Плавное включение и выключение светодиодов

Содержание

Основа основ плавного включения

Давайте начнем с элементарных вещей и вспомним, что такое RC – цепь и как она связана с плавным розжигом и затуханием светодиода. Посмотрите на схему.

В ее состав входит всего три компонента:

R – резистор;
C – конденсатор;
HL1 – подсветка (светодиод).

Два первых компонента и составляют RC – цепь (произведение сопротивления и емкости). От увеличения сопротивления R и емкости конденсатора C увеличивается время розжига LED. При уменьшении, наоборот.

Мы не будем углубляться в основы электроники и рассматривать, как протекают физические процессы (точнее ток) в данной схеме. Достаточно знать, что она лежит в основе работы всех устройств плавного розжига и затухания.

Рассмотренный принцип RC – задержки лежит в основе всех решений плавного включения и выключения светодиодов.

Дневные ходовые огни своими руками: схема

По требованиям дневные огни должны автоматически включаться вместе с запуском двигателя. Производить их включение и выключение надо без помощи дополнительного инструмента (то есть непосредственно из салона автомобиля).

Для этого ДХО коммутируется в блок подачи напряжения на центральные фары. Наиболее распространенной законной схемой установки является схема подключения, при которой дневные огни включаются вместе с фарами.

Следует помнить, что установка ДХО своими руками должна придерживаться требований ГОСТ Р 41.48-2004, которые обязывают всякое изменение в описании доводить до сведения Органа по сертификации.

Этот орган может вынести два вердикта:

прийти к заключению, что транспортное средство соответствует стандартным требованиям и изменения, которые внесли, не окажут отрицательного влияния
запросить дополнительный протокол лаборатории, которая уполномочена проводить испытания

Плавное включение и выключение нагрузки

Наверное многим хотелось добавить в свое авто что-то новое, сегодня я расскажу как сделать это без особых затрат и технических изменений в конструкции автомобиля. Устройство которое я сегодня хочу вам представить это не большая схема регулировки запуска и выключения нагрузки, в нашем случае осветительных приборов, освещения салона, подсветки приборной панели и т.д. Наше устройство позволит плавно включать и выключать любую из перечисленных нагрузок. Согласитесь куда приятнее когда при включении зажигания мы видим не резкое включение подсветки приборной панели, а плавный розжиг. То же можно сказать и о освещении салона и осветительных приборах.От слов перейдем к делу и перед тем как начать сборку предлагаю ознакомиться со схемой:

Для начала расскажу о том как она подключается. К VCC+ нам необходимо подвести постоянные 12 В от аккумулятора которые и будут питать нашу нагрузку. К REM мы подключаем те 12 В которые появляются после включения зажигания, именно они и будут инициировать розжиг и по их исчезновению схема будет гасить освещение. Соответственно к контактам LED+ LED- мы подключаем нашу нагрузку (в моем случае светодиоды) В качестве транзистора Т1 я использовал BC817 (аналог КТ503В) в качестве Т2 я взял IRF9540S. Если вы захотите увеличить время розжига вам необходимо увеличить номинал R2, для уменьшения соответственно понизить. Для управления временем гашения аналогичную операцию необходимо проделать с резистором R3. Теперь можно переходить к сборке. Для уменьшения размеров устройства я использовал поверхностный монтаж. Вот весь набор элементов, которые мне понадобились:

Платы были изготовлены по «ЛУТ» технологии из одностороннего текстолита.

Вот такое компактное устройство способное добавить эстетичности нашему автомобилю мы получили в итоге.

Расходы:1. Резисторы 0,25 рубшт. х4 = 1 Руб2. BC817 = 3 руб.3. IRF9540S = 35 руб4. Конденсатор 8 руб 5. Клеммы 21,5

Итог: Всего за 70 руб. мы получаем довольно интересное устройство. P. S. Видео с работой устройства:

Схемы

Так как устройство плавного включения ламп накаливания и галогенных ламп не представляет особой сложности с точки зрения схемотехники, его можно собрать своими руками. Процесс сборки может быть осуществлен:

навесным монтажом;
на макетной плате;
на печатной плате.

И зависит от ваших навыков и возможностей самым надежным будет вариант на печатной плате, от навесного монтажа в этом случае лучше держаться подальше, если вы не владеете особенностями такого монтажа в цепях 220 В.

Плавное включение ламп 220 В: схема на тиристоре

Схема первая представлена на рисунке ниже. Основным ее функциональным элементом является тиристор, включенный в плечах диодного моста. Номиналы всех элементов подписаны. Если использовать ее в качестве плавного розжига для торшера, настольной лампы или другого переносного светильника – удобно заключить ее в корпус, подойдет распредкоробка для наружного монтажа. На выходе установить розетку для подключения светильника. По сути – это обычный диммер, и плавного пуска как такового здесь нет. Вы просто поворачиваете ручку потенциометра, плавно увеличивая напряжение на лампе. Кстати, такая приставка подойдет и для регулировки мощности паяльника или других электроприборов (плиты, коллекторного двигателя и т. д.).

Плавное включение ламп 220 В: схема на симисторе

Можно уменьшить количество деталей и собрать такую же схему, которая установлена в фирменные блоки защиты. Она изображена на рисунке ниже.

Чем больше постоянная времени R2С1 цепочки, тем дольше происходит розжиг

Для увеличения времени нужно увеличить емкость C1, обратите внимание – это полярный или электролитический конденсатор. Конденсатор C2 должен выдерживать напряжение не менее 400 В – это неполярный конденсатор

Чтобы увеличить мощность подключенных ламп – измените симистор VS1 на любой подходящий по току к вашей нагрузке.

Дроссель L1 – это фильтрующий элемент, он нужен для уменьшения помех в сети от включения симистора. Его использовать необязательно, на работу схемы не влияет.

Когда включается SA1 (выключатель), ток начинает течь через лампу, дроссель и конденсатор С2. За счет реактивного сопротивления конденсатора, ток через лампу течет маленький. Когда напряжение до которого зарядится С1 достигнет порога открытия симистора – ток потечет через него, лампа включится в полный накал.

Плавное включение ламп 220 В: схема на ИМС КР1182ПМ1

Есть вариант и плавного включения с помощью микросхемы КР1182ПМ1, она обеспечивает плавный пуск ламп и другой нагрузки мощностью до 150 Вт. Подробное описание этой микросхемы вы найдете здесь:

а ниже изображена схема устройства, она предельно проста:

Или вот ее модернизированный вариант для включения мощной нагрузки:

Дополнительно установлен тиристор BTA 16–600, он рассчитан на ток до 16 А и напряжение до 600 В, это видно из маркировки, но можно взять и любой другой. Таким образом, вы можете включать нагрузку мощностью до 3,5 кВт.

Плавное включение и выключение светодиодов: схемы розжига

В некоторых случаях требуется реализовать схему плавного включения или выключения светодиода (LED). Особенно востребовано данное решение в организации дизайнерских решениях.

Для осуществления задуманного есть два пути решения. Первый – покупка готового блока розжига в магазине. Второй – изготовление блока своими руками.

В рамках статьи выясним, почему стоит прибегнуть ко второму варианту, а также разберем самые популярные схемы.

Покупать или делать самому?

Если нужно срочно или нет желания и времени собирать блок плавного включения светодиодов своими руками, то можно и купить готовое устройство в магазине. Единственный минус – цена. Стоимость некоторых изделий, в зависимости от параметров и производителя, может превышать в несколько раз себестоимости устройства сделанного своими руками.

Если есть время и особенно желание, то стоит обратить внимание на давно разработанные и проверенные временем схемы плавного включения и выключения светодиодов

Что нужно

Для того, чтобы собрать схему плавного розжига светодиодов в первую очередь потребуется небольшой набор радиолюбителя, как навыков, так и инструментов:

паяльник и припой;
текстолит для платы;
корпус будущего устройства;
набор полупроводниковых приборов (резисторы, транзисторы, конденсаторы, светодиоды, диоды и т.д.);
желание и время;

Как видно из списка, ничего особенного и сложного не требуется.

Основа основ плавного включения

В ее состав входит всего три компонента:

R – резистор;
C – конденсатор;
HL1 – подсветка (светодиод).

Схемы плавного включения и выключения светодиодов

Разбирать громоздкие схемы не имеет смысла, т.к. для решения большинства задач справляются простые устройства, работающие на элементарных схемах. Рассмотрим одну из таких схем плавного включения и выключения светодиодов. Несмотря на простоту, она имеет ряд плюсов, высокую надежность и низкую себестоимость.

Состоит из следующих деталей:

VT1 – полевой транзистор IRF540;
C1 – конденсатор емкостью 220 mF и напряжением 16V;
R1, R2, R3 – резисторы номиналом 10, 22, 40 kOm соответственно;
LED – светодиод.

Работает от напряжения 12 Вольт по следующему алгоритму:

При включении схемы в цепь питания через R2 протекает ток.
В это время C1 набирает емкость (заряжается), что обеспечивает постепенное открытие полевика VT
Возрастающий ток на затворе (вывод 1) протекает через R1, и заставляет постепенно открываться сток полевика VT
Ток уходит на исток все того же полевика VT1 и далее на LED.
Светодиод постепенно усиливает излучение света.

Плавное включение и выключение светодиодов

В данной статье будет рассмотрено несколько вариантов схем реализации идеи плавного включения и выключения светодиодов подсветки панели приборов, салонного света, а в некоторых случаях и более мощных потребителей – габаритов, ближнего света и им подобных. Если у вас панель приборов подсвечивается с помощью светодиодов, при включении габаритов подсветка приборов и кнопок на панели будет зажигаться плавно, что выглядит достаточно эффектно. То же можно сказать и про освещение салона, которое будет плавно загораться, и плавно же затухать после закрытия дверей автомобиля. В общем, неплохой такой вариант тюнинга подсветки :).

Схема управления плавным включением и выключением нагрузки, управляемая плюсом.

Данную схему можно использовать для плавного включения светодиодной подсветки приборной панели автомобиля.

Эту схему можно использовать и для плавного розжига стандартных ламп накаливания со спиралями небольшой мощности. При этом транзистор необходимо разместить на радиаторе с площадью рассеивания около 50 кв. см.

Схема работает следующим образом. Управляющий сигнал поступает через диоды 1N4148 при подаче напряжения на «плюс» при включении габаритных огней и зажигания. При включении любого из них подается ток через резистор 4,7 кОм на базу транзистора КТ503. При этом транзистор открывается, и через него и резистор 120 кОм начинает заряжаться конденсатор. Напряжение на конденсаторе плавно растет, и далее через резистор 10 кОм поступает на вход полевого транзистора IRF9540. Транзистор постепенно открывается, плавно увеличивая напряжение на выходе схемы. При снятии управляющего напряжения транзистор КТ503 закрывается. Конденсатор разряжается на вход полевого транзистора IRF9540 через резистор 51 кОм. После окончания процесса разряда конденсатора схема перестает потреблять ток и переходит в режим ожидания. Потребляемый ток в этом режиме незначителен. При необходимости, изменить время розжига и затухания управляемого элемента (светодиоды или лампы) можно подбором номиналов сопротивлений и емкости конденсатора 220 мкФ.

При правильной сборке и исправных деталях этой схеме не нужны дополнительные настройки.

Вот вариант печатной платы для размещения деталей данной схемы:

Схема плавного включения и выключения светодиодов.

Данная схема позволяет плавно включать – выключать светодиоды, а также уменьшать яркость подсветки при включении габаритов. Последняя функция может быть полезна в случае чрезмерно яркой подсветки, когда в темноте подсветка приборов начинает слепить и отвлекать водителя.

В схеме используется транзистор KT827. Переменное сопротивление R2 служит для установки яркости свечения подсветки в режиме включенных габаритов. Подбором емкости конденсатора можно регулировать время загорания и угасания светодиодов.

Для того что бы реализовать функцию притухания подсветки при включении габаритов, нужно установить сдвоенный выключатель габаритов или использовать реле, которое бы срабатывало при включении габаритов и замыкало контакты выключателя.

Плавное выключение светодиодов.

Простейшая схема для плавного затухания светодиода VD1. Хорошо подойдет для реализации функции плавного угасания салонного света после закрытия дверей.

Диод VD2 подойдет почти любой, ток через него невелик. Полярность диода определяется в соответствии с рисунком.

Конденсатор C1 электролитический, большой емкости, емкость подбираем индивидуально. Чем больше емкость, тем дольше горит светодиод после отключения питания, но не стоит устанавливать конденсатор слишком большой емкости, так как будут обгорать контакты концевиков из-за большой величины зарядного тока конденсатора. К тому же, чем больше емкость — тем массивнее сам конденсатор, могут возникнуть проблемы с его размещением. Рекомендуемая емкость 2200 мкФ. При такой емкости подсветка затухает в течение 3-6 секунд. Конденсатор должен быть рассчитан на напряжение не менее 25В

ВАЖНО! При установке конденсатора соблюдайте полярность! При неправильной полярности подключения электролитический конденсатор может взорваться!

Способы реализации плавного включения

Прежде чем определиться со способами реализации плавного запуска, необходимо выяснить, как работают УВПЛ. Принцип действия приборов этого типа основывается на способности сначала понижать, а затем постепенно повышать напряжение до оптимальной величины. Устройство подключается в разрыв провода между лампой (светильником) и выключателем.

При подаче напряжения его величина повышается за счет схем плавного запуска. Они могут быть собраны на транзисторах, симисторах или тиристорах по схемам ФИР (фазоимпульсный регулятор). Скорость повышения напряжения может варьироваться в пределах нескольких секунд: многое зависит от того, по какой схеме был собран прибор. Мощность нагрузки чаще всего не превышает 1400 Вт.

Блок питания

Блок защиты выступает в роли устройства, обеспечивающего плавное включение. Применение приспособления одновременно с лампой позволяет постепенно понизить напряжение, поступающее к осветительному прибору. Вольфрамовая нить в этом случае не испытывает большой нагрузки, что позволяет продлить ее срок эксплуатации.

По мере того, как электрический ток проходит сквозь блок, напряжение падает (с 220 В до 170 В). Скорость варьируется в пределах 2-4 секунд. Использование блока защиты по назначению приводит к снижению потока света на 50-60%. Устройства Uniel Upb-200W-BL выдерживают до 220 В, поэтому необходимо подключать к ним лампочки такой же мощности.

Устройство можно устанавливать рядом с выключателями или приборами освещения.

Устройство плавного включения

Механизм действия устройства плавного включения ламп накаливания (УПВЛ) такой же, как и у защитных блоков. Прибор имеет весомое преимущество – небольшой размер, поэтому его можно устанавливать в подрозетник (за выключатель), внутри распределительной коробки и потолочной лампы (под колпак). Подключение УПВЛ должно осуществляться последовательно, начиная с соединения прибора к фазному проводнику.

Диммирование

Диммеры обладают способностью регулировать электрический ток, поэтому эти приборы часто устанавливают в жилых помещениях. Устройства меняют яркость света, который дают галогеновые, светодиодные или лампы накаливания.

Реостат или переменный резистор считают простейшим диммером. Прибор был изобретен в 1847 году Кристианом Поггендорфом. С его помощью можно регулировать силу электрического тока и напряжение. Устройство состоит из нескольких деталей:

проводник;
регулятор сопротивления.

Сопротивление меняется плавно. Чтобы уменьшить яркость света, напряжение снижают. В этом случае величины, обозначающие силу тока и сопротивление, будут высокими, что спровоцирует перегрев осветительного прибора.

К диммерам относят также автотрансформаторы. У этих приборов коэффициент полезного действия достаточно высок. Напряжение подается неискаженным, частота оптимальная – не более 50 Гц. Существенный минус автотрансформатора – большой вес. Чтобы управлять ими, человек должен приложить максимум усилий.

Электронный вариант – наиболее простой и доступный прибор, с помощью которого можно контролировать силу тока. Основная деталь компактного устройства – переключатель (ключ), которым управляют тиристорными, симисторными и транзисторными полупроводниками.

Выделяют несколько способов регулирования диммера:

по переднему фронту;
по заднему фронту.

Подающееся на лампы накаливания напряжение можно регулировать обоими способами.

Способы реализации плавного включения

Блок питания

Устройство можно устанавливать рядом с выключателями или приборами освещения.

Устройство плавного включения

Диммирование

проводник;
регулятор сопротивления.

Популярные статьи Кукан

Выделяют несколько способов регулирования диммера:

по переднему фронту;
по заднему фронту.

Подающееся на лампы накаливания напряжение можно регулировать обоими способами.

Схемы плавного включения и выключения светодиодов

Существует два популярных и доступных для самостоятельного изготовления варианта схем плавного розжига для светодиодов:

Простейшая.
С функцией установки периода пуска.

Рассмотрим, из каких элементов они состоят, каков алгоритм их работы и главные особенности.

Простая схема плавного включения выключения светодиодов

Только на первый взгляд схема плавного розжига, представленная ниже, может показаться упрощенной. В действительности она весьма надежна, недорога и отличается множеством преимуществ.

В ее основе лежат следующие комплектующие:

IRF540 – транзистор полевого типа (VT1).
Емкостный конденсатор на 220 мФ, номиналом на 16 вольт (C1).
Цепочка резисторов на 12, 22 и 40 килоОм (R1, R2, R3).
Led-кристалл.

Устройство работает от источника питания постоянного тока на 12 В по следующему принципу:

При запитывании цепи через блок R2 начинает течь ток.
Благодаря этому элемент C1 постепенно заряжается (повышается номинал емкости), что в свою очередь способствует медленному открыванию модуля VT.
Увеличивающийся потенциал на выводе 1 (затворе полевика) провоцирует похождение тока через R1, что способствует постепенному открыванию вывода 2 (стока VT).
Как результат, ток переходит на исток полевого блока и на нагрузку и обеспечивает плавный розжиг светодиода.

Процесс угасания лед-элемента идет по обратному принципу – после снятия питания (размыкания «управляющего плюса»). При этом конденсаторный модуль, постепенно разряжаясь, передает потенциал емкости на блоки R1 и R2. Скорость процесса регламентируется номиналом элемента R3.

Основным элементом в системе плавного розжига для светодиодов является транзистор MOSFET IRF540 полевого n-канального типа (как вариант можно использовать российскую модель КП540).

Остальные компоненты относятся к обвязке и имеют второстепенное значение. Поэтому нелишним будет привести здесь его основные параметры:

Сила тока стока – в пределах 23А.
Значение полярности – n.
Номинал напряжения сток-исток – 100В.

Доработанный вариант с возможностью настройки времени

Нередко возникает необходимость изменения периода плавного розжига светодиодов. Рассмотренная выше схема не дает такой возможности. Поэтому в нее нужно внедрить еще два полупроводниковых компонента — R4 и R5. С их помощью можно задавать параметры сопротивления и тем самым контролировать скорость зажигания диодов.

Приведенные выше версии схем предполагают управление по плюсу, однако в некоторых ситуациях требуется контроль по минусу. В таком случае система будет иметь обратную полярность. Поэтому в ней нужно поставить конденсатор наоборот – чтобы плюсовой заряд шел на транзисторный исток. Кроме того, необходимо заменить и сам транзистор, теперь он должен быть p–канального типа, к примеру, IRF9540N.

Плавное включение и выключение светодиодов

Есть случаи, когда необходимо обеспечить плавное включение светодиодов, применяемых для освещения или подсветки, а в некоторых случаях и выключение. Плавный розжиг может потребоваться по разным причинам.

Во-первых, при мгновенном включении свет сильно «бьет по глазам» и заставляет нас жмуриться и прищуриваться, выжидая, пока глаза привыкнут к новому уровню яркости. Этот эффект связан с инерционностью процесса аккомодации глаза и конечно имеет место не только при включении светодиодов, но и любых других источников света.

Просто в случае со светодиодами он усугубляется тем, что излучающая поверхность очень мала. Если говорить научным языком – источник света имеет очень большую габаритную яркость.

Во-вторых, могут преследоваться чисто эстетические цели: согласитесь плавно загорающийся или гаснущий свет – это красиво. Схема питания светодиодов должна быть усовершенствована должным образом. Рассмотрим два различных способа плавного включения и выключения светодиодов.

Задержка RC-цепью

Первое что должно прийти в голову человеку, знакомому с электротехникой – введение задержки с помощью включения в схему питания светодиодов RC-цепочки: резистора и конденсатора. Схема приведена на рис.1. При подаче напряжения на вход – напряжение на конденсаторе, по мере его заряда, будет нарастать за время приблизительно равное 5τ, где τ=RC – постоянная времени.

То есть, говоря простым языком, время включения света будет определяться произведением емкости конденсатора и сопротивления резистора. Соответственно, чем больше емкость и сопротивление, тем дольше будет происходить розжиг светодиодов. При отключении питания конденсатор будет разряжаться на светодиоды.

Время, в течение которого будет происходить плавное затухание, также будет определяться τ, но в этом случае вместо R в произведение войдет динамическое сопротивление светодиодов. К примеру, конденсатор на 2200 мкФ и резистор на 1 кОм теоретически «растянут» время включения на 2,2 секунды.

Представленная простейшая схема хорошо позволяет понять принцип действия этого метода, но для практической реализации она мало пригодна. Для получения рабочего решения усовершенствуем ее введением нескольких дополнительных элементов (рис.2).

Работает схема следующим образом: при включении питания конденсатор С1 заряжается через резистор R2, транзистор VT1, по мере изменения напряжения на затворе, уменьшает сопротивление своего канала, тем самым увеличивая ток через светодиод. Выключение питания приведет к разряду конденсатора через светодиоды и резистор R1.

Включим «мозги»…

Если схема должна обеспечить большую гибкость и функциональность, например, не меняя «железо» мы хотим получить несколько режимов работы и задавать время розжига и затухания более точно, то самое время включить в схему микроконтроллер и интегральный драйвер LED с входом управления.

Микроконтроллер способен с высокой точностью отсчитывать необходимые интервалы времени и выдавать команды на управляющий вход драйвера в виде ШИМ. Переключение режимов работы можно предусмотреть заранее и вывести для этого соответствующую кнопку. Необходимо только сформулировать – что мы хотим получить и написать соответствующую программу.

В качестве примера можно привести драйвер мощных светодиодов LDD-H, который выпускается с номинальными значениями токов от 300 до 1000 мА и имеет вход ШИМ. Схема включения конкретных драйверов обычно приводится в тех. описании производителя (data sheet).