа можно найти ниже.

Последовательность сборки:

1. Для начала необходимо установить разъем для монтажа внешних цепей.
2. Следующим компонентом будут резисторы и конденсаторы.
3. Диоды и микросхему необходимо припаивать перед тем как устанавливать полевой транзистор.

После окончания пайки нужно в обязательном порядке убрать перемычку на выходном контакте транзистора, обезопасив собранное устройство от сгорания.

Готовое устройство можно разместить в любом удобном корпусе с отверстием для кабеля и переменным резистором R1. При изменении положения ручки последнего будет меняться частота импульсов, которая колеблется от 5 до 100 %, а степень освещенности помещения — около 20 раз соответственно.

https://youtube.com/watch?v=_HItR6NS5Kk

Что касается долговечности службы системы освещения с диммером, тут многое будет зависеть от точности и правильности расчетов нагрузок и подбора подходящего по параметрам оборудования. Удобство использования того или иного варианта управления можно определить в магазине электротоваров и подобрать наиболее подходящий диммер. Например, с голосовым управлением, чтобы даже не пришлось прикасаться к органам управления.

Как подключить диммер

Чтобы провести димирование светодиодной ленты, к ней необходимо правильно подключить не только трансформатор (блок питания), но и сам диммер. Здесь следует помнить, что бывают различные типы излучателей светодиодов, установленных на светодиодных лентах:

RGB — трехцветные. При смешивании их свечения получается белый свет. А если их включать раздельно, то можно получить самые разнообразные цветовые эффекты;

Цветовое свечение ленты

люминофорные. Они применяются как излучение вторичного плана для специального желтого слоя люминофора, которое освещается светодиодами синего цвета мощного типа. Для их запитки следует использовать специальные драйвера (блок питания и трансформатор), а также диммеры.

Поэтому выбор схемы подключения, а также самого типа диммера, необходимо делать на основании параметров купленной светодиодной ленты. Например, для белых монокристальных лент нужно использовать одноканальные диммеры, которые в схеме подключаются после того, как был установлен трансформатор.

Вариант схемы подключения

Если правильно подобрать диммер, то ваша светодиодная подсветка будет регулироваться наилучшим образом.

3. Способы преобразования сигнала

В зависимости от способа преобразования сигнала, диммеры могут быть двух видов:

• Аналоговые – которые обеспечивают диодные ленты постоянным стабильным питающим током. Их преимуществом является небольшое значение потерь мощности. Однако недостаток более существенный – аналоговые диммеры способствуют значительному нагреванию светодиодной ленты, что значительно сокращает срок ее службы и может привести к местному перегоранию диодов. Также высокая температура заметным образом снижает качество освещения. Из-за этого оттенок и температура свечения могут не соответствовать заявленным производителем. Этот минус заметен как на монохромных, так и на полихромных лентах;
• Цифровые диммеры обеспечивают стабильный ток и минимальные потери мощности. Однако условия работы диодов при этом будут приближены к идеальным. Также будет исключена возможность искажения оттенка свечения и его температуры. Недостатки могут наблюдаться только при использовании некачественных цифровых диммеров, которые провоцируют мерцание диодов. Это может вызывать головные боли, раздражение, усталость органов зрения и снижение работоспособности.

Поэтому экономить на покупке диммера не стоит. К слову, стоимость прибора напрямую будет зависеть от фирмы производителя и максимальной выходной мощности.

• Компактные модели, которые рассчитаны на управление только одним цветом и максимальной мощностью 36 Вт, имеют среднюю стоимость от 8$.
• Более мощные одноканальные модели с возможностью дистанционного управления могут иметь стоимость от 20$ до 40$.
• Самыми дорогостоящими являются диммеры, которые способны регулировать интенсивность и оттенок свечения RGB лент. Стоимость подобного светорегулятора среднего качества начинается от 40$.

1. Что такое диммер и для чего его используют?

Диммер или светорегулятор – это не что иное, как приспособление для регулирования мощности и интенсивности светового потока

Сразу хотелось бы обратить ваше внимание на то, что диммер для светодиодной ленты и диммер для светодиодной лампы – это два совершенно разных устройства, которые не являются взаимозаменяемыми. Также не существует универсальной модели диммера, которая подходила бы под любой тип лампы и включительно под ленты

Светорегуляторы подбираются в строгом соответствии к типу светильника. В противном случае быстрый выход из строя источника света неминуем. Связано это с тем, что разные приборы работают при разных режимах постоянного тока и его значениях.

В случае необходимости подбора диммера для ленты следует искать только те разновидности, которые работают с таким же напряжением, как и сама лента, то есть 12 или 24 В. Собирая схему подключения светодиодной ленты, диммер следует располагать только между понижающим трансформатором и самой лентой и никак иначе.

Диммирование светодиодных лент наиболее часто используется только тогда, когда они выступают источниками основного или дополнительного освещения. Особенно если используется несколько диодных линий. Дизайнеры по свету с помощью такого приема создают объемные, уютные интерьеры и умело расставляют световые акценты

Особенно актуально это в том случае, когда в комнате есть колонны или другие элементы архитектуры, на которые хотелось бы обратить особое внимание;
Помимо этого, не всегда есть необходимость использовать освещение в той или иной комнате на максимальной яркости. К примеру, когда вы принимаете гостей, конечно, освещение должно быть ярким, но когда в той же комнате вы хотите просто отдохнуть и расслабиться, комфортную обстановку создаст именно приглушенный свет;
Если ребенок боится засыпать в темноте, вместо привычного ночника, можно использовать ленту, просто установив интенсивность ее свечения на минимально возможный уровень;
При подсветке лестниц иногда случается так, что яркий свет диодов может ослепить человека

Чтобы избежать травм, которые не являются редкостью в таких условиях, целесообразно сделать подсветку более приглушенной;

По тому же принципу можно регулировать уровень яркости напольной подсветки.

Одним словом, всегда, когда есть необходимость организовать более приятное глазу приглушенное свечение, можно использовать диммер.

Способы регулирования яркости

Диммер для светодиодных лент

Одной из главных причин, почему сегодня светодиодная лента стала столь популярной, является то, что к ней можно легко своими руками присоединить специальное устройство — диммер. Оно позволяет менять интенсивность освещения в комнате.

При наличии такого элемента в схеме лента будет называться «диммируемая».Обратите внимание! Использовать такой диммер, подходящий для светодиодных лент, можно только там. Он не подходит для взаимодействия с обычными энергосберегающими лампочками

Иначе вы рискуете вывести из строя всю систему.Для светодиодных лент существуют два основных типа диммеров:

пассивные. В их роли выступают переменные резисторы (потенциометры и реостаты). Это простейший способ регулировки, но для него характерна потеря мощности, что негативным образом сказывается на её энергоэффективности (она понижается);

Обратите внимание! Здесь, из-за высокой нелинейности ВАХ светодиода, возникает ситуация, которая была описана выше (идут большие энергопотери). Ее не удается нивелировать даже при применении потенциометров с логарифмической характеристикой для изменения сопротивления

активные регулирующие диммерные схемы, основанные на полупроводниковых приборах.

Последний тип диммеров в свою очередь подразделяется на две подгруппы:

Аналоговый диммер

аналоговые. Они дают возможность поддерживать выходной ток на стабильном уровне и в требуемом диапазоне при малом падении напряжения. В результате идет небольшая потеря мощностей на светодиодной ленте;

Обратите внимание! К недостаткам таких изделий следит отнести тот факт, что при изменении параметра рабочего тока, текущего через светодиод в диапазоне 20~100 mA часто наблюдается изменение рассеиваемой мощности. Это, в свою очередь, приводит к изменению температуры прибора

А вот при сильном нагреве светодиода происходят существенные изменения его технических характеристик.

импульсные. Являются более современными моделями, лишенными многих недостатков аналоговых диммеров. Наиболее часто сегодня для регулирования уровня свечения светодиодных лент используют широтно импульсные модуляторы (ШИМ). Для светодиодной продукции это самые эффективные диммеры.

Как видим, для светодиодной ленты оптимальным выбором для регулирования яркости станет импульсный диммер. Он, при правильном подключении, позволит вам эффективно и удобно управлять уровнем светового потока, испускаемого светодиодами.

Особенности управления

Источник питания для светодиодов должен обладать особыми свойствами. Используется специальное устройство в виде отдельного модуля, которое называется драйвер. Это выпрямитель с понижающим каскадом, обеспечивающий подачу на ленту 12 вольт постоянного тока. Они включаются в стандартную сеть 220 вольт и преобразуют их в 12 В (или 24 В) постоянного тока. 

Диммер, или светорегулятор, подключается между драйвером и лентой. Он производит изменение напряжения, которое подается на ленту. Результатом этого становится уменьшение (или увеличение) яркости свечения элементов, от нуля до максимального значения.

Первыми диммерами были реостаты или автотрансформаторы. Современные приборы сложнее, обладают повышенной эффективностью и качеством. Диммируемые светодиоды обладают нелинейными характеристиками и требуют очень точного воздействия в определенных пределах. Если использовать традиционные конструкции, рабочий участок займет лишь малую часть всего диапазона. Поэтому выпускаются специальные регуляторы универсального вида, которые могут работать с любыми светодиодными приборами — лентами, лампами, отдельными элементами или целыми группами. Главным условием является соответствие характеристик диммера и потребителей.

Существует несколько разновидностей, отличающихся способом управления:

• нажимные;
• поворотно-нажимные;
• поворотные;
• электронные;
• звуковые;
• дистанционные.

Первые виды являются
механическими устройствами, в которых команда на изменение режима подается с
помощью обычного регулятора. Они сравнительно дешевы, но не отличаются особой
плавностью и точностью.

Электронные модели чаще всего
используют сенсорный
способ управления, где подача команды отображается на дисплее.

Дистанционные диммеры работают в
связке с пультом
управления. Они немного дороже, но позволяют расширить возможности регулировки
и получить набор световых эффектов.

Схемы изменения параметров
питания также отличаются друг от друга. Используются:

• управляемые источники питания. Способны изменять
  параметры напряжения и силы тока на входе ленты в малом диапазоне, что
  позволяет плавно регулировать силу света. Недостатком этого вида является
  заметный нагрев светодиодов, отрицательно отражающийся на долговечности
  подсветки, ускоряющий деградацию элементов;
• импульсные регуляторы режима свечения. В этих устройствах
  используется широтно-импульсная модуляция (ШИМ), полностью устраняющая
  недостатки предыдущих конструкций. Они не изменяют параметры источника питания,
  а подают напряжение с перерывами. Чем меньше пауза между пиками, тем ярче горят
  светодиоды, и наоборот.

Импульсный светорегулятор обладает заметными
преимуществами, поэтому он используется значительно чаще. Схема и специфика его
работы оптимальным образом подходят для компьютерных методик регулировки режима
свечения. Эти качества позволили регуляторам импульсного типа практически
полностью вытеснить все альтернативные виды.

Диммеры для RGB лент имеют более сложное устройство, так как должны одновременно управлять тремя или четырьмя каналами с разными параметрами. Для управления этими лентами используется контроллер, способный создавать сложные эффекты. В отличие от монохромных лент, эти устройства работают в разных диапазонах напряжения и тока, что требует четкой координации режима функционирования всех каналов.

Все виды диммеров сравнительно недороги и могут быть подключены без помощи специалистов, своими руками. Многие из них обладают набором дополнительных функций, среди которых имеются:

• включение подсветки в заданное время;
• создание разнообразных световых эффектов;
• имитация цветомузыкальной установки (при помощи
  встроенного микрофона);
• присоединение к компьютеру или интеграция в
  комплекс «умный дом»;
• совместная работа со внешними датчиками
  движения, освещения и т.п.;
• способность к программированию режима работы.

Устройства с такими возможностями
уже не совсем диммеры, правильнее называть их блоками электронного управления,
или контроллерами.

Подключение к led-ленте

Несмотря на то, что для разных видов лент схемы подключения также будут разными, в любой схеме диммер с одной стороны подключается к блоку питания. Если лента монохромная, то ее подключение будет напрямую через диммер, если многоцветная, то в схеме добавится еще и контроллер – между диммером и непосредственно лентой (если только контроллер не объединен с регулятором изначально).

Иногда в схему включается еще и усилитель – если мощность подключаемых приборов превосходит значение мощности питающего элемента. Пример обычной схемы подключения светодиодной ленты с использованием диммера:

4. Виды диммеров по способу управления

Для того, что каждый пользователь имел возможность подобрать максимально удобный способ управления диммером, имеется достаточно широкий выбор моделей по этому признаку:

• Кнопочные или нажимные – имеют большое сходство с обычными выключателями. В данном случае управление происходит однократным нажатием либо удерживанием клавиши. При нажатии происходит включение и выключение ленты. При удерживании – регулировка интенсивности ее свечения;
• Поворотные – состоят из одного управляемого элемента, который выполнен в виде регулятора. Все манипуляции со светом будут контролироваться поворотом регулятора вправо или влево;
• Поворотно-кнопочные – сочетают в себе возможности двух предыдущих видов и являются одними из самых удобных. В этом случае включение прибора происходит после нажатия на регулятор. А управление яркостью путем его поворота. На регуляторах некоторых моделей диммеров есть соответствующая шкала, которая помогает ориентироваться в какую сторону нужно крутить элемент.

Вышеперечисленные разновидности относятся к механическому способу управления и являются самыми простыми. Очевидных недостатков у подобных моделей нет, зато стоимость их самая доступная. Следующие способы управления относятся к более удобным и дорогостоящим:

• Дистанционные – в этом случае управление режимами происходит с помощью известного всем пульта дистанционного управления небольших размеров. Пульт зачастую входит в комплектацию. Дистанционное управление может выполняться либо методом передачи командного сигнала с помощью инфракрасного луча, либо с помощью радиосигнала. В первом случае управление возможно лишь при точном наведении пульта на датчик и ограничивается пределами одного помещения. Во втором случае управление может происходить не только из другой комнаты, но и за территорией дома. Диммеры, управляемые с помощью радиосигнала, имеют значительно большую стоимость. Также некоторые модели имеют возможность подключения к ПК или смартфону и контролируются через беспроводную сеть Wi-fi;
• Сенсорные – в данном случае управление происходит под действием легкого прикосновения к контрольной панели. По сути, это то же ручное управление, но более современного вида;
• Акустическое управление осуществляется с помощью вмонтированного в систему звукового датчика. Он реагирует на любые звуки или шумы, которые превышают установленный пользователем или по умолчанию предел. Можно активировать устройство громким хлопком, речью. С одной стороны это очень удобно. А с другой – если в вашем доме часто устраивают шумные вечеринки или просто вы меломан, предпочитающий слушать музыку на большой громкости, будьте готовы к некорректной работе системы. Она будет включаться при любом громком звуке, хотите вы того или нет.