احتراق صاف و میرایی LED ها، طرح. جرقه زنی صاف برای LED ها جرقه زدن آهسته و ضعیف شدن LED ها ساده ترین مدار است

در برخی موارد، لامپ ها یا نشانگرهای LED برای روشن و خاموش شدن هموار مورد نیاز هستند. طبیعتاً LED با منبع تغذیه معمولی (برخلاف لامپ های رشته ای) فوراً روشن می شود که در این مورد نیاز به استفاده از یک مدار کنترل کوچک دارد. این پیچیده نیست و در ساده ترین شکل آن تنها از دوازده جزء رادیویی تشکیل شده است که توسط چند ترانزیستور هدایت می شوند.

مجموعه ای از نمودارهای مدار

اول، طرح های شناخته شده ای از اینترنت وجود دارد، و سپس تعدادی شخصی جمع آوری شده و کاملاً کار می کنند. اولین مدار ساده ترین است - هنگامی که برق اعمال می شود، دیود به تدریج روشنایی خود را افزایش می دهد (ترانزیستور با شارژ شدن خازن باز می شود):

من چنین طرحی را برای روشن و خاموش کردن هموار LED ها ایجاد کردم ، جریان مورد نیاز از طریق دیود توسط مقاومت R7 انتخاب می شود. و اگر این شکن را به جای دکمه وصل کنید، خود مدار مشتعل شده و محو می شود، فقط با مقاومت R3 باید فاصله زمانی مورد نظر را تنظیم کنید.

در اینجا دو طرح دیگر برای احتراق و تضعیف صاف وجود دارد که من شخصاً آنها را نیز لحیم کردم:

همه این طرح ها مربوط به شبکه (از 220 ولت) نیست، بلکه به نشانگرهای LED معمولی ولتاژ پایین مربوط می شود. لامپ های LED صنعتی با درایورهای ناشناخته خود، اغلب به طور غیرقابل پیش بینی در کنترلرهای صاف مختلف کار می کنند (یا چشمک می زنند یا به هر حال ناگهانی روشن می شوند). بنابراین باید نه درایورها، بلکه مستقیماً LED ها را کنترل کنید. طرح های ارائه شده توسط senya70.

علاوه بر یک عملکرد صرفاً تزئینی، به عنوان مثال، روشنایی داخلی خودرو، استفاده از استارت نرم یا احتراق، از اهمیت عملی اساسی برای LED ها برخوردار است - افزایش قابل توجهی از عمر مفید. بنابراین ، ما نحوه ساخت دستگاهی برای حل چنین مشکلی با دستان خود را در نظر خواهیم گرفت ، آیا ارزش آن را دارد که خودتان آن را بسازید یا بهتر است یک دستگاه آماده خریداری کنید ، چه چیزی برای این کار لازم است و همچنین چه مداری گزینه هایی برای تولید آماتور در دسترس هستند.

اولین سوالی که در مواقع لزوم گنجاندن یک ماژول برای احتراق آرام LED ها در مدار مطرح می شود این است که آیا آن را خودتان بسازید یا بخرید. به طور طبیعی، خرید یک بلوک آماده با پارامترهای داده شده آسان تر است. با این حال، این روش برای حل مشکل یک نقطه ضعف جدی دارد - قیمت. وقتی خودتان آن را بسازید، هزینه چنین دستگاهی چندین برابر کاهش می یابد. علاوه بر این، روند مونتاژ زمان زیادی نمی برد. علاوه بر این، گزینه های اثبات شده ای برای دستگاه وجود دارد - فقط باید قطعات و تجهیزات لازم را به دست آورید و آنها را به درستی مطابق با دستورالعمل ها وصل کنید.

توجه داشته باشید!نورپردازی LED به طور گسترده ای در اتومبیل استفاده می شود. به عنوان مثال، می تواند چراغ های روشنایی در روز و روشنایی داخلی باشد. گنجاندن یک واحد احتراق نرم برای لامپ های LED، در مورد اول، به طور قابل توجهی عمر اپتیک را افزایش می دهد، و در مورد دوم، از کور شدن راننده و سرنشینان توسط روشن شدن ناگهانی لامپ جلوگیری می کند. در کابین، که باعث می شود سیستم روشنایی از نظر بصری راحت تر باشد.

چه چیزی نیاز دارید

برای مونتاژ صحیح یک ماژول احتراق نرم برای LED ها، به مجموعه ای از ابزارها و مواد زیر نیاز دارید:

1. ایستگاه لحیم کاری و مجموعه ای از مواد مصرفی (لحیم کاری، فلاکس و غیره).
2. تکه ای از ورق تکستولیت برای ایجاد تخته.
3. کیس برای اجزای مسکن.
4. عناصر نیمه هادی لازم - ترانزیستورها، مقاومت ها، خازن ها، دیودها، کریستال های یخ.

با این حال، قبل از اقدام به ساخت مستقل یک واحد شروع / میرایی نرم برای LED ها، باید با اصل عملکرد آن آشنا شوید.

تصویر نموداری از ساده ترین مدل دستگاه را نشان می دهد:

دارای سه مورد کاری است:

1. مقاومت (R).
2. ماژول خازن (C).
3. LED (HL).

مدار مقاومت-خازن بر اساس اصل تاخیر RC، در واقع پارامترهای احتراق را کنترل می کند. بنابراین، هر چه مقدار مقاومت و ظرفیت بیشتر باشد، دوره طولانی‌تر یا نرم‌تر عنصر یخ روشن می‌شود و بالعکس.

توصیه!در حال حاضر، تعداد زیادی مدار بلوک احتراق نرم برای LED های 12 ولت ایجاد شده است. همه آنها در مجموعه مشخصه ای از مزایا، معایب، سطح پیچیدگی و کیفیت متفاوت هستند. دلیلی وجود ندارد که به تنهایی دستگاه هایی با بردهای گسترده روی قطعات گران قیمت بسازید. ساده ترین راه این است که یک ماژول روی یک ترانزیستور با یک تسمه کوچک بسازید که برای روشن و خاموش کردن آهسته لامپ یخ کافی است.

طرح های روشن و خاموش کردن صاف LED ها

دو گزینه محبوب و خودساخته برای طرح های احتراق نرم برای LED ها وجود دارد:

1. ساده ترین.
2. با عملکرد تنظیم دوره شروع.

همچنین بخوانید نور پس زمینه مانیتور پویا: ویژگی ها، طرح، تنظیمات

در نظر بگیرید که آنها از چه عناصری تشکیل شده اند، الگوریتم کار آنها چیست و ویژگی های اصلی آنها چیست.

یک طرح ساده برای خاموش کردن هموار LED ها

تنها در نگاه اول، طرح احتراق صاف ارائه شده در زیر ممکن است ساده به نظر برسد. در واقع، بسیار قابل اعتماد، ارزان و دارای مزایای بسیاری است.

بر اساس اجزای زیر است:

1. IRF540 یک ترانزیستور از نوع میدانی (VT1) است.
2. خازن خازنی 220 mF با ولتاژ 16 ولت (C1).
3. زنجیره ای از مقاومت های 12، 22 و 40 کیلو اهم (R1، R2، R3).
4. LED-کریستال.

این دستگاه بر اساس اصل زیر با منبع تغذیه 12 ولت DC کار می کند:

1. هنگامی که مدار روشن می شود، جریان از بلوک R2 شروع به عبور می کند.
2. به همین دلیل، عنصر C1 به تدریج شارژ می شود (میزان ظرفیت ظرفیت افزایش می یابد)، که به نوبه خود به باز شدن آهسته ماژول VT کمک می کند.
3. افزایش پتانسیل در پایه 1 (دروازه میدان) جریان جریان را از طریق R1 تحریک می کند که به باز شدن تدریجی پایه 2 (تخلیه VT) کمک می کند.
4. در نتیجه، جریان به منبع واحد میدانی و بار عبور می کند و جرقه زنی صاف LED را فراهم می کند.

روند انقراض عنصر یخ طبق اصل مخالف ادامه می یابد - پس از حذف برق (باز کردن "کنترل پلاس"). در این حالت، ماژول خازن، به تدریج تخلیه می شود، پتانسیل خازن را به بلوک های R1 و R2 منتقل می کند. سرعت فرآیند با مقدار عنصر R3 تنظیم می شود.

عنصر اصلی در سیستم جرقه زنی نرم برای LED ها ترانزیستور MOSFET IRF540 از نوع کانال n میدانی است (به عنوان یک گزینه می توانید از مدل روسی KP540 استفاده کنید).

اجزای باقیمانده مربوط به تسمه هستند و در درجه دوم اهمیت قرار دارند. بنابراین، ارائه پارامترهای اصلی آن در اینجا مفید خواهد بود:

1. جریان تخلیه در 23 آمپر است.
2. مقدار قطبیت n است.
3. رتبه ولتاژ منبع تخلیه 100 ولت است.

مهم!با توجه به اینکه سرعت اشتعال و تضعیف LED کاملاً به مقدار مقاومت R3 بستگی دارد، می توانید مقدار مورد نیاز را برای تنظیم زمان مشخص برای شروع نرم و خاموش کردن لامپ یخ انتخاب کنید. در این مورد، قانون انتخاب ساده است - هرچه مقاومت بالاتر باشد، احتراق طولانی تر است و بالعکس.

نسخه بهبود یافته با قابلیت تنظیم زمان

اغلب نیاز به تغییر دوره احتراق صاف LED ها وجود دارد. طرح مورد بحث در بالا چنین فرصتی را فراهم نمی کند. بنابراین، دو جزء نیمه هادی دیگر باید در آن وارد شود - R4 و R5. با کمک آنها می توانید پارامترهای مقاومت را تنظیم کنید و در نتیجه سرعت احتراق دیودها را کنترل کنید.

در اینترنت، طرح های زیادی برای احتراق صاف و تضعیف LED های 12 ولتی وجود دارد که می توانید خودتان انجام دهید. همه آنها مزایا و معایب خود را دارند، در سطح پیچیدگی و کیفیت مدار الکترونیکی متفاوت هستند. به عنوان یک قاعده، در بیشتر موارد ساختن تخته های حجیم با قطعات گران قیمت معنی ندارد. برای اینکه کریستال LED در لحظه روشن شدن به آرامی روشنایی پیدا کند و همچنین در لحظه خاموش شدن به آرامی خاموش شود، یک ترانزیستور MOS با یک تسمه کوچک کافی است.

طرح و اصل عملکرد آن

بیایید یکی از ساده ترین گزینه ها را برای روشن و خاموش کردن صاف LED های کنترل شده توسط یک سیم مثبت در نظر بگیریم. این ساده ترین مدار علاوه بر سادگی اجرا، از قابلیت اطمینان بالا و هزینه کم نیز برخوردار است. در لحظه اولیه زمانی که ولتاژ تغذیه اعمال می شود، جریان از مقاومت R2 شروع به عبور می کند و خازن C1 شارژ می شود. ولتاژ خازن نمی تواند فورا تغییر کند، که به باز شدن صاف ترانزیستور VT1 کمک می کند. افزایش جریان گیت (پایه 1) از R1 عبور می کند و منجر به افزایش پتانسیل مثبت در تخلیه FET (پایه 2) می شود. در نتیجه، بار از LED ها به آرامی روشن می شود.

هنگامی که برق خاموش می شود، مدار الکتریکی در امتداد "کنترل پلاس" شکسته می شود. خازن شروع به تخلیه می کند و به مقاومت های R3 و R1 انرژی می دهد. میزان تخلیه با مقدار مقاومت R3 تعیین می شود. هرچه مقاومت ترانزیستور بیشتر باشد، انرژی انباشته شده بیشتری وارد ترانزیستور می شود، به این معنی که فرآیند فروپاشی طولانی تر خواهد بود.

برای اینکه بتوان زمان روشن و خاموش شدن کامل بار را تنظیم کرد، می توان مقاومت های R4 و R5 را به مدار اضافه کرد. در عین حال، برای عملکرد صحیح، توصیه می شود از مدار با مقاومت های R2 و R3 با مقدار کمی استفاده کنید.
هر یک از مدارها را می توان به طور مستقل روی یک برد کوچک مونتاژ کرد.

عناصر مدار

عنصر کنترل اصلی یک ترانزیستور MOS کانال n قدرتمند IRF540 است که جریان تخلیه آن می تواند به 23 آمپر برسد و ولتاژ منبع تخلیه 100 ولت است. راه حل مدار در نظر گرفته شده برای عملکرد ترانزیستور در حالت های محدود کننده فراهم نمی کند. بنابراین، او نیازی به رادیاتور ندارد.

به جای IRF540، می توانید از آنالوگ داخلی KP540 استفاده کنید.

مقاومت R2 مسئول احتراق صاف LED ها است. مقدار آن باید در محدوده 30-68 کیلو اهم باشد و در طول فرآیند راه اندازی بر اساس ترجیحات شخصی انتخاب می شود. به جای آن، می‌توانید یک مقاومت چند چرخشی فشرده با 67 کیلو اهم نصب کنید. در این حالت می توانید زمان جرقه زنی را با پیچ گوشتی تنظیم کنید.

مقاومت R3 مسئول محو شدن صاف LED ها است. محدوده بهینه مقادیر آن 20-51 کیلو اهم است. درعوض، می‌توانید برای تنظیم زمان پوسیدگی، یک صاف کننده را نیز لحیم کنید. در سری با مقاومت های برش R2 و R3، لحیم کاری یک مقاومت ثابت با مقدار کمی مطلوب است. آنها همیشه جریان را محدود می کنند و در صورت صفر شدن تریمرها از اتصال کوتاه جلوگیری می کنند.

مقاومت R1 برای تنظیم جریان گیت عمل می کند. برای ترانزیستور IRF540، درجه بندی 10 کیلو اهم کافی است. حداقل ظرفیت خازن C1 باید 220 uF با محدودیت ولتاژ 16 ولت باشد. ظرفیت خازن را می توان تا 470 uF افزایش داد که به طور همزمان زمان روشن و خاموش شدن کامل را افزایش می دهد. شما همچنین می توانید یک خازن برای ولتاژ بالاتر بگیرید، اما پس از آن باید اندازه برد مدار چاپی را افزایش دهید.

منهای کنترل

طرح های ترجمه شده فوق برای استفاده در خودرو عالی هستند. با این حال، پیچیدگی برخی از مدارهای الکتریکی در این واقعیت نهفته است که برخی از مخاطبین در امتداد مثبت بسته شده اند، و برخی - در امتداد منفی (سیم یا مورد مشترک). برای کنترل مدار فوق با توان منهای، باید کمی اصلاح شود. ترانزیستور باید با یک کانال p جایگزین شود، به عنوان مثال IRF9540N. ترمینال منفی خازن را به نقطه مشترک سه مقاومت وصل کنید و ترمینال مثبت را به منبع VT1 ببندید. مدار اصلاح شده با قطبیت معکوس تغذیه می شود و کنتاکت مثبت کنترل به منفی تغییر می کند.

همچنین بخوانید

اخیراً تصمیم گرفتم مداری را جمع آوری کنم که به من امکان می دهد هر نوار LED (چه در ماشین و چه در خانه) را به آرامی روشن کنم. چرخ را دوباره اختراع نکردم و تصمیم گرفتم کمی در گوگل جستجو کنم. هنگام جستجو در تقریباً هر سایت، مدارهایی را یافتم که در آنها بار LED به دلیل قابلیت های مدار به شدت محدود شده است.

من می خواستم مدار فقط ولتاژ خروجی را به آرامی افزایش دهد، به طوری که دیودها به آرامی شعله ور شوند و مدار لزوماً غیرفعال باشد (نیازی به برق اضافی ندارد و در حالت آماده به کار جریانی را مصرف نمی کند) و قطعاً توسط یک تنظیم کننده ولتاژ محافظت می شود. برای افزایش عمر نور پس زمینه ام .

و از آنجایی که هنوز نحوه حکاکی کردن بردها را یاد نگرفته ام، تصمیم گرفتم ابتدا به ساده ترین مدارها تسلط داشته باشم و در حین نصب از بردهای مدار آماده استفاده کنم که مانند بقیه اجزای مدار را می توان در هر مکانی خریداری کرد. فروشگاه قطعات رادیویی

به منظور مونتاژ یک مدار جرقه زنی صاف برای LED ها با تثبیت کننده، من نیاز به خرید اجزای زیر داشتم:

به طور کلی، یک برد مدار آماده جایگزین نسبتاً مناسبی برای روش به اصطلاح "LUT" است، که در آن تقریباً هر مداری را می توان با استفاده از برنامه Sprint-Layout، یک چاپگر و همان textolite مونتاژ کرد. بنابراین، مبتدیان هنوز باید ابتدا به یک گزینه ساده تر مسلط شوند، که بسیار ساده تر است و مهمتر از همه، "اشتباهات را می بخشد" و همچنین به ایستگاه لحیم کاری نیاز ندارد.

با کمی ساده کردن طرح اصلی، تصمیم گرفتم آن را دوباره ترسیم کنم:

من می دانم که ترانزیستور و تثبیت کننده در نمودارها متفاوت نشان داده شده اند، اما برای من راحت تر است و برای شما واضح تر خواهد بود. و اگر مانند من موفق شدید از تثبیت مراقبت کنید، به یک طرح ساده تر نیاز دارید:

همان، اما بدون استفاده از تثبیت کننده KREN8B.

R3 - 10K Ohm
R2 - 51K اهم
R1 - از 50K تا 100K اهم (مقاومت این مقاومت می تواند سرعت اشتعال LED ها را کنترل کند).
C1 - از 200 تا 400 میکرون فارنهایت (شما می توانید ظرفیت های دیگر را انتخاب کنید، اما نباید از 1000 میکرون فارنهایت تجاوز کنید).
در آن زمان به دو تخته جرقه زنی صاف نیاز داشتم:
- برای برجسته سازی قبلی پاها.
- برای احتراق نرم داشبورد.

از آنجایی که برای مدت طولانی مراقب تثبیت ال ای دی هایی بودم که پاهایم را روشن می کنند، دیگر نیازی به کرنکا در مدار احتراق نداشتم.

طرح احتراق صاف بدون تثبیت کننده.

برای چنین مداری، من فقط 1.5 سانتی متر مربع از برد مدار استفاده کردم که فقط 60 روبل هزینه دارد.

طرح احتراق صاف با تثبیت کننده ولتاژ.

ابعاد 25*10 میلی متر.

مزایای این مدار این است که بار متصل فقط به قابلیت های منبع تغذیه (باتری ماشین) و به ترانزیستور اثر میدانی IRF9540N بستگی دارد که بسیار قابل اعتماد است (این امکان را فراهم می کند تا 140 وات بار را از طریق خود وصل کنید. جریان تا 23 آمپر (اطلاعات از اینترنت) مدار می تواند 10 متر نوار LED را تحمل کند، اما پس از آن ترانزیستور باید خنک شود، زیرا در این طرح می توان یک رادیاتور را به رادیاتور میدانی وصل کرد. ، البته منجر به افزایش مساحت مدار خواهد شد).

در اولین آزمایش مدار، یک ویدیوی کوتاه گرفته شد:

در ابتدا، R1 60K Ohm بود و من از این واقعیت خوشم نمی آمد که حدود 5-6 ثانیه طول می کشد تا روشن شود، بعداً یک مقاومت 60K Ohm دیگر به R1 اضافه شد و زمان احتراق به 3 ثانیه کاهش یافت که بیشترین مقدار بود. .

و از آنجایی که مدار احتراق برای روشن کردن پاها باید به قطع مدار برق اصلی وصل می شد، بدون اینکه برای مدت طولانی فکر کنم چگونه آن را جدا کنم، من به سادگی آن را در یک قطعه از یک اتاق دوچرخه قرار دادم.

مواردی وجود دارد که لازم است LED های مورد استفاده برای روشنایی یا نور پس زمینه به آرامی روشن شوند و در برخی موارد خاموش شوند. احتراق نرم ممکن است به دلایل مختلف مورد نیاز باشد.

اولاً، هنگامی که فوراً روشن می شود، نور به شدت به چشم ها برخورد می کند و باعث می شود که چشمانمان به سطح جدید روشنایی عادت کند. این اثر با اینرسی فرآیند تطبیق چشم همراه است و البته نه تنها زمانی که LED ها روشن می شوند، بلکه زمانی که هر منبع نور دیگری روشن می شود نیز اتفاق می افتد.

فقط در مورد ال ای دی ها با کوچک بودن سطح تابشی تشدید می شود. از نظر علمی، منبع نور دارای روشنایی کلی بسیار زیادی است.

ثانیاً، اهداف صرفاً زیبایی شناختی را می توان دنبال کرد: باید اعتراف کنید که نوری که به آرامی روشن یا خاموش می شود زیبا است. مدار برق LED باید به درستی بهبود یابد. دو روش مختلف برای روشن و خاموش کردن هموار LED ها را در نظر بگیرید.

تاخیر توسط مدار RC

اولین چیزی که باید برای یک فرد آشنا به مهندسی برق به ذهن متبادر شود، معرفی تاخیر با گنجاندن یک زنجیره RC در مدار برق LED ها است: یک مقاومت و یک خازن. این طرح در شکل 1 نشان داده شده است. هنگامی که ولتاژ به ورودی اعمال می شود، ولتاژ خازن، با شارژ شدن، در زمانی تقریباً برابر با 5τ افزایش می یابد، جایی که τ=RC ثابت زمانی است. یعنی به زبان ساده زمان روشن شدن چراغ را حاصل ضرب ظرفیت خازن و مقاومت مقاومت تعیین می کند. بر این اساس، هرچه ظرفیت و مقاومت بیشتر باشد، جرقه زنی LED ها بیشتر طول می کشد. هنگامی که برق خاموش می شود، خازن به LED ها تخلیه می شود. مدت زمانی که در طی آن پوسیدگی صاف رخ می دهد نیز با τ تعیین می شود، اما در این حالت، به جای R، محصول شامل مقاومت دینامیکی LED ها می شود. به عنوان مثال، یک خازن 2200 uF و یک مقاومت 1 کیلو اهم از نظر تئوری زمان روشن شدن را 2.2 ثانیه افزایش می دهند. به طور طبیعی، در عمل، این مقدار با مقدار محاسبه شده هم به دلیل پخش پارامترها (برای خازن های الکترولیتی، تلرانس برای مقدار اسمی معمولاً بسیار زیاد است) مدار RC و هم به دلیل پارامترهای خود LED ها متفاوت است. . ما نباید فراموش کنیم که اتصال p-n شروع به باز شدن می کند و نور را در یک مقدار آستانه مشخص منتشر می کند. ساده ترین طرح ارائه شده درک اصل عملکرد این روش را به خوبی امکان پذیر می کند، اما برای اجرای عملی کاربرد کمی دارد. برای به دست آوردن یک راه حل کار، ما آن را با معرفی چندین عنصر اضافی بهبود خواهیم داد (شکل 2).
مدار به شرح زیر عمل می کند: هنگامی که برق روشن می شود، خازن C1 از طریق مقاومت R2 شارژ می شود، ترانزیستور VT1 با تغییر ولتاژ دروازه، مقاومت کانال آن را کاهش می دهد و در نتیجه جریان از طریق LED افزایش می یابد. خاموش کردن برق باعث تخلیه خازن از طریق LED ها و مقاومت R1 می شود.

بیایید "مغزها" را روشن کنیم ...

اگر مدار باید انعطاف‌پذیری و عملکرد بیشتری را ارائه دهد، به عنوان مثال، بدون تغییر سخت‌افزار، می‌خواهیم چندین حالت عملیاتی را دریافت کنیم و زمان احتراق و پوسیدگی را با دقت بیشتری تنظیم کنیم، پس زمان آن رسیده است که یک میکروکنترلر و یک درایور LED یکپارچه با یک کنترل اضافه کنیم. ورودی در مدار میکروکنترلر قادر است فواصل زمانی مورد نیاز را با دقت بالا بشمارد و دستوراتی را به ورودی کنترل درایور به صورت PWM صادر کند. تغییر حالت های عملیاتی را می توان از قبل پیش بینی کرد و دکمه مناسب را برای این کار نمایش داد. فقط لازم است آنچه را که می خواهیم بدست آوریم فرموله کنیم و برنامه مربوطه را بنویسیم. به عنوان مثال، درایور LED پرقدرت LDD-H است که با نرخ جریان از 300 تا 1000 میلی آمپر موجود است و دارای ورودی PWM است. طرحی برای گنجاندن درایورهای خاص معمولاً در آنها ارائه می شود. توضیحات سازنده (برگ داده). بر خلاف روش قبلی، زمان روشن و خاموش شدن به گسترش پارامترهای عناصر مدار، دمای محیط یا افت ولتاژ در LED ها بستگی ندارد. اما شما باید برای دقت هزینه کنید - این راه حل گران تر است.