Cum funcționează controlerele cu bandă LED?

Controlerele trebuie să fie conectate între sursa de alimentare 12V sau 24V DC corespunzătoare benzii și benzii LED. Sarcina lor de bază este de a modifica cantitatea de lumină emisă de banda LED. Această operație se numește „dimming” în engleză, iar în limba maghiară ne referim adesea la aceste dispozitive doar ca dimmer.

Am examinat patru tipuri de controlere de benzi LED, pe care le-am marcat doar cu literele A, B, C și D pentru simplitate.

figura 1
Controlere cu bandă led

Cel mai simplu aspect A de pe controler poate fi folosit pentru a regla fluxul luminos al benzii LED. Acesta este cel mai ușor de utilizat, iar reglarea manuală sugerează că vom putea regla luminozitatea LED-ului. Controlerul B vine deja cu o telecomandă care seamănă cel mai mult cu un deschizător de garaj. Avantajul telecomenzii este că puteți activa și dezactiva banda LED pe o rază de 30 de metri sau puteți crește sau micșora cantitatea de lumină cu cele două butoane marcate cu săgeți. Controlerul C este o placă de circuite învelită prin retragere, dar are și mai multe funcții în comparație cu B: nu numai că fluxul luminos poate fi schimbat, dar banda poate fi, de asemenea, intermitentă la diferite frecvențe. În cele din urmă, controlerul D este cel mai versatil: permite reglarea independentă a fluxului luminos a patru benzi LED în același timp. În plus, este capabil de conexiune WiFi, comunicând cu controlerul pe o frecvență radio de 2,4 GHz. Marcajul RF de 2,4 GHz de pe ambalaj indică acest lucru. De asemenea, puteți descărca o aplicație de telefon mobil pentru Android sau iPhone, astfel încât să putem controla lumina cu dispozitivul mobil din buzunar.

Dimensiunea cutiilor nu ar trebui să înșele pe nimeni: există un circuit similar în fiecare produs. Am deschis casetele de control A și B. În controlerul A vedem un potențiometru și pe spatele plăcii de circuite găsim câteva unități de circuite integrate care nu sunt prezentate în imagine. Controlerul B pare, de asemenea, să fie o structură simplă. Pe lângă comanda cu LED-uri, există un receptor radio pe placa de circuit imprimat care detectează semnalul de pe telecomandă.

Figura 2
Cutii de control

Să vedem cum comenzile schimbă lumina benzii LED. Cea mai simplă soluție ar fi alinierea unui rezistor variabil cu banda LED. Când valoarea rezistenței este mică în comparație cu rezistența benzii LED, tensiunea totală de alimentare cade pe banda LED și se aprinde cu lumină maximă. Dacă valoarea rezistenței este comparabilă cu rezistența benzii LED, tensiunea va fi împărțită între rezistență și banda LED și LED-ul se va aprinde la o intensitate mai mică. Această soluție funcționează, are doar câteva defecte: am redus fluxul luminos, astfel încât consumul de energie electrică al sistemului să nu fie redus. Pe de altă parte, fluxul luminos al unui LED nu se modifică liniar cu tensiunea, ci exponențial, deci cu un pas de tensiune foarte mic provoacă o schimbare mare a fluxului luminos: nu pot regla fin lumina.

La controlerele cu LED-uri, fluxul luminos este controlat prin modulare a marginii impulsurilor. Pe baza termenului englezesc (Pulse Width Modulation), acest mod de control este denumit de obicei PWM. Esența acestei metode este că tensiunea DC de intrare este frecvent pornită și oprită de către electronica de comandă. Raportul dintre durata stării de pornire și timpul total este factorul de ocupare a spațiului. Aceasta va determina luminozitatea LED-ului perceput de ochii noștri. Frecvența de comutare trebuie să fie atât de mare încât ochii noștri să nu o poată urmări.

Controlerul C are 3 taste rapide care pot fi utilizate pentru a selecta instantaneu intensitatea luminii 100%, 50% și 25%. Cu aceste trei setări, am măsurat tensiunea care iese din controler în funcție de timp. Valorile relative ale tensiunii sunt prezentate în figura de mai jos pe un interval de timp lat de 12,8 ms. În poziția 100% vedem un nivel continuu, tensiunea este constantă de 12 V, cu excepția zgomotului minim. La setarea de 50% putem vedea deja că LED-ul se aprinde și se stinge de două ori în intervalul de timp de 12,8 ms, frecvența de comutare:. LED-urile sunt aprinse într-o jumătate din timp și stinse în cealaltă jumătate, cu un factor de umplere de 50%. Indicația de 25% înseamnă un factor de umplere de 25%, astfel încât LED-urile sunt aprinse doar un sfert din timp, trei sferturi sunt stinse.

Figura 3
Diagrama relativă de tensiune/timp

Durata de viață a LED-urilor nu este deloc afectată de comutarea frecventă, iar ochii noștri nu mai detectează pâlpâirea peste 80 Hz, ci mediază cantitatea de lumină detectată.

Frecvența de comutare a controlerelor și soluția de circuit specifică pot diferi deja semnificativ la produsele de la diferiți producători. Potențiometru reglabil Cu controlerul A, fluxul luminos al LED-urilor poate fi controlat bine chiar și la valori mici, deoarece funcționează la o frecvență de comutare relativ mare, 666,7 Hz.

Figura 4
Diagrama relativă de tensiune/timp

Figura de mai sus arată semnalul de timp de tensiune măsurat la controlerul A pe același interval larg de timp ca în figura precedentă. Aici apar aproape 9 vârfuri complete, în timp ce doar 2 pentru controlerul C. Semnalul este ușor distorsionat deoarece înregistratorul meu de date eșantionat de 10 kHz nu mai putea urmări modificările rapide.

Aș dori să subliniez că aceste controale nu sunt doar pentru banda LED. Alte surse de lumină care necesită 12V DC, cum ar fi lămpile LED MR16 sau chiar becurile cu halogen de 12V, sunt excelente pentru controlul fluxului luminos.

Cu controlul fluxului luminos, în special la diminuarea profundă, deci atunci când factorul de umplere este sub 25%, sursa de lumină poate clipi enervant și controlerul poate emite un sunet suspect, scârțâit. Aceasta nu este de obicei vina controlerului, ci a sursei de alimentare. Dacă electronica cu balast LED este zgomotoasă, acest zgomot poate fi amplificat în controlerul LED și poate provoca un efect neplăcut. Prin urmare, este recomandabil să sortați componentele de bună calitate și să acordați o atenție deosebită factorului de putere al sursei de alimentare cu LED peste 0,9 dacă dorim să controlăm fluxul luminos al benzii LED.