КНОПОЧНЫЙ РЕГУЛЯТОР ЯРКОСТИ СВЕТОДИОДА

Давно уже лампы накаливания и люминесцентные источники света заменяются более эффективными и энергосберегающими светодиодами. К сожалению, более дешевое и популярное светодиодное освещение характеризуется низким индексом цветопередачи CRI и неприятным мерцанием, отчего глаза устают.

Основные параметры

• регулировка яркости с памятью настроек,
• напряжение питания от 3 до 40 В,
• может работать с типичными светодиодными лентами и силовыми светодиодами в корпусе COB.

Для правильной работы светодиода с индексом цветопередачи CRI> 97 требуется источник питания со схемой регулирования тока, также полезной функцией будет регулировка яркости с помощью настроек в памяти. Эти задачи выполняет предлагаемый модуль, позволяющий регулировать яркость освещения на 32 уровня, от полного выключения – до работы на полной мощности. Устройство поддерживает источники света с напряжением от 3 до 40 В. Таким образом, оно может работать с типичными светодиодными лентами и популярными мощными светодиодами.

Электрическая схема регулятора

Схема регулятора представлена на рисунке.

Чип U2 типа LMV431 постоянно контролирует напряжение на своем входе и устанавливает потенциал затвора T1 таким образом, чтобы напряжение составляло 1,25 В. Вся идея заключается в том, что входное напряжение LMV431 является составляющей двух значений: напряжения с R3, пропорционального току светодиода, и напряжения с резисторной лестницы, содержащегося в цифровом потенциометре U3. В крайнем нижнем положении потенциометра на вход компаратора LMV431 поступает только напряжение с резистора R3, поэтому ток светодиода будет 1,25 В / R3. В противоположном, верхнем положении, на вход компаратора подается напряжение с делителя R2 и сумма сопротивлений U3 – 10 кОм, которое при значениях, приведенных на схеме, составит 1,25 В. Таким образом компаратор блокируется без дополнительного напряжения от R3.

Настройка U3 – цифрового потенциометра, изменяется нажатием клавиш S1 и S2. Но подключение к заземлению контакта 7 (/ ASE) активирует автоматическое сохранение настройки ползунка во внутреннюю память и восстановление этой настройки после повторного включения питания. Микросхема U3 требует питания 5 В, поэтому в стабилизаторе используется 78L05. Стабилизированное напряжение 5 В также питает потенциометр делителя R2 / XR9511, и рекомендуется чтобы оно было ровно 5 В.

Резистор R3, отмеченный на схеме звездочкой, позволяет установить максимальный ток светодиода. Применена формула Imax = 1,25 В / R3.

Значение 1 Ом, показанное на схеме, может быть слишком маленьким для многих светодиодов. Необходимо уточнить максимальный ток в документации на LED и подобрать R3 по заданной формуле. Иная ситуация со светодиодными лентами на 12 вольт, потому что они вряд ли будут повреждены при питании от 12 вольт, а чрезмерное увеличение R3 ограничит максимальную яркость.

На схеме показаны еще два элемента, отмеченные звездочкой – диод D1 и резистор R1. Диод D1 следует использовать, когда контроллер питается от напряжения выше 12 В. Данное значение 30 В относится к работе контроллера с популярными светодиодными сборками COB, содержащими в своей структуре цепочки из 12 последовательно соединенных диодов. Такой «большой диод» требует питания не менее 36 В, значит весь контроллер должен быть запитан еще более высоким напряжением. Для этого хорошо подходят блоки питания 48 В. Затем диод D1 понижает напряжение на входе стабилизатора 78L05 и затворе T1 до безопасного значения.

С другой стороны, резистор R1 ограничивает ток компаратора LMV431 и одновременно разрешает его работу. Принимая рекомендуемый ток Iz = 1 мА, при питании регулятора от 12 В значение R1 составляет 10 к. Но следует учитывать два случая: при питании регулятора от 5 В (без U1) значение 10 кОм будет слишком высоко. Ток покоя около 100 мкА, потребляемый LMV431, вызовет падение R1 примерно на 1 В. Если R3 установить на 1,25 В, то для управления затвором T1 останется только 3,75 В. Для большой группы мощных полевых МОП-транзисторов это будет слишком низкое напряжение для полного открытия. Второй случай – питание драйвера от 18 В и выше. Тогда R1 следует соответственно увеличить.

Следует помнить, что для работы с максимальным током требуется правильное охлаждение светодиодов. Например для светодиода CLU036-1208C1 мощностью 25 Вт (8 секций по 12 светодиодов) требовался мощный радиатор, который использовался для старых процессоров ПК.

Контроллер работает в достаточно широком диапазоне напряжений. При подключении классических светодиодных лент на 12 В замените диод D1 перемычкой. Для матриц COB на 36 В значение D1 должно быть 30 В.

Как показали измерения, после снижения напряжения на выходе блока питания примерно до 40 В, нагрев T1 значительно уменьшается. Это связано с тем, что на МОП-транзистор подается только около 2 В, и при более низких токах он может работать без радиатора.

Практически линейная зависимость светового потока от протекающего тока позволяет измерять 32 равных уровня освещенности. Казалось бы, эта линейная зависимость была бы преимуществом, например, для установки времени экспозиции в камере. К сожалению, характеристики человеческого глаза означают, что последующие настройки воспринимаются как все меньшее и меньшее увеличение яркости. Если это неудобно, решением может быть замена потенциометра версией с логарифмической характеристикой, используемой в регулировке громкости.