Диммеры для светодиодных лент своими руками

Схема диммера для светодиодных ламп на 220В

Регулировать яркость освещения в комнате, где установлена люстра с несколькими лампами накаливания, не представляет труда. Берем выключатель на несколько кнопок и при необходимости включаем либо выключаем часть ламп.

Даже если люстра рассчитана на одну лампу, ее яркость можно изменять в широких пределах увеличивая либо уменьшая подаваемое напряжение. Светодиод работает в очень узком диапазоне напряжения и при его снижении просто гаснет.

Для изменения яркости светодиодных ламп используют диммер, представляющий собой ШИМ-контроллер (контроллер с широтно-импульсной модуляцией мощности).

Принцип широтно-полюсной модуляции (ШИМ)

Изменения мощности питающего напряжения при применении шим-контроллера обеспечивается благодаря подаче на коммутирующий элемент (в случае со светодиодами – полевой транзистор, симистор либо динистор) сигналов с изменяющейся скважностью.

S=T/T1, где Т – период импульсов, Т1 – период положительного фронта.

В ШИМ-контроллере импульсы следуют с постоянной частотой, изменяется лишь длительность пауз.

Ниже представлена принципиальная схема ШИМ-контроллера:

Увеличение ширины импульса увеличивает время поступления тока через транзистор к нагрузке, следовательно, и пропускаемый ток. Частота следования импульса значительно выше той, которую способен уловить глаз, обычно 100-200Гц, потому мерцания светодиодов мы не ощущаем. Преимущество регуляторов нагрузки на основе ШИМ-контроллеров, значительно более высокий КПД сравнительно с резистивными, поскольку избыточная нагрузка гасится, а не потребляется.

Подключение диммера в схему питания светодиодной лампы

Существует два варианта подключения:

1. Схема подключения перед драйвером питания, когда диммируется переменное напряжение;
2. Подключение после драйвера питания, с ШИМ-регуляцией постоянного напряжения.

Промышленные варианты диммеров для светодиодных ламп

Тип управления диммером:

Диммер, монтируемый вместо выключателя, с пультом дистанционного управления. Обычно устанавливаются при переоборудовании обыкновенного освещения лампами накаливания на светодиодные ленты.

Диммер, устанавливаемый перед драйвером питания светодиодов на дистанционном управлении с инфракрасным управлением.

Образец с управлением через радиоканал. В отличие от инфракрасного передатчика, такой пульт способен включить освещение даже с улицы.

Выпускают образцы с механическим либо сенсорным управлением. Есть даже модели, позволяющие управлять освещением с помощью смартфона через WiFi.

Основной недостаток всех устройств – достаточно высокая цена.

Если у вас нет желания переплачивать за ненужные функции, изготовить диммер для светодиодных ламп 220в своими руками совсем не сложно.

Собираем диммер своими руками

Схема на симисторах:

В этой схеме задающий генератор построен на двух симисторах, триаке VS1 и диаке VS2. После включения схемы конденсаторы начинают заряжаться через резисторную цепочку. Когда напряжение на конденсаторе достигает напряжения открытия симистора, через них начинает течь ток, а конденсатор разряжается. Чем меньше сопротивление резистора, тем быстрее заряжается конденсатор, тем меньше скважнось импульсов.

Изменение сопротивления переменного резистора регулирует глубину стробирования в широком диапазоне. Такую схему можно использовать не только для светодиодов, но и для любой сетевой нагрузки.

Подключение диммера в качестве выключателя

Схема подключения к сети переменного тока:

Диммер на микросхеме N555

Микросхема N555 представляет собой аналогово-цифровой таймер. Важнейшее ее преимущество – способность работать в большом диапазоне питающего напряжения. Обыкновенные микросхемы с TTL логикой работают от 5В, а логическая единица у них – 2,4В. КМОП серии более высоковольтные.

Но схема генератора с возможностью изменения скважности получается достаточно громоздкая. Так же у микросхем со стандартной логикой повышение частоты уменьшает напряжение выходного сигнала, что не даёт возможность коммутировать мощные полевые транзисторы и подходит лишь для небольших по мощности нагрузок.

Таймер на микросхеме N555 идеально подходит для шим-контроллеров, поскольку одновременно позволяет регулировать и частоту, и скважность импульсов. Напряжение на выходе составляет около 70% напряжения питания, за счёт чего ей можно управлять даже мосфетовскими полевыми транзисторами с током до 9А. При крайне низкой стоимости используемых деталей затраты на сборку составят 40-50 рублей.

А эта схема позволит управлять нагрузкой на 220В с мощностью до 30 Вт:

Микросхему ICEA2A после небольшой доработки можно безболезненно заменить менее дефицитной N555. Затруднение может вызвать необходимость самостоятельной намотки трансформатора. Мотать обмотки можно на обычном Ш-образном каркасе от старого перегоревшего трансформатора на 50-100Вт. Первая обмотка — 100 витков эмалированного провода диаметр 0.224мм. Вторая обмотка — 34 витка проводом 0.75мм (площадь сечения допустимо уменьшить до 0.5мм), третья обмотка – 8 витков проводом 0.224 – 0.3мм.

Диммер на тиристорах и динисторах

Светодиодный диммер 220В с нагрузкой до 2А:

Это двухмостовая полуволновая схема состоит их двух зеркальных каскадов. Каждая полуволна напряжения проходит через свою цепочку тиристор-динистор. Глубина скважности регулируется переменным резистором и конденсатором.

При достижении определённого заряда на конденсаторе он открывает динистор, через который течёт ток на управляющий тиристор. При смене полярности полуволны процесс повторяется во второй цепочке.

Диммер для светодиодной ленты

Схема диммера для светодиодной ленты на интегральном стабилизаторе серии КРЕН.

В классической схеме подключения стабилизатора напряжения, значение стабилизации задается резистором, подключённым к управляющему входу. Добавление в схему конденсатора С2 и переменного резистора превращает стабилизатор в некое подобие компаратора.

Преимущество схемы в том, что она совмещает сразу и драйвер питания и диммер, поэтому подключение не требует дополнительных цепей. Недостаток – при большом количестве светодиодов на стабилизаторе будет значительное тепловыделение, что требует установки мощного радиатора.

Как подключить диммер к светодиодной ленте зависит от задач диммирования. Подключение перед драйвером питания светодиодов позволит регулировать только общую освещённость, а если собрать несколько диммеров для светодиода своими руками и установить их на каждый участок светодиодной ленты уже после блока питания, появится возможность регулировать зональное освещение.

«Диммер» с фиксированным уровнем яркости

Номинал резисторов 100-500 кОм, мощность 1-2 Вт.

Это даже не димер, поскольку ШИМ контроллера тут и близко нет. Но идеально подойдет для тех, кто взял первый раз в руки паяльник.

Источник

Как самостоятельно изготовить диммер?

Разнообразие предложений в этой товарной группе упрощает поиск регулятора освещения. Но иногда не подходит слишком крупный размер либо допустимая мощность нагрузки. Для решения нестандартной конструкторской задачи изготавливают диммер своими руками. Подробная инструкция поможет сделать качественное устройство без ошибок.

Назначение диммеров

Главная функция регулятора мощности – изменение освещения до необходимого уровня. Уменьшение яркости снижает потребление электроэнергии. Работа в оптимальном режиме продлевает срок службы осветительного прибора.

Дополнительные удобства для пользователя обеспечивает организация канала связи дистанционного управления с применением подходящего диапазона: инфракрасного, звукового либо радиочастотного.

Разновидности устройств

Диммеры можно разделить на 2 группы по совместимости с источниками света. Для ламп накаливания подойдет плавная регулировка напряжения. Аналогичный принцип не применяют для управления полупроводниковым излучателем. Уменьшение амплитуды сигнала в этом случае ограничено уровнем отсечки прибора, поэтому для дозированного ограничения мощности используют широтно-импульсную модуляцию (ШИМ).

В разных моделях применяют механическое, сенсорное и дистанционное управление.

Также выпускают модификации:

• с декоративной накладкой;
• в технологическом корпусе для скрытого монтажа;
• модульные с креплениями под DIN-рейку;
• подвесные (компактные изделия для оснащения настольных ламп);
• переносные, вмонтированные в блок «вилка-розетка».

При выборе готового изделия и на стадии подготовки проекта надо учитывать мощность потребления подключаемых ламп. Запас по этому параметру делают не менее 20%.

Где применяются?

Изделия этой категории подходят не только для регулировки освещенности.

С помощью встроенного микроконтроллера можно получить в свое распоряжение дополнительные функции:

• работу нагрузки по времени либо установленному графику;
• медленное затемнение;
• плавное включение;
• мигание с нужной частотой;
• дистанционное управление голосовыми командами.

Регулируемое изменение мощности можно применить для настройки рабочего режима паяльника либо иного устройства со встроенным резисторным нагревателем.

Принцип работы диммеров

Для изготовления простейшего устройства можно использовать достаточно мощный реостат. Подробного рассмотрения принципиальной схемы в данном случае не требуется. Перемещением ползунка переменного резистора изменяют амплитуду сигнала на выходе.

Экономную работу устройства организуют с помощью модификации сигнала. По технологии ШИМ регулируют ширину прямоугольных импульсов. Также применяют схемы, которые «обрезают» часть синусоиды. Эти способы позволяют дозированно использовать энергетические ресурсы по целевому назначению. Сравнительно небольшое количество тепла рассеивается на радиаторах, поддерживающих оптимальный температурный режим силовых электронных компонентов.

Преимущества и недостатки

Регулировка реостатом отличается:

• надежностью;
• отсутствием электромагнитных помех;
• простой сборкой.

Главный недостаток – бесполезное потребление энергии на обогрев окружающего пространства.

Изменение ширины синусоиды (прямоугольного импульса) помогает улучшить экономические показатели.

Однако при выборе этой схемы нужно учитывать следующие особенности и недостатки:

1. При уменьшении яркости лампы накаливания спектр излучения смещается в ИК-диапазон, ухудшается КПД.
2. Низкая частота сигнала провоцирует возникновение шума, созданного вибрирующей вольфрамовой спиралью.
3. Искаженная синусоида не подходит для электропитания телевизора или другого устройства с трансформатором на входе.

Работающий диммер может создать электромагнитные помехи в радиодиапазоне.

Типовой регулятор не подходит для подключения люминесцентной лампы. Соответствующую схему надо разработать с учетом особенностей пускового устройства.

Конструктивные особенности

Для коммутации электрических цепей применяют полупроводниковый ключ (динистор). Конденсатор устанавливают для накопления и возврата энергии, переменный резистор – для определения рабочего режима.

Какие факторы усложняют схему?

Простейший регулятор на симисторе можно собрать на универсальной макетной плате за 15 минут. Сложнее решить задачу, если надо подключить дистанционное управление или улучшить внешний вид устройства. В некоторых ситуациях дополнительные трудности сопряжены с выбором места его размещения.

Способы управления прибором

Можно использовать поворотный, нажимной или комбинированный механический прибор. Клавишей включают (выключают) свет. Поворотным рычагом регулируют яркость.

Аналогичные алгоритмы применяют при установке сенсорной панели. В этом случае для подачи напряжения (разрыва цепи) пользуются слабым ударом по чувствительной области. Движением пальца по вертикальной (горизонтальной) линии изменяют уровень освещенности. Этот вариант оснащения подразумевает покупку более дорогих комплектующих деталей.

При выборе дистанционной схемы управления обращают внимание на следующие особенности:

1. Инфракрасный канал действует только по линии прямой видимости между пультом и приемным устройством.
2. Прохождению радиосигнала через стены мешают стальная арматура и другие экранирующие конструкции из металла.
3. В звуковом диапазоне ложные срабатывания могут провоцировать посторонние шумы.

Самые широкие функциональные возможности обеспечит схема управления с подключением смартфона, планшета или компьютера.

Тип размещения

Для монтажа устройства можно использовать стандартную коробку под выключатель. В этом случае существенное значение имеет ее внешний вид. В скрытом положении диммер устанавливают за панелью подвесного потолка либо в иной полости внутри строительной конструкции. Материал декоративной обшивки выбирают с учетом отсутствия помех для управляющих сигналов.

Правила изготовления диммера своими руками

После утверждения технических и эстетических параметров устройства надо ознакомиться с типовыми электрическими схемами.

На тиристорах

В этой модели для каждой полуволны синусоидального сигнала создают отдельную цепь с полупроводниковым ключом. Конденсаторы заряжаются по цепям, в которых сила тока ограничена резисторами. При достижении порогового значения напряжения динистор открывается и пропускает сигнал на управляющий электрод тиристора. Регулятором сопротивления устанавливают необходимую часть «обрезания» синусоиды. В управляющей цепи можно использовать диод Зенера (стабилитрон).

На симисторе

В этой схеме можно использовать 1 электронный ключ. Принцип работы аналогичен рассмотренному выше. У симисторного полупроводникового прибора симметричная вольт-амперная характеристика. Это значит, что в 1 токопроводящей цепи допустима обработка 2 полупериодов синусоиды.

На микросхеме

Этот вариант применяют для подключения светодиодных лент либо другой нагрузки на 12 вольт. Управление можно организовать с помощью переменного резистора либо по сигналу с датчика.

С использованием конденсаторов

В этой конструкции устанавливают 3-позиционный переключатель. В соответствующих положениях цепь питания разорвана или подключена непосредственно к нагрузке. Для уменьшения напряжения применяют третье положение, которое направляет ток через параллельный контур R-C. Значение электрического сопротивления определяет уровень накала светильника.

Инструменты и материалы для работы

Перечень радиодеталей составляют по выбранной электрической схеме.

Также надо подготовить:

Для удобства выполнения рабочих операций можно приобрести специализированный комплект с лупой и зажимами «Третья рука».

Печатная плата и правила сборки

1. Подготовленный эскиз переносят на фольгированный текстолит.
2. Дорожки рисуют нитролаком.
3. Погружают плату в хлорное железо для удаления лишних участков фольги.
4. После промывки удаляют влагу.
5. Лужением покрывают дорожки тонким слоем припоя.
6. Сверлят отверстия для ножек.
7. Устанавливают радиодетали, фиксируют ножки расплавленным оловом с обратной стороны платы.

Проверяют качество сборки, соответствие электрической схеме.

Как отрегулировать прибор?

После подключения нагрузки опытным путем можно убедиться в том, что схема работает. Для более точной проверки с помощью осциллографа проверяют изменение формы сигнала при регулировке.

Правила подключения

Следует убедиться в том, что нагрузка совместима с управляющим устройством по типу и мощности. При установке встраиваемого диммера надо предусмотреть возможность доступа в процессе эксплуатации для выполнения ремонтных работ.

Принципиальная схема

Ноль сети 220 V подключают непосредственно к лампе накаливания, фазный провод – к регулятору.

Схема с выключателем

В цепь фазы устанавливают выключатель. Выход с диммера подсоединяют к нагрузке.

Схема установки с двумя светорегуляторами

Диммеры соединяют перемычками. В серийных приборах 2 соответствующие клеммы обозначены на корпусе «стрелками». Свободные выходы подключают в разрыв фазной цепи. Такую схему применяют для регулировки мощности в нагрузке из разных мест. Это решение используют в большой комнате при отсутствии дистанционного управления.

Подключение к светодиодным лентам и лампам

Если применяется одноцветный источник, регулятор подключают непосредственно к нагрузке с учетом полярности. В схеме с приборами RGB выход диммера подсоединяют к специализированному контроллеру.

Включение прибора с двумя проходными выключателями

Этот способ применяют для удобства управления освещением в длинном коридоре.

В фазную цепь последовательно устанавливают 2 выключателя и диммер.

Полезные советы и рекомендации

Для внешнего управления подходят «диммируемые» светодиодные приборы. Соответствующие возможности указаны в сопроводительной документации производителя. Специальными символами обозначают совместимость на корпусе и упаковке.

Чтобы исключить перегрев полупроводникового прибора, надо изучить инструкции производителя. Кроме соответствия по мощности потребления нагрузки, имеет значение и температура в помещении.

«Триак BTA24-600», например, можно применять без специального охлаждения при подключении лампы накаливания до 75 Вт. Если мощность потребления составляет 1000 Вт, полупроводниковый прибор устанавливают на радиаторе с эффективной площадью рассеивания 180 кв.см. В сложных температурных условиях устанавливают кулер.

Источник