Как увеличить яркость лампы дневного света? - ETC-PLITKA.RU

Как увеличить яркость лампы дневного света?

Плавная регулировка яркости свечения люминесцентных ламп дневного света. Регулятор, драйвер управления. Схема

Схема драйвера для плавной регулировки яркости свечения ламп дневного света. Драйвер может работать, как от сети, так и от низковольтного источника (10+)

Плавная регулировка яркости люминесцентных ламп и светодиодов

Бытует мнение, что плавное управление яркостью свечения ламп дневного света невозможно. Сформировалось это мнение, вероятно, благодаря надписи на упаковке люминесцентных и подобных им ламп, что их нельзя подключать к регуляторам яркости свечения. Эта надпись — будет абсолютной правдой, если к ней дописать ‘предназначенных для ламп накаливания’. Действительно, свойства газоразрядных ламп настолько отличаются от свойств ламп накаливания, что регуляторы, предназначенные для одних, не годятся для других.

Как регулировать яркость свечения ламп дневного света и светодиодов

Но изготовить регулятор, способный плавно изменять яркость свечения ламп дневного света, можно. Однако, применять его следует только с лампами, которые не оснащены встроенными драйверами. Подойдут длинные цилиндрические лампы дневного света. Энергосберегающие лампы, предназначенные в патрон лампы накаливания, работать с регулятором не будет, так как в них уже встроен драйвер, который будет мешать.

Вашему вниманию подборки материалов:

Конструирование источников питания и преобразователей напряжения Разработка источников питания и преобразователей напряжения. Типовые схемы. Примеры готовых устройств. Онлайн расчет. Возможность задать вопрос авторам

Практика проектирования электронных схем Искусство разработки устройств. Элементная база. Типовые схемы. Примеры готовых устройств. Подробные описания. Онлайн расчет. Возможность задать вопрос авторам

На основе такого же принципа можно построить регулятор яркости светодиодов. Обсудим это в конце статьи.

Почему к люминесцентным лампам и светодиодам не подходят регуляторы от лампочек с нитью накала? Нить накала проявляет себя как резистор с несколько изменяющимся сопротивлением в зависимости от температуры. Так что яркость ее свечения можно изменять, изменяя приложенное к ней напряжение. Нить накала обладает довольно большой инертностью. На нее можно подавать пульсирующее напряжение сложной формы, например, от тиристорного регулятора. При этом она не будет моргать и негативно влиять на органы зрения.

Энергосберегающие лампы ведут себя по-другому. Чтобы такая лампа загорелась, на нее надо подать напряжение в несколько раз выше рабочего. Происходит зажигание. Дальше напряжение нужно понизить до номинального. Отклонение напряжения питания от номинального в меньшую сторону приводит к ее быстрому погасанию, а в большую — к нагреву и перегоранию. Питать ее пульсирующим напряжением вообще не следует (хотя это постоянно делается в бытовых светильниках), так как она довольно сильно моргает, что неполезно для зрения.

Галогенная, неоновая или другая газоразрядная лампа в своем рабочем режиме имеет очень небольшое динамическое сопротивление. Это значит, что очень небольшое изменение питающего напряжения приводит к большому изменению силы тока и яркости свечения. Таким образом, изменяя питающее напряжение, регулировать яркость нельзя. Такую лампу (да и светодиод) нужно питать от источника тока (подробнее об источниках стабильного тока), обладающего большим динамическим сопротивлением, управлять ее яркостью, изменяя силу тока. Напряжение на лампе (светодиоде) при этом будет меняться незначительно. У такого подхода есть еще два плюса. Во-первых, нет необходимости в отдельной схеме балласта, зажигающего лампу. Если применить действительно хороший импульсный источник тока, то напряжение на лампе будет возрастать до тех пор, пока лампа не загорится, а далее упадет до рабочего. Во-вторых, лампа будет светиться с яркостью, независящей от температуры и других условий среды.

Регулятор, драйвер с регулированием яркости. Схема

Теперь перейдем к схеме устройства, предназначенного для питания и регулировки яркости свечения. Это устройство может питать, как люминесцентные лампы, так и светодиоды или блоки светодиодов, соединенных последовательно. Оно может быть запитано от самых разных источников питания с самым разным напряжением (от 12 В до 400 В). Например, на основе приведенной схемы можно изготовить электрическую ‘керосиновую’ лампу для автономного освещения при перебоях электропитания или светильник для салона автомобиля. Мы приведем форму для онлайн расчета параметров схемы для разных напряжений питания и разных нагрузок (ламп, блоков светодиодов). Так что Вы легко сможете сами рассчитать свой регулятор яркости.

Устройство представляет собой классический полумостовой импульсный преобразователь напряжения. Оно построено аналогично импульсному блоку питания. Для удобства мы постарались сохранить обозначения элементов из схемы импульсного блока питания, так что нумерация получилась не непрерывной.

Питание управляющей схемы осуществляется следующим образом. Через резистор R14 и диод VD14 небольшим током заряжается конденсатор C4. Как только напряжение на нем становится больше 10 В, контроллер начинает формировать импульсы, которые открывают силовые транзисторы. Формируется напряжение на обмотке L7. Это напряжение через резистор R15 питает контроллер.

Применять регулятор можно как для ручной регулировки, так и для варьирования яркости в зависимости от управляющего тока. Управляющий ток подается на вход C. Этот ток прибавляется к измеряемому, а цепь обратной связи поддерживает суммарный ток (измеряемый + управляющий) на фиксированном уровне. Так что, чем больше управляющий ток, тем меньше ток через осветительный прибор. Мы разработали на основе этого драйвера цветомузыкальную установку.

Радиодетали

Для расчета номиналов элементов нам понадобится задать:

  • Напряжение зажигания. Для газоразрядных ламп это может быть напряжение от 600 до 1000 вольт. Для светодиодов напряжение зажигания равно рабочему напряжению.
  • Рабочее напряжение. Для газоразрядных ламп это может быть напряжение 200 — 300 вольт. Для светодиодов от 1 до нескольких вольт.
  • Максимальный рабочий ток светильника. Для 22 Вт лампы дневного света это 0.1 А. У ярких светодиодов этот ток может быть 1 А.
  • Напряжение питания. Если устройство питается от выпрямителя, то нужно использовать амплитудное значение напряжения (для осветительной сети это 310 вольт.) При питании от источника постоянного тока используйте просто напряжение этого источника.

К сожалению в статьях периодически встречаются ошибки, они исправляются, статьи дополняются, развиваются, готовятся новые. Подпишитесь, на новости, чтобы быть в курсе.

Как не перепутать плюс и минус? Защита от переполюсовки. Схема.
Схема защиты от неправильной полярности подключения (переполюсовки) зарядных уст.

Тиристорные включающие, выключающие, переключающие, коммутирующие, ком.
Управление тиристорным силовым ключом с помощью оптрона. Гальваническая развязка.

Простой импульсный прямоходовый преобразователь напряжения. 5 — 12 вол.
Схема простого преобразователя напряжения для питания операционного усилителя.

Защита от перегрева транзисторов — силовых ключей в импульсном источни.
Температурная, тепловая защита силовых элементов (диодов, транзисторов). Термоза.

Диммеры для люминесцентных и светодиодных ламп

Название происходит от английского слова dim (сумерки). В советское время сказали бы
регулятор освещения. Но так как они были невиданной диковинкой, то название пришло
вместе с заграничным товаром. Теперь в магазинах продают диммеры для светодиодных
ламп 220в. Светодиоды сейчас наиболее перспективные источники света. Являясь
квантовыми устройствами, они имеют практически идеальный к.п.д. как преобразователи
электрической энергии в световую.

В деле экономии им нет равных. Они светят очень ярко и
почти не греются. Ультрафиолетовые диоды позволяют при помощи электролюминесценции
уже теперь получать любой спектр и цветовую температуру, а в недалеком будущем
технологии подарят нам приборы еще лучше и дешевле. Это окончательно делает лампочки
накаливания, и даже ртутные лампы дневного света, историей. Во всяком случае, здорово
ограничивает их применение.

Как работают диммеры

Электрически есть всего два разных способа регулировать яркость лампочки:

  1. включить в цепь сопротивление,
  2. кратковременно и часто разрывать и замыкать цепь.

Первый способ исторически и возник первым, и, развившись до линейных регуляторовна
транзисторах,оказался ненужным после внедрения второго. Первый способ совершенно
неэкономичен.Второй способ может быть очень экономичным, так как переключатель
почти не имеет сопротивления и почти не создает потерь на джоулево тепло. Однако,
это не сразу стало возможно. Первыми такими приборами оказались тиристоры, но они
были работоспособны только в цепи с переменным током, к тому же работали с невысокой
частотой переключения. А теперь после появления мощных полевых и IGBT транзисторов
можно почти все.

В целях энергосбережения регулировка яркости светодиодов выполняется
последовательными стабилизаторами на основе MOSFET (полевой транзистор с
изолированным затвором), которые управляются ШИМ (широтно-импульсная модуляция). В
переводе на человеческий язык это означает, что в разрыв цепи включается особый
транзистор, работающий как прерывистый выключатель. Переключается он с постоянной
частотой (десятки кГц), но меняется отношение длительности включенного состояния к
отключенному. Это современный способ регулирования мощности с минимальнейшими
потерями в самом регуляторе. Одна из схем показана на рисунке ниже:

В этой схеме к точкам VBUS и COM можно подавать до 400 вольт постоянного напряжения, а
ток на выходе может достигать 500 мА. С помощью этого чипа можно сделать очень яркий
светильник и очень просто плавно регулировать его от полной темноты до полной яркости,
изменяя напряжение на выводе ADIM простым резистором.

Стабилизация тока (среднего тока, а не мгновенного) – это тоже регулирование, но с
обратной связью и по сравнению с каким-то заданным образцом. Таким же образом можно
организовать защиту светодиодов от превышения напряжения, что не редкость в электросети.

Все эти задачи, а также все электронные компоненты, необходимые для этого, можно
поместить в корпус интегральной микросхемы. Конечно, ведущие производители
электроники мимо этого не прошли. Такие микросхемы есть и они называются драйверами
светодиодов и один из них как раз показан чуть выше.

Если в светодиодной лампе стоит
такой драйвер, но лампа просто ввинчивается в патрон, то регулировать ее внешним
диммером или не получится, или получится отвратительно. Это легко понять – в лампах без
регулирования драйвер будет стабилизировать все то, что мы пытаемся регулировать и
действовать нам назло.

Лампы, для которых можно использовать внешний диммер, специально маркируются на коробочке надписью «Dimmable». Это значит, что встроенный драйвер формирует сигнал, пропорциональный сетевому напряжению. Поскольку потребляемая мощность у светодиодных ламп очень невелика, то с таким регулированием нет проблем. С ними можно использовать любой диммер.

Дешевые китайские светодиодные лампы можно регулировать тиристорными диммерами, которые обычно применяют для лампы накаливания. Потому, что там ничего не стабилизируется, светодиоды питаются прямо от выпрямленного сетевого напряжения через балластный конденсатор. Но все же лучше либо не использовать дешевые китайские лампы, либо их существенно улучшить, заказав подходящие драйверы, разработав для них печатную плату и все смонтировать в цоколь лампы (если есть знания и навыки, конечно).

Традиционная схема диммера для ламп накаливания несложна и включает лампу через
симистор (пара тиристоров, включенных встречно-параллельно), который управляется
фазовращающей RC-цепью (фазоимпульсное управление). Это всего несколько деталей, и
такой регулятор яркости ламп накаливания имеет довольно удручающие характеристики,
хотя и работает. В прошлые десятилетия это было все же лучше, чем большие, горячие
реостаты, которые использовали в театрах и киностудиях. На рисунке ниже принципиальная
схема простого диммера для ламп накаливания:

Читайте также  Второй этаж в квартире с низкими потолками

А диммер для светодиодных светильников уже был описан выше. Таким образом, диммер
для ламп может быть существенно разным от случая к случаю. Диммирование
люминесцентных ламп тоже возможно, но опять-таки, зависит от того, какой там балласт
используется.

Если люминесцентная лампа (лампа дневного света) старого образца, с дросселем, то ее
яркость можно регулировать в небольших пределах, используя ЛАТР, тяжелый и громоздкий
прибор, подойдет и симисторный регулятор. Но если лампа с электронным балластом, а это
тот же стабилизатор с ШИМ, то, опять-таки, хорошего регулирования не получится, а лампу
можно вывести из строя.

Люминесцентные ртутные лампы дневного света, и так называемые “энергосберегающие лампы” – это одно и то же. Просто у “энергосберегающих” трубка свернута в спираль и вместо тяжелого железного дросселя стоит электронный балласт в корпусе рядом с цоколем. Тем не менее, все люминесцентные лампы являются газоразрядными трубками и зависимость яркости свечения от тока у них очень нелинейная, что сильно затрудняет пропорциональную регулировку яркости. При небольшой яркости они просто начинают моргать (разряд в парах ртути гаснет) и утомляют зрение. Поэтому регулятор света для настольных люминесцентных ламп встроен прямо в балластную схему и не относится к простым устройствам.

Диммеры, которые вы покупаете

Это “коробочные” диммеры, то есть, они не требуют от покупателя чтобы он был инженером
и ломал голову над освещением. Тем не менее, для их установки надо прочитать
инструкцию. Лучше представлять работу реальных современных диммеров еще до покупки.
Диммер регулятор мощности, но мощность регулируется разными способами.

Виды диммеров для светодиодных лент могут отличаться от диммеров для светодиодных
ламп по нескольким параметрам: напряжение, ток, число каналов, способ управления. Схема
диммера для светодиодной лампы питается от сети 220 вольт. Такой диммер содержит один
канал, но к нему часто можно подключить несколько одинаковых ламп. В инструкциях всегда
указано как подключить диммер.

Для диммера на 12 вольт потребуется дополнительный источник питания, но такое подключение диммера к светодиодной ленте хорошо тем, что здесь у нас есть возможность устроить дежурное освещение от обычного авто аккумулятора, например в гараже. Часто, если это диммер ШИМ, то можно установить диммер вместо выключателя. “Dimmable” светодиодные лампы легко регулируются от полного нуля яркости, а сам диммер в дежурном
режиме почти ничего не потребляет.

Модульные диммеры – это устройства для “умного дома”. Они имеют несколько каналов,
значительную мощность и могут быть приспособлены для выполнения множества функций.
Каждый из каналов подключается к своему светильнику или светодиодной ленте и может
управлять им автоматически или с помощью пульта. Вариантов конфигурации и различных
режимов освещения может быть очень много. Пульт может быть инфракрасным или
соединяться с контроллером модульного диммера с помощью блютус. Последний способ
вообще не требует никакого пульта, можно использовать телефон или домашний компьютер
(и превратить весь дом в дискотеку).

Приобретение и установка диммеров в современном жилище, или даже офисе, это вполне по
карману любому потребителю. Есть устройства совсем несложные, но притом качественные,
и есть целые системы с неисчерпаемым множеством функций. Диммеры помогут сделать
обстановку комфортной, сэкономить электроэнергию и даже продлить срок службы световых
приборов.

Как увеличить яркость лампы дневного света?

ну вот какие я вижу огрехи в энергосберегайках.
1.Почему тысячу лет были лампы «дневного света». Которые мало как продвигали в домашних приминениях, а во многих отраслях промышленности запрещали.
2.»вдруг» свернули эту лампу в кулёк, подняли часоту мерцания и, в предверии выборов, назвали «сберегайкой». Не помнюгде считали-тот же ДНАТ более «сберегающь».
3.Обычные лампы стоят 10 рублей, сберегайки стоят 100 рублей. АГА! зато они СЛУЖАТ в 8 раз больше! Вот только накаливания «служит» пока не перегорит, а сберегайка? У нее через год светосила упала вдвое. Это еще СЛУЖИТ? Безусловно. А СВЕТИТ. Нет. точно так же как и перегоревшая за год (по статистике.. На деле у меня средний срок службы около 3-5лет наблюдался..)обычная лампа.
4. Нифига не понимаю ЧТО они сберегают. Деньги, которые раньше уходили «на счетчик», сейчас уходят на лампы.

Пы.Сы. Лично у меня везде стоят обычные накаливания по 150-200 ватт.. Светят уже более 4 лети цена им была 50 рублей коробка. Теперь вот заменить их нечем. (((
И платить за них — 360 руб в мес за 2шку никогда не напрягало.
Я не вижу экономии, а светят ОТВРАТНО.

ну вот какие я вижу огрехи в энергосберегайках.
4. Нифига не понимаю ЧТО они сберегают. Деньги, которые раньше уходили «на счетчик», сейчас уходят на лампы.

Пы.Сы. Лично у меня везде стоят обычные накаливания по 150-200 ватт.. Светят уже более 4 лети цена им была 50 рублей коробка. Теперь вот заменить их нечем. (((

Ну вот я, например, воспринимаю «сберегайки» не как средство экономии денег, а как средство получить больше света за те же деньги, при той же электропроводке, и без пожарной опасности. И этого достаточно.

Во многих компактных светильниках патрон и провода лихо подгорают даже от 75 ватт. Не от тока, а от тепла лампы.
Об некомпактный светильник, выдерживающий 200 ватт, надоедает задевать руками при стандартных потолках 2,50.
В городской квартире у меня подведённая мощность — 1 киловатт. На всё. По нормам 60-х. Точнее, 55 киловатт на 45 квартир и лифт.

Диммируемые лампы стоят от 250 рублей и не требуют специального диммера.

А благодаря Майку, мы теперь знаем, что окупаются они за полгода, а то и меньше.
По качеству света и в каких случаях какой свет нужен, можно почитать здесь
[Ссылки доступны только зарегистрированным пользователям]

заодно про днат узнаете подробней

15 Вт-ная лампа светит как лампа накаливания 75 Вт. экономя при этом 60 Вт./час

И чем она в этом лпане отличается от ЛБ-40, ЛД-40, ЛДС-40 и иже с ними, которые при совке гоняли ссаными тряпками?? :-0

Я за 2,5 года что живу в доме поменял одну только лампу за все время.
Я за 2,5 лет тоже в доме поменял всего ДВЕ накаливания и ни одну галогенку. Что я делаю не так?? В чем выгода по сроку службы??
Моя накаливания стоит в 10 раз дешевле Вашей сберегайки.. Это раз.. Два. Я ее поменял, когда СВЕТИТЬ перестала. А Вы? Когда сдохла совсем или когда светить стала на 20% меньше? (Как положено по стандартам).. А чем измеряли, что стала светить меньше.

или в деньгах примерно 1200-1500 р. в зависимости от тарифов
А вот эта экономия в рублях-практически вызов и провокация для меня. :-) :-) :-)
Моя мама платит в двушке 52 метра около 420 рублей за свет ПРИ ЛЮБЫХ ЛАМПАХ В ДОМЕ.
тариф называется «безлимитный».
И она НИЧЕГО не наэкономит от сберегаек.

Единсвтенная сфера, это «провода говно/вешать линейные лампы лень». Вот тут я понимаю. Да..Приходится за лень платить..
но как ГЛОБАЛЬНАЯ замена.Увольте. Не тянут сберегайки.

Что значит фраза

15 Вт-ная лампа светит как лампа накаливания 75 Вт
?
Сберегаек миллион.. Цено от 56 рублей до 300.. И все подчиняются этому закону?
Ну допустим даже и все. Где написано, кроме как на коробке?
Посмотрите спект светимости ламп. 15 ваттная сберегайка светиткак 75 ТОЛЬКО на одной частоте. А вот накаливания свои 75 светит ВО ВСЕМ своем спектре.

Так что:
1.Экономия в процессе использования? Для этого есть более дешевые при покупке линейные лампы.. Или ДНАТ(или как там его..почитайте на городе мастеров ветку «время собирать камни», там ТС описывает как он дом строил ну и есть подсчет стоимости ламп и их эксплуатации. )..
2.качество света? Для этого есть галогенки.. «вкуснее» никто не светит.
кроме того «моргают», «подсвечиваются» и прочими артефактами страдают почти все газоразрядные лампы..С какими то ПРА больше, с какими то-меньше.
3.Экономия при покпке? Чем не угодили лампы ильича?
4. Старая проводка. ЛЕНЬ менять патроны/арматуру, в доме живет бабушка 80 лет-ей по барабану какой спектр-глаза уже «кончились», беречь нечего. Вот тогда да. Это сфера приминения сберегаек.

Повышение яркости потолочного светильника (50Вт LED)

Эксплуатация в моей малогабаритной квартире потолочных светильников плафонного типа показал их один существенный недостаток: недостаточная освещенность в помещении. Это связано в основном с небольшими размерами плафона и поглощением света при его прохождении через матовое стекло плафона.

Небольшие размеры светильника и требования по охлаждению не позволяют установить мощные лампы (как накаливания, так и компактные флюоресцентные или светодиодные) с цоколем типа E27.

В результате требования моей жены решить проблему было реализовано решение на базе светодиодов мощностью 50Вт (по светимости приблизительно соответствует 3 стандартным лампочкам накаливания мощностью 100Вт).

Перечень необходимых материалов (Bill of materials — стоимость без потолочного светильника около 60$):

  • Светодиод 50Вт
  • Драйвер (блок питания) для светодиода
  • Алюминиевый радиатор
  • Крепеж (винты M3)
  • Светильник плафонного типа
  • Термопаста

Перечень инструментов:

  • Паяльник
  • Шуруповерт
  • Набор для нарезания резьбы M3
  • Бесконтактный (инфракрасный) термометр

Шаг 1 (сборка светильника и установка светодиода)


Убираем из светильника все внутренности. В центре металлической основы светильника крепим алюминиевый радиатор и драйвер для светодиода. Для этого размечаем и сверлим необходимые отверстия (3-4 шт. для радиатора и 2 шт. для драйвера). Затем намечаем и сверлим соответствующие отверстия в радиаторе. Нарезаем резьбу под винты M3 в радиаторе.
Для установки светодиода на радиатор размечаем, сверлим и нарезаем резьбу M3 на радиаторе. Прежде чем закрепить светодиод на радиаторе необходимо на радиатор нанести термопасту.
Припаиваем, соблюдая полярность, блок питания к светодиоду.

Шаг 2 (тестирование)

Основной задачей при тестировании решения было убедиться, что температурный режим светодиода во время длительной эксплуатации находится в допустимых пределах. Это было реализовано при помощи бесконтактного термометра.

Результаты

Теперь можно монтировать готовый светильник на потолок и подключать к электросети.


Основные преимущества:

  • Световой поток: 4500-5000Лм (непревзойденное значение для подобных светильников)
  • Низкое энергопотребление по сравнению с тремя 100Вт лампами накаливания
  • Пассивное охлаждение — нет вентилляторов, нет шума, нет дополнительных блоков питания для вентилляторов
  • Длительный срок эксплуатации (мои уже работают в течение полугода и надеюсь будут работать еще дольше)
  • Используется уже имеющийся корпус светильника (меняется только начинка)
  • Возможности по совершенствованию (управление яркостью, цветом и др.)
Читайте также  Как правильно зашпаклевать стену перед поклейкой обоев?

Вся правда о регулировке яркости светодиодных ламп: диммеры, драйверы и теория

Регулировка яркости источников света применяется, для создания комфортной освещенности помещения или рабочего места. Регулировка яркости возможна устройство нескольких цепей, которые включаются отдельными выключателями. В таком случае вы получите ступенчатое изменение освещенности, а также отдельные светящиеся и выключенные лампы, что может вызвать неудобства.

Стильные и актуальные дизайнерские решения включают в себя плавную регулировку общей освещенности при условии свечения всех ламп. Это позволяет создать как интимную обстановку для отдыха, так и яркую для торжеств или работы с мелкими деталями.

Ранее, когда основными источниками света были лампы накаливания и точечные светильники с галогенными лампами проблем с регулировкой не возникало. Использовался обычный 220В диммер на симисторе (или тиристорах). Который обычно был в виде выключателя, с поворотной ручкой вместо клавиш.

С приходом энергосберегающих (компактных люминесцентных ламп), а потом и светодиодных такой подход стал невозможен. В последнее же время подавляющее большинство источников света – это светодиодные светильники и лампочки, а лампы накаливания запрещены для использования в осветительных целях во многих странах.

Занятно то, что на упаковке от отечественных ламп накаливания сейчас указывают что-то вроде: «Электрический теплоизлучатель».

В этой статье вы узнаете о принципе регулирования яркости светодиодов, а также о том, как это выглядит на практике.

Содержание статьи

Теория

Любой полупроводниковый диод – это электронный прибор, который пропускает ток в одном направлении. При этом протекание тока не имеет линейно зависимости от приложенного напряжения, скорее она напоминает ветвь параболы. Это значит, что когда вы к светодиоду приложите малое напряжение – ток протекать не будет.

Ток через него протечет только в том случае, когда напряжение на диоде превысит пороговое значение. Для обычных выпрямительных диодов оно лежит в пределах от 0.3В до 0.8В в зависимости от материала из которого сделан диод. Кремниевые диоды берут на себя около 0.7В, германиевые 0.3В. Диоды Шоттки порядка 0.3В.

Светодиод не стал исключением. Пороговое напряжение белого светодиода около 3В, вообще оно зависит от полупроводника из которого он сделан, от этого зависит и цвет его свечения. Так, на красном светодиоде напряжение около 1.7 В. При достижении этого напряжения начнет протекать ток, и светодиод начнет светиться. Ниже вы видите вольтамперную характеристику светодиода.

Яркость свечения светодиода зависит от силы тока через него. Это отражено на графике ниже.

Яркость идеального теоретического светодиода линейно зависит от тока, но в реальности дела несколько отличаются. Это связано с дифференциальным сопротивлением диода и его тепловыми потерями.

Светодиод – прибор, который питается током, а не напряжением. Соответственно, для регулировки его яркости нужно изменять силу тока.

Разумеется, что сила тока зависит от приложенного напряжения, но как вы можете судить из первого графика, даже незначительное изменение напряжения влечет за собой несоизмеримое увеличение тока.

Поэтому регулирование яркости с помощью простого реостата – занятие бесполезное. В такой схеме, при уменьшении сопротивления реостата светодиод внезапно загорится, а после его яркость незначительно возрастет, далее, при чрезмерном приложенном напряжении, он начнет сильно греется и выйдет из строя.

Отсюда выходит задание: Регулировать ток при определенном значении напряжения с незначительным его изменением.

Способы регулирования яркости светодиодов: линейные «аналоговые» регуляторы

Первое что приходит в голову это использовать биполярный транзистор, ведь его выходной ток (коллектора) зависит от входного тока (базы), включенного по схеме общего коллектора. Мы уже рассматривали их работу в большой статье о биполярных транзисторах.

Вы изменяете ток базы изменяя падение напряжения на переходе эмиттер-база с помощью потенциометра R2, резисторы R1 и R3 нужны для ограничения тока при максимально открытом транзисторе рассчитываются исходя из формулы:

R=(Uпитания-Uпадения на светодиодах-Uпадения на транзисторе)/Iсвет.ном.

Эту схему я проверял, она неплохо регулирует ток через светодиоды и яркость свечения, но заметна некоторая ступенчатость на определенных положениях потенциометра, возможно это связано с тем, что потенциометр был логарифмическим, а возможно из-за того что любой pn-переход транзистора это тот же диод с такой же ВАХ.

Лучше для этой задачи подойдет схема стабилизатора тока на регулируемом стабилизаторе LM317, хотя её чаще применяют в роли стабилизатора напряжения.

Её можно и использовать для получения фиксированного тока при постоянном напряжении. Это особенно полезно при подключении светодиодов к бортовой сети автомобиля, где напряжение в сети при заглушенном двигателе около 11.7-12В, а при заведенном доходит до 14.7В, разница более чем в 10%. Также отлично работает и при питании от блока питания.

Расчёт выходного тока достаточно прост:

Получается достаточно компактное решение:

Этот способ не отличается высоким КПД, он зависит от разницы напряжений между входом стабилизатора и его выходом. Всё напряжение «сгорает» на LM-ке. Потери мощности здесь определяются по формуле:

Чтобы повысить эффективность работы регулятора, нужен кардинально другой подход – импульсный регулятор или ШИМ-регулятор.

Способы регулирования яркости: ШИМ-регулировка

ШИМ расшифровывается, как «широтно-импульсная модуляция». В её основе лежит включение и выключение питания нагрузки на высокой скорости. Таким образом, мы получаем изменение тока через светодиод, поскольку каждый раз на него подается полное напряжение, необходимое для его открытия. Он быстро включается и отключается на полную яркость, но из-за инерционности зрения мы этого не замечаем и это выглядит как снижение яркости.

При таком подходе источник света может выдавать пульсации, не рекомендуется использовать источники света с пульсациями более 10%. Подробные значения для каждого вида помещений описаны в СНИП-23-05-95 (или 2010).

Работа под пульсирующим светом вызывает повышенную утомляемость, головные боли, а также может вызвать стробоскопический эффект, когда вращающиеся детали кажутся неподвижными. Это недопустимо при работе на токарных станках, с дрелями и прочим.

Схем и вариантов исполнения ШИМ-регуляторов великое множество, поэтому все их перечислять бессмысленно. Простейший вариант – это собрать ШИМ-контроллер на базе микросхемы-таймера NE555. Это популярная микросхема. Ниже вы видите схему такого светодиодного диммера:

А вот фактически это одна и та же схема, разница в том, что здесь исключен силовой транзистор и она подходит для регулировки 1-2 маломощных светодиодов с током в пару десятков миллиампер. Также из неё исключен стабилизатор напряжения для 555-микросхемы.

Подробнее про широтно-импульсную модуляцию:

Как регулировать яркость светодиодных ламп на 220В

Ответ на этот вопрос простой: обычные светодиодные лампы практически не регулируются – т.е. никак. Для этого продаются специальные диммируемые светодиодные лампы, об этом написано на упаковке или нарисован значок диммера.

Пожалуй, самый широкий модельный ряд диммируемых светодиодных ламп представлен у фирмы GAUSS – разных форм, исполнений и цоколей.

Устройство диммируемых светодиодных ламп:

Почему нельзя диммировать светодиодные лампы 220В

Дело в том, что схема питания обычных светодиодных ламп построена либо на базе балластного (конденсаторного) блока питания. Либо на схеме простейшего импульсного понижающего преобразователя первого рода. 220В диммеры в свою очередь просто регулируют действующее значение напряжения.

Различают такие диммеры по фронту работы:

1. Диммеры срезающие передний фронт полуволны (leading edge). Именно такие схемы чаще всего встречаются в бытовых регуляторах. Вот график их выходного напряжения:

2. Диммеры срезающие задний фронт полуволны (Falling Edge). Различные источники утверждают, что такие регуляторы лучше работают как с обычными, так и с диммируемыми светодиодными лампами. Но встречаются они гораздо реже.

Обычные светодиодные лампы практически не будут изменять яркость с таким диммером, к тому же это может ускорить их выход из строя. Эффект такой же, как и в схеме с реостатом, приведенной в предыдущем разделе статьи.

Стоит отметить, что большинство дешевых регулируемых LED-ламп ведут себя точно также, как и обычные, а стоят дороже.

Регулировка яркости светодиодных ламп – рациональное решение 12В

Светодиодные лампы на 12В широко распространены в цоколях для точечных светильников, например G4, GX57, G5.3 и другие. Дело в том, что зачастую в этих лампах отсутствует схема питания как таковая. Хотя в некоторых установлен на входе диодный мост и фильтрующий конденсатор, но это не влияет на возможность регулирования.

Это значит, что можно регулировать такие лампочки с помощью ШИМ-регулятора.

Таким же образом, как и регулируют яркость LED-ленты. Простейший вариант регулятора, вот такой вот на проводках, в магазинах они обычно называются как: «12-24В диммер для светодиодной ленты».

Они выдерживают, в зависимости от модели, порядка 10 Ампер. Если вам нужно использовать в красивой форме, т.е. встроить вместо обычного выключателя, то в продаже можно найти такие сенсорные 12В диммеры, или варианты с вращающейся ручкой.

Вот пример использования такого решения:

Ранее применялись галогеновые лампы на 12В их питали от электронных трансформаторов, и это было отличным решением. 12 вольт – это безопасное напряжение. Чтобы запитать эти лампы на 12В электронный трансформатор не подойдет, нужен блок питания для светодиодных лент. В принципе, переделка освещения с галогеновых на светодиодные лампы в этом и заключается.

Заключение

Самым разумным решением регулирования яркости светодиодного освещения является использовании 12В ламп или светодиодных лент. При понижении яркости возможно мерцание света, для этого можно попробовать использовать другой драйвер, а если вы делаете шим-регулятор своими руками – увеличить частоту ШИМ.

Любите умные гаджеты и DIY? Станьте специалистом в сфере Internet of Things и создайте сеть умных гаджетов!

Записывайтесь в онлайн-университет от GeekBrains:

Изучить C, механизмы отладки и программирования микроконтроллеров;

Получить опыт работы с реальными проектами, в команде и самостоятельно;

Получить удостоверение и сертификат, подтверждающие полученные знания.

Starter box для первых экспериментов в подарок!

После прохождения курса в вашем портфолио будет: метостанция с функцией часов и встроенной игрой, распределенная сеть устройств, устройства регулирования температуры (ПИД-регулятор), устройство контроля влажности воздуха, система умного полива растений, устройство контроля протечки воды.

Вы получите диплом о профессиональной переподготовке и электронный сертификат, которые можно добавить в портфолио и показать работодателю.

Что такое и какие бывают люминесцентные лампы дневного света

Что такое люминесцентные лампы

Вся планета давно уже обеспокоена вопросом экономии электроэнергии. Обычные лампы накаливания уже можно признать морально устаревшими. Низкий КПД, а об энергосбережении вопрос можно и не поднимать. При их работе экономии электроэнергии просто не существует. Поэтому одним из вариантом будут газоразрядные излучатели. Они созданы в России под руководством С.И. Вавилова в 1936 году.

Читайте также  Межкомнатные двери ПВХ отличия от ламината

Лампы люминесцентные (газоразрядные) — это колба с парой электродов. Им можно придать любую форму. При подаче напряжения между электродами начинается эмиссия электронов (тлеющий разряд), создающая излучение света. Свет этот мы не можем видеть. Спектр в ультрафиолетовом диапазоне. Чтобы мы могли получить видимый свет (длина волны должна быть в пределах видимого нами спектра) внутреннюю поверхность колбы покрывается веществом, которое может излучать видимый свет – люминофором. При разряде люминофор начинает светиться. Герметичная колба заполнена инертным газом и парами ртути. Ее наличие необходимо для тлеющего разряда. Жидкий металл его усиливает. Инертный газ безвреден для человека, так как он не вступает ни в какие химические реакции. Но, ртуть – метал опасный для человека. Поэтому возникают проблемы утилизации и вопросы о том, как избежать ртутного заражения.

Принцип работы и устойство ламп

Показатели спектральной цветопередачи существенно выше, чем у раскаленной вольфрамовой нити. Их свет дает натуральные оттенки, для глаз такое освещение более полезно, а глаза устают меньше.

Условно выделено три типа газоразрядных источников света – низкого (не более 0,01 МПа), высокого (0,1 МПа до 1 МПа) и сверхвысокого давления (более 1МПа). Они имеют значительные различия в конструкции.

При подаче напряжения электроды (катоды) разогреваются, между ними возникает тлеющий разряд, который вызывает свечение люминофорного покрытия.

Для создание ультрафиолетового излучения применяется газоразрядные источники . Их отличие состоит лишь в том, что применяется кварцевое стекло для изготовления колбы. Люминофорное покрытие отсутствует.

Обычное стекло его не пропускает. Такие приборы применяются часто в соляриях и для обеззараживания помещений.

Как подключить люминесцентную лампу

В традиционной схеме всего три элемента:

  1. Сам люминесцентный источник света,
  2. Стартер,
  3. Дроссель.

Дроссель представляет собой обычную катушку индуктивности с наборным сердечником из пластин. Стартер – устройство, состоящее из малогабаритной неоновой лампы и конденсатора. Внутри ее колбы находятся подвижные биметаллические контакты. В момент подачи напряжения между биметаллическими контактами стартера возникает разряд, его электроды изменяют свою геометрию и замыкают цепь. Дроссель играет роль балласта. Электроды источника света прогреваются, стартер отключается, возникает тлеющий разряд, вызывающий свечение люминофора, нанесенного на внутреннюю сторону колбы. Согласно ГОСТам, схема должна включиться в течение максимум 10 секунд.

Для включения двух ламп не нужно дублировать схему. Можно использовать только один дроссель.

Обе этих схемы можно дополнить конденсатором, включенным параллельно к источнику питания. Это улучшит режим. В первой схеме параметры мощности источника света, дросселя, стартера должны совпадать. Во второй схеме параметры дросселя должны быть равны сумме мощностей двух ламп, а параметры стартеров должны соответствовать мощности каждой из ламп.

Выбор конденсатора осуществляется исходя из номинала мощности ЛЛ. Конденсатор в таком источнике света служит для компенсации реактивной мощности, и при отсутствии её учёта как бы не обязателен. Есть — хорошо, нет — ничего страшного. Не редко, при перепадах напряжения или некачественном конденсаторе происходит его возгорание.

Люминесцентные лампы (ЛЛ)

Мощность лампы, Вт

Параллельно включенный конденсатор 250 В, мкФ

Существует и так называемая схема холодного старта. Она позволяет запустить даже лампу со сгоревшими электродами. Кроме того, схема с умножителем напряжения увеличивает период эксплуатации источника света.

Этот вариант несколько сложнее и применяется при мощностях не более 40 Вт. Здесь лампа питается постоянным током и включение происходит практически мгновенно, так как выпрямленное напряжение суммируется. Довольно быстро ртуть будет скапливаться в районе одного из электродов, при этом яркость падает. В этом случае достаточно поменять полярность. Конденсаторы С1 и С2 должны иметь напряжение порядка 900 В. А С3 и С4 – от 1000 В. Обычно применяют слюдяные конденсаторы. На электроды прикладывается напряжение порядка 900 Вольт. Со временем люминофор конечно же выгорит, и лампа будет подлежать замене и утилизации. Эта хороша тем, что позволят применять лампы с электродами, находящимися в обрыве.

Существуют и полностью готовые решения – ЭПРА. Это полностью полупроводниковое устройство, которое пришло на смену электромагнитной классике.

Собрать готовый светильник с ним очень просто.

На входные клеммы устройства подается напряжение питания. Выходные клеммы предназначены для непосредственного подключения лампы.

Достоинства электронного пуско-регулирующего аппарата:

  • Простота подключения.
  • Повышает срок эксплуатации лампы.
  • Снижает время включения лампы.
  • Отсутствует мерцание при запуске.
  • Долговечность.

Подробнее о ЭПРА вы можите прочитать — тут

Осветители на лампах высокого давления имеют такую схему.

Дроссель выполняет роль балластного устройства. Предохранитель защищает лампу и дроссель от скачка напряжения.

Как проверить люминесцентную лампу

Неисправности могут визуально проявляться таким образом.

  • Лампа не зажигается совсем.
  • Наблюдается мерцание при работе.
  • Мерцание перед выходом на рабочий режим.
  • Гудение.
  • Мерцание при горении.

Во время эксплуатации газоразрядные лампы могу потерять работоспособность. При сборке осветительного прибора на основе люминесцентных ламп иногда источник света желательно проверить до установки.

Первоначально требуется провести осмотр на наличие повреждений. Если колба имеет повреждения, то использовать такую лампу нельзя. То же самое касается и сеточки трещин. Такая колба во время работы однозначно разрушится, а ртуть может привести к заражению помещения.

Вторым моментом следует осмотреть колбу в районе расположения электродов, там не должно быть потемнений на внутренней стороне.

Обратимся к устройству самой лампы. С двух сторон у нее размещены электроды, они делаются из вольфрама, так как это тугоплавкий металл. Для увеличения срока службы эти электроды покрываются щелочным соединением. Это способствует облегчению зажигания тлеющего разряда и защищает электроды. Часты включения и выключения влекут за собой частое нагревание и остывание защитного покрытия. Таким образом со временем оно просто отслаивается, образуются незащищенные участки на вольфрамовом электроде. В момент запуска вольфрамовая нить разогревается неравномерно. Открытые участки разогреваются сильнее происходит сначала точечное выгорание, со временем произойдёт разрушение электрода. О начале выгорания и свидетельствует такое потемнение. Это — щелочные соединения, которые осаждаются на люминофорном слое. Но даже если электрод находится в обрыве, а колба лампы цела и люминофор не обсыпался, то лампу еще возможно какое-то время использовать. При этом применяется схема умножителя.

Если на контактах электродной нити, либо по краям самой газоразрядной лампы видно оранжевое свечение, при этом освещение не включается, то это говорит о разгерметизации колбы, внутри уже присутствует воздух.

Довольно часто причина отсутствия освещения банальна: отсутствие контакта. Дело в том, что контактные пластины и контактные штырьки для подключения электродов окисляются. Иногда они могут просто быть ослаблены. Восстанавливается это достаточно быстро, их следует почистить при помощи мелкозернистой наждачки, либо жидкости на основе спирта. Отлично подходит для этих целей изопропиловый спирт (он же изопропанол). Также не произойдет розжига при низких температурах (менее минус 50 градусов Цельсия) и при скачках напряжения свыше семи процентов.

Целостность электродов можно проверить еще и мультиметром. Режим прозвонки (значок диода на приборе). В случае целостности контактов, Вы услышите писк, как при замыкании щупов. Можно воспользоваться режимом омметра, прибор должен показать сопротивление 3-16 Ом. В случае индикации бесконечного сопротивления электрод находится в обрыве и в традиционных схемах (также как и с ЭПРА) использование принципиально невозможно.

При использовании классической схемы со стартером и дросселем, лампу, у которой хотя бы один из электродов находится в обрыве зажечь не удастся. Если балластный дроссель находится в обрыве, то лампа также не загорится. Исправный дроссель должен обладать сопротивлением 60 Ом, плюс-минус 5 Ом. Вышедший из строя дроссель можно определить «на глаз» по косвенным признакам: характерный запах, пятна.

Типы цоколей ламп дневного света

Вне зависимости от конструкции лампы, она в любом случае будет оборудована цокольными элементами. Это обязательный элемент. Они служат для подключения и подачи электрического тока на электроды осветительного прибора. Цоколь предназначен для надежного крепления и обеспечения контакта. При покупке обязательно надо обратить внимание на тип цоколя, в противном случае просто не удастся установить лампу. Цоколь и патрон обязательно должны взаимно соответствовать.

Классифицировать их можно на две большие категории: резьбовые и штыревые. В последнее время резьбовые имеют более широкое распространение. Их можно назвать классикой. В быту они используются без каких-либо переделок патрона, т.е. люминесцентную лампу с цоколем Е14 и Е27 можно применить вместо обычных ламп накаливания. Основными техническими показателями являются диаметр и расстояние между витками.

Штыревые цоколи люминесцентных ламп расположены как правило у торцов источника света. Это могут быть и прямые, и U-образные лампы.

Маркировка и технические характеристики

Напряжение в сети питания переменного тока в разных странах различается. К примеру, в странах бывшего СССР принято значение 220 Вольт, в США, Японии и других странах – 110 Вольт.

У нас востребованы осветительные приборы с цоколями Е14, Е27, Е40. Обычно марк ировка осуществляется в формате Ехх. Буква «Е» — общепринятая, от фамилии изобрет ателя Эдисона (Edison). А хх – это цифры, означающие диаметр в мм.

Е14 – самый маленький из упомянутых. Обычно для небольших лампочек в виде свечи. Может применяться для подсветки и маленьких светильников.

Е27 – основной для нашей страны. Сейчас он применяется и для ламп накаливания, энергосберегающих и светодиодных.

Е40 – в быту практически не встречаются и предназначены для мощных осветителей. В основном он принят на производственных предприятиях, где света должно быть много. Или, например, уличное освещение.

Есть еще и Е10, но он применяется для низковольтных ламп накаливания, например может применяться в елочных гирляндах. Лампы с таким цоколем не применяются для освещения, только для декоративных целей.

На лампах со штыревым цоколем маркировка в обязательном порядке содержит латинскую букву G. После идут цифры, которые означают дистанцию между центрами штырьков в миллиметрах. Перед цифрами может дополнительно размещаться одна из букв U, X, Y, Z.

Существует российская и международная маркировка осветительных приборов.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: