Приборы плавного включения светодиодных ламп и лент, полезное устройство или деньги на ветер

Что нужно

Чтобы правильно собрать модуль мягкого зажигания для светодиодов, вам понадобится набор следующих инструментов и материалов:

1. Паяльная станция и набор расходных материалов (припой, флюс и т.д.).
2. Фрагмент текстолитового листа для изготовления платы.
3. Кейс для компонентов корпуса.
4. Необходимые полупроводниковые элементы — транзисторы, резисторы, конденсаторы, диоды, кристаллы льда.

Однако, прежде чем приступить к самостоятельному изготовлению устройства плавного пуска/диммирования светодиодов, необходимо ознакомиться с принципом его работы.

На изображении представлена ​​схема простейшей модели агрегата:

Он состоит из трех рабочих элементов:

1. Сопротивление (R).
2. Конденсаторный модуль (С).
3. Светодиод (HL).

Резистивно-емкостная схема, основанная на принципе RC-задержки, фактически управляет параметрами зажигания. Так чем больше значение сопротивления и емкости, тем дольше период или плавнее включается ледяной элемент, и наоборот.

Рекомендация! В настоящее время разработано большое количество схем блоков мягкого зажигания для светодиода 12В. Все они отличаются характерным набором плюсов, минусов, уровнем сложности и качеством.

Нет необходимости самостоятельно изготавливать устройства с разветвленными платами на дорогостоящих компонентах. Проще всего сделать модуль на одном транзисторе с небольшой обвязкой, достаточной для медленного включения и выключения ледяной лампочки.

Элементы схемы

Основным управляющим элементом является мощный n-канальный МОП-транзистор IRF540, ток стока которого может достигать 23А, а напряжение сток-исток 100В. Рассмотренное схемное решение не обеспечивает работу транзистора в предельных режимах. Поэтому радиатор ему не нужен.

Вместо ИРФ540 можно использовать отечественный аналог КП540.

Резистор R2 отвечает за равномерное свечение светодиодов. Значение должно находиться в диапазоне 30-68 кОм и выбирается в процессе настройки исходя из личных предпочтений. Вместо него можно установить компактный подстроечный многооборотный резистор на 67 кОм. В этом случае можно отрегулировать угол опережения зажигания отверткой.

Резистор R3 отвечает за плавное затухание светодиодов. Оптимальный диапазон значений 20–51 кОм. Вместо этого вы также можете припаять триммер для регулировки времени затухания.

Последовательно с подстроечными резисторами R2 и R3 желательно припаять один постоянный резистор небольшого номинала. Они всегда будут ограничивать ток и предотвращать короткое замыкание, если триммеры повернуты на ноль.

Резистор R1 служит для установки тока затвора. Для транзистора IRF540 достаточно номинала 10 кОм. Минимальная емкость конденсатора С1 должна быть 220 мкФ с ограничением по напряжению 16 В.

Емкость можно увеличить до 470 мкФ, что одновременно увеличит время полного включения и выключения. Также можно взять конденсатор на большее напряжение, но тогда придется увеличивать размер печатной платы.

Схемы плавного включения и выключения светодиодов

Существует два популярных и самодельных варианта мягкого зажигания светодиодов:

1. Простейший.
2. С функцией установки периода запуска.

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

Простая схема плавного включения выключения светодиодов

Только на первый взгляд представленная ниже схема плавного зажигания может показаться упрощенной. На самом деле он очень надежен, дешев и имеет множество преимуществ.

Он основан на следующих компонентах:

1. IRF540 представляет собой полевой транзистор (VT1).
2. Емкостный конденсатор 220 мФ, на 16 вольт (С1).
3. Цепочка резисторов на 12, 22 и 40 кОм (R1, R2, R3).
4. Светодиодный кристалл.

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

1. Когда цепь активирована, ток начинает течь через блок R2.
2. За счет этого элемент С1 постепенно заряжается (увеличивается его номинальная емкость), что в свою очередь способствует медленному открытию модуля ТН.
3. Возрастающий потенциал на выводе 1 (затвор поля) провоцирует протекание тока через R1, что способствует постепенному открытию вывода 2 (сток ТН).
4. В результате ток поступает на исток полевого прибора и в нагрузку и обеспечивает устойчивое свечение светодиода.

Процесс уничтожения ледяной стихии продолжается по обратному принципу – после снятия тока (открывается «контрольный плюс»). При этом конденсаторный модуль, который постепенно разряжается, передает потенциал емкости блокам R1 и R2. Скорость процесса регулируется номиналом элемента R3.

Основным элементом системы мягкого зажигания светодиодов является транзистор MOSFET IRF540 полевого n-канального типа (в качестве альтернативы можно использовать КП540 российского образца).

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

1. Ток стока в пределах 23А.
2. Значение полярности равно n.
3. Напряжение сток-исток 100В.

Важно! В связи с тем, что скорость зажигания и диммирования светодиода полностью зависит от номинала резистора R3, можно выбрать необходимое значение для установки определенного времени плавного пуска и выключения ледовой лампочки. В этом случае правило выбора простое — чем выше сопротивление, тем дольше зажигание, и наоборот.

Доработанный вариант с возможностью настройки времени

Часто возникает необходимость изменить период устойчивого горения светодиодов. Рассмотренная выше схема такой возможности не дает. Поэтому в него необходимо ввести еще два полупроводниковых компонента — R4 и R5. С их помощью можно задавать параметры сопротивления и таким образом управлять скоростью зажигания диодов.

Вышеуказанные варианты схем предполагают положительное управление, но в некоторых ситуациях требуется отрицательное управление. В этом случае система будет иметь обратную полярность.

Поэтому в него нужно поставить конденсатор, наоборот — чтобы положительный заряд шел на исток транзистора. Кроме того, необходимо заменить сам транзистор, теперь он должен быть p-канального типа, например IRF9540N.

Основные выводы

Плавное зажигание светодиодных ламп популярно в автомобильном освещении. Кроме того, медленное завинчивание ледовых элементов позволяет продлить срок их службы вне зависимости от места установки. Такой прибор можно купить или сделать самостоятельно. В последнем случае это обойдется намного дешевле. Для сборки потребуются следующие материалы и инструменты:

1. Паяльник с насадками для пайки.
2. Основа для платы, например кусок текстолита.
3. Корпус для крепежных элементов.
4. Резисторы, транзисторы, диоды, конденсаторы и другие полупроводниковые элементы.

Механизм устройства мягкого зажигания светодиодов работает по принципу задержки, возникающей в цепи «резистор-конденсатор». При этом есть две основные схемы — самая простая и с возможностью регулировки угла опережения зажигания.

Последний отличается от первого наличием двух резисторов с регулируемым сопротивлением. Чем выше значение, тем дольше период медленного запуска, и наоборот.

Читайте также: Схема АВР: типовые схемы подключения на 2 и 3 ввода, на контакторах

Варианты приборов защиты светодиодных светильников

Как правило, системы светозащиты от нескольких источников света планируются по двум схемам:

• Вариант с последовательным включением светодиодных ламп с небольшой задержкой по времени;
• Система с постоянным повышением напряжения питания.

В первом случае в цепи перед источником света устанавливаются ограничители пускового тока. Например, реле защиты типа МРП-1Т АС230В УХЛ выполняет функцию таймера, подавая напряжение на драйвер светодиодной лампы с небольшой задержкой.

Причем время задержки при каждом включении формируется произвольно. Получается, что каждый раз лампа включается с задержкой 0,15-0,7 сек. Примерно так же, как включать каждую светодиодную лампу или ленту вручную, попеременным нажатием пальцем на клавиши выключателя.

Второй тип устройств, более совершенный, имеет в схеме электронный ключ, обеспечивающий устойчивое увеличение тока в светодиодной лампе. Например, модель Arlight ARV-SS 48018 DC/DC устанавливается между блоком питания и светодиодной лентой и обеспечивает устойчивое свечение светодиодов через 1-3 секунды.

Простая схема на 12 В на n-канальном полевом транзисторе MOSFET IRF540, вполне можно собрать самому

Схема с возможностью управления временем устойчивого горения лампы с помощью переменного резистора R4

К вашему сведению! Схемы мягкого зажигания можно использовать в багажнике автомобиля, в кладовой, в гараже, в любом закрытом и затемненном месте.

Что дает плавное включение светодиодных светильников

Понятно, что главным плюсом будет решение проблемы с выключателем отключения, не нужно будет ничего переделывать и пытаться заменить на модели с более высоким порогом. Но есть еще два довольно весомых плюса от равномерного свечения светодиодных лампочек.

Увеличение ресурса источников света

На практике давно замечено, что плавное переключение значительно увеличивает срок службы светодиодов. В ряде модификаций обычных светодиодных ламп с заменой штатного конденсатора 5-10 мкФ на элемент 100 мкФ помимо равномерного зажигания увеличен срок службы.

Даже у китайских светодиодных ламп она увеличивается в 2-3 раза. И все же, благодаря большой мощности, светодиодная лампочка горит в течение нескольких минут после выключения.

Понятно, что не всегда корректно сравнивать самодельный продукт с промышленным, но очевидно, что установка устройства выгодна даже с экономической точки зрения, так как продлевает срок службы драйверов и светодиодов.

Цена вопроса

Единственным недостатком блоков POWER SUPPLY является их высокая цена. В среднем модель АРВ-СС 48018 DC/DC продается за 1200 рублей. Получается недешево, но есть еще один способ — попробовать собрать блок для равномерного зажжения светильника самостоятельно, это будет стоить как минимум в три раза дешевле.