Контролери повинні бути підключені між джерелом живлення постійного струму 12 В або 24 В, що відповідає смузі, та світлодіодною стрічкою. Їх основне завдання - змінити кількість світла, випромінюваного світлодіодною стрічкою. Ця операція називається "затемнення" англійською мовою, а угорською ми часто називаємо ці пристрої лише диммерами.
Я вивчив чотири типи світлодіодних контролерів, які для простоти я позначив лише буквами A, B, C та D.
Світлодіодні контролери стрічки
Найпростіша на вигляд ручка A на контролері дозволяє регулювати світловий потік світлодіодної стрічки. Це найпростіший у використанні, і ручне регулювання передбачає, що ми зможемо точно налаштувати яскравість світлодіодів. Контролер B вже постачається з пультом дистанційного керування, який найбільше нагадує відкривач гаража. Перевага пульта дистанційного керування полягає в тому, що ви можете вмикати та вимикати світлодіодну стрічку в межах 30 метрів, або ви можете збільшити або зменшити кількість світла за допомогою двох кнопок, позначених стрілками. Контролер С - це термозбіжна друкована плата, але вона має ще більше функцій порівняно з В: не тільки можна змінювати світловий потік, але і стрічку можна спалахувати на різних частотах. Нарешті, контролер D є найбільш універсальним: він дозволяє одночасно регулювати світловий потік чотирьох світлодіодних стрічок. Крім того, він здатний підключати WiFi, спілкуючись з контролером на радіочастоті 2,4 ГГц. На це вказує РЧ-позначка 2,4 ГГц на упаковці. Ви також можете завантажити додаток для мобільного телефону для Android або iPhone, щоб ми могли контролювати світло за допомогою мобільного пристрою в кишені.
Розмір коробок не повинен нікого обманювати: у кожному виробі є схожа схема. Я відкрив коробки керування A і B. У контролері A ми бачимо потенціометр, а на тильній стороні друкованої плати знаходимо ще кілька інтегральних мікросхем, які не показані на малюнку. Контролер B також здається простою структурою. На додаток до світлодіодного управління, на друкованій платі є радіоприймач, який виявляє сигнал від пульта дистанційного керування.
Малюнок 2
Блоки управління
Давайте подивимося, як елементи управління змінюють світло світлодіодної стрічки. Найпростішим рішенням було б скласти змінний резистор зі світлодіодною стрічкою. Коли значення опору невелике порівняно з опором світлодіодної стрічки, загальна напруга живлення падає на світлодіодну стрічку і світиться максимальним освітленням. Якщо значення опору порівняно з опором світлодіодної стрічки, напруга буде розділена між резистором та світлодіодною стрічкою, і світлодіод буде світитися з меншою інтенсивністю. Це рішення працює, воно має лише кілька недоліків: я зменшив світловий потік, щоб споживання електроенергії системою не зменшилось. З іншого боку, світловий потік світлодіода змінюється не лінійно з напругою, а експоненційно, тому при дуже малому кроці напруги я спричинюю велику зміну світлового потоку: я не можу точно налаштувати світло.
У світлодіодних контролерах світловий потік контролюється за допомогою імпульсної модуляції фронту. Виходячи з англійського терміна (Pulse Width Modulation), цей режим управління зазвичай називають ШІМ. Суть цього методу полягає в тому, що вхідна напруга постійного струму часто включається і вимикається керуючою електронікою. Співвідношення тривалості включеного стану до загального часу є коефіцієнтом заповнення простору. Це визначить яскравість світлодіода, що сприймається нашими очима. Частота перемикання повинна бути настільки високою, щоб наші очі не могли слідувати їй.
Контролер C має 3 гарячі клавіші, за допомогою яких можна миттєво вибрати 100%, 50% та 25% інтенсивності світла. За допомогою цих трьох налаштувань я виміряв напругу, що виходить з контролера, як функцію часу. Значення відносної напруги показано на малюнку нижче за інтервал часу в ширину 12,8 мс. У положенні 100% ми бачимо безперервний рівень, напруга постійна 12 В, за винятком мінімального шуму. При настройці 50% ми вже бачимо, що світлодіод вмикається і вимикається двічі в інтервалі часу 12,8 мс, частота перемикання:. Світлодіоди світяться в одній половині часу і вимикаються в другій половині, з коефіцієнтом заповнення 50%. Індикація 25% означає коефіцієнт заповнення 25%, тому світлодіоди світяться лише чверть часу, три чверті вимикаються.
Малюнок 3
Діаграма відносної напруги/часу
Тривалість життя світлодіодів зовсім не погіршується при частому перемиканні, і наші очі вже не виявляють мерехтіння вище 80 Гц, але в середньому визначають кількість світла.
Частота перемикання контролерів і конкретне схемотехнічне рішення вже можуть суттєво відрізнятися у виробів різних виробників. Регульований потенціометр За допомогою контролера A світловий потік світлодіодів можна добре контролювати навіть при низьких значеннях, оскільки він працює на відносно високій частоті комутації, 666,7 Гц.
Малюнок 4
Діаграма відносної напруги/часу
На малюнку вище показано сигнал напруги, виміряний на контролері А за той самий широкий інтервал часу, що і на попередньому малюнку. Тут з’являється майже 9 повних піків, тоді як лише 2 для контролера C. Сигнал дещо спотворений, оскільки мій реєстратор даних із вибіркою 10 кГц більше не міг відстежувати швидкі зміни.
Я хотів би наголосити, що ці елементи управління призначені не лише для світлодіодної стрічки. Інші джерела світла, які потребують постійного струму 12 В, такі як світлодіодні лампи MR16 або навіть галогенні лампи 12 В, чудово підходять для контролю світлового потоку.
З регулюванням світлового потоку, особливо при глибокому затемненні, тому, коли коефіцієнт заповнення нижче 25%, джерело світла може дратувати моргати, а контролер видавати підозрілий, скрипучий звук. Зазвичай це не вина контролера, а джерело живлення. Якщо світлодіодна баластна електроніка шумить, цей шум може посилюватися в світлодіодному контролері та спричинити неприємний ефект. Тому бажано відсортувати якісні компоненти та звернути особливу увагу на коефіцієнт потужності світлодіодного джерела живлення вище 0,9, якщо ми хочемо контролювати світловий потік світлодіодної стрічки.