Як обрати контролер до світлодіодної DIM-стрічки?

Зменшення яскравості світлодіодів дозволяє економити енергію, надати виразність простору за допомогою ефектних акцентів, поліпшити ефективність і довговічність джерела світла, а також дає інші переваги. Характеристики зниження яскравості визначаються переважно вторинним джерелом живлення світлодіодів і контролером. У загальному випадку джерело живлення світлодіодів можна поділити на дві категорії: самі світлодіоди і світлодіоди з резистором.

Іноді джерело живлення світлодіодів запроектовано як модуль, оснащений вбудованим DC/DC інвертором, але такі складні конструкції модулі не розглядатимуться в статті. Коли ж джерело живлення світлодіодів або модуль виконаний тільки зі світлодіодів, для зменшення яскравості досить часто використовують регулювання амплітуди струму, що подається на світлодіод. Тому контролер повинен бути запроектований так, щоб відповідати заданим вимогам. Продукти MEAN WELL HLG (рис. 1) мають регулювання струму і контролюються зовнішнім пристроєм зменшення яскравості за допомогою сигналу DC110В [1] або 10-В модуляцією ширини імпульсу (PWM), і навіть простим резистором. Інша категорія джерел живлення світлодіодів є світлодіод з резистором, іменований світлодіодною стрічкою. Світлодіодні стрічки широко поширені, оскільки їх напруга відносно постійна завдяки наявності резистора, підключеного послідовно зі світлодіодами. А тому для живлення світлодіодної стрічки підійде довільне джерело постійної напруги/контролер, що подає напругу 12 або 24 В. Втім, бувають випадки, коли знизити яскравість стає важко.

Рис. 1. Блоки живлення для світлодіодів серії HLG від MEAN WELL

У статті мова піде про те, як знизити яскравість світлодіодної стрічки за допомогою контролера з регулюванням амплітуди струму й уникнути поширених небажаних наслідків, викликаних зменшенням яскравості. Найкращий і найпростіший спосіб зменшити яскравість світлодіодної стрічки - скористатися контролером з PWM-виходом.

Поширені небажані явища, виникають при зменшенні яскравості світлодіодів.

Може здатися, що зменшення яскравості джерела світла - завдання легке. Однак у разі, коли очікується хороша і плавна робота пристрою при зниженні яскравості, слід взяти до уваги кілька фактів. Інакше небажані явища, зазначені в таблиці 1, можуть погіршити функцію освітлення.

При використанні світлодіодної стрічки і контролера зменшення яскравості з регулюванням амплітуди частою проблемою стає «мертва зона». Схема може працювати правильно, якщо контролер повністю навантажений, як показано на рис. 2a. Однак при його частковому навантаженні можна спостерігати, що рівень яскравості не збільшується належним чином (рис. 2б, в).

Рис. 2. Контролер світлодіодів з регулюванням амплітуди струму MEAN WELL HLG-100, підключений до світлодіодної стрічки при різних навантаженнях (довжинах): повне навантаження (довжина), що дає найкращі характеристики зменшення яскравості (a); 70% навантаження, що приводить до неідеальної роботи пристрою - зменшення яскравості, що є наслідком невеликої «мертвої зони» (б); 30% навантаження (довжини), що приводить до найгіршої роботи пристрою - зменшення яскравості, викликана великою «мертвою зоною» (в)

PWM-вихід, що усуває проблему «мертвої зони»

Існує думка, що проблеми «мертвої зони» не існує,  якщо в кінцевому застосуванні є контролер при повному навантаженні. Більш того, немає сенсу платити за контролер великої потужності, якщо він буде експлуатуватися при нижчій напрузі, ніж номінальна.

Подібні міркування вельми прямолінійні, хоча і не завжди очевидні, оскільки світлодіодна стрічка часто використовується в ситуаціях, коли точне прогнозування довжини неможливе. Візьмемо, наприклад, декоративне освітлення в барах чи ресторанах. Тут рішенням для зменшення яскравості стає PWM-контролер, а не змінна амплітуди струму. Вихідний рівень світла обмежується в залежності від заповнення проходження сигналу зменшення яскравості.

Суттєвими параметрами є роздільна здатність зменшення яскравості, а також вихідна частота PWM. Мінімальний рівень повинен складати 0,1% для отримання 8-бітового дозволу зменшення яскравості, придатного для більшості додатків. Вихідна частота PWM повинна бути максимально можливої, щоб уникнути явища миготіння (табл. 1). Для мінімізації візуальних збурень, згідно [1], рекомендується, щоб частота була щонайменше вище 1.25 кГц.

Висновки

Найкращим способом зменшення яскравості світлодіодної стрічки стає застосування PWM-виходу, що дозволяє усунути проблему «мертвої зони », яка часто виникає в схемах зменшення яскравості. Наприклад, компанія MEAN WELL розробила серію контролерів PWM (рис. 3), що дає можливість управляти яскравістю світлодіодних стрічок і модулів. Пристрої функціонують в діапазоні 40-120 Вт і мають діммер «3 в 1». Усі PWM-контролери мають вологозахищений корпус (ступінь захисту IP67), а деякі серії ще й обладнані інтелектуальною системою управління на основі інтерфейсу DALI.

Література:

1. Poplawski M. LED Dimming: What you need to know. DOE SSL Program 2012. Pacific Northwest National Laboratory. December 10, 2012 .2 CHIP NEWS Україна, #4.

Рис. 3. PWM-серія AC / DC джерел живлення

для світлодіодних модулів від MEAN WELL.