Схема медленного выключения светодиодной ленты. Плавный розжиг и затухание светодиодов, схема. Схема и принцип ее работы

В некоторых случаях требуется реализовать схему плавного включения или выключения светодиода (LED). Особенно востребовано данное решение в организации дизайнерских решениях. Для осуществления задуманного есть два пути решения. Первый – покупка готового блока розжига в магазине. Второй – изготовление блока своими руками. В рамках статьи выясним, почему стоит прибегнуть ко второму варианту, а также разберем самые популярные схемы.

Покупать или делать самому?

Если нужно срочно или нет желания и времени собирать блок плавного включения светодиодов своими руками, то можно и купить готовое устройство в магазине. Единственный минус – цена. Стоимость некоторых изделий, в зависимости от параметров и производителя, может превышать в несколько раз себестоимости устройства сделанного своими руками.

Если есть время и особенно желание, то стоит обратить внимание на давно разработанные и проверенные временем схемы плавного включения и выключения светодиодов.

Что нужно

Для того, чтобы собрать схему плавного розжига светодиодов в первую очередь потребуется небольшой набор радиолюбителя, как навыков, так и инструментов:

• паяльник и припой;
• текстолит для платы;
• корпус будущего устройства;
• набор полупроводниковых приборов (резисторы, транзисторы, конденсаторы, светодиоды, диоды и т.д.);
• желание и время;

Как видно из списка, ничего особенного и сложного не требуется.

Основа основ плавного включения

Давайте начнем с элементарных вещей и вспомним, что такое RC – цепь и как она связана с плавным розжигом и затуханием светодиода. Посмотрите на схему.

В ее состав входит всего три компонента:

• R – резистор;
• C – конденсатор;
• HL1 – подсветка (светодиод).

Два первых компонента и составляют RC – цепь (произведение сопротивления и емкости). От увеличения сопротивления R и емкости конденсатора C увеличивается время розжига LED. При уменьшении, наоборот.

Мы не будем углубляться в основы электроники и рассматривать, как протекают физические процессы (точнее ток) в данной схеме. Достаточно знать, что она лежит в основе работы всех устройств плавного розжига и затухания.

Рассмотренный принцип RC – задержки лежит в основе всех решений плавного включения и выключения светодиодов.

Схемы плавного включения и выключения светодиодов

Разбирать громоздкие схемы не имеет смысла, т.к. для решения большинства задач справляются простые устройства, работающие на элементарных схемах. Рассмотрим одну из таких схем плавного включения и выключения светодиодов. Несмотря на простоту, она имеет ряд плюсов, высокую надежность и низкую себестоимость.

Состоит из следующих деталей:

• VT1 – полевой транзистор IRF540;
• C1 – конденсатор емкостью 220 mF и напряжением 16V;
• R1, R2, R3 – резисторы номиналом 10, 22, 40 kOm соответственно;
• LED – светодиод.

Работает от напряжения 12 Вольт по следующему алгоритму:

1. При включении схемы в цепь питания через R2 протекает ток.
2. В это время C1 набирает емкость (заряжается), что обеспечивает постепенное открытие полевика VT
3. Возрастающий ток на затворе (вывод 1) протекает через R1, и заставляет постепенно открываться сток полевика VT
4. Ток уходит на исток все того же полевика VT1 и далее на LED.
5. Светодиод постепенно усиливает излучение света.

Затухание светодиода происходит при снятии питания. Принцип обратный. После отключения питания, конденсатор C1 начинает постепенно отдавать свою емкость на сопротивления R1 и R2.

Скорость разряда, а тем самым и скорость плавного затухания светодиода, может регулироваться номиналом сопротивления R3. Поэкспериментируйте, чтобы понять, как номинал влияет на быстроту розжига и затухания LED. Принцип следующий – выше сопротивление, медленнее затухание, и наоборот.

Главный элемент – это полевой n-канальный MOSFET транзистор IRF540, все остальные полупроводниковые приборы играют вспомогательную роль (обвязка). Стоит отметить его важные характеристики:

• ток стока: до 23 Ампер;
• полярность: n;
• напряжение сток – исток: 100 Вольт.

Более детальную информацию, в том числе и ВАХ, можно найти на сайте производителя в datasheet.

Доработанный вариант с возможностью настройки времени

Рассмотренный выше вариант предполагает использование устройства без возможности регулировки времени розжига и затухания LED. А иногда это необходимо. Для реализации всего лишь нужно дополнить схему несколькими элементами, а именно R4, R5 – регулируемые сопротивления. Они предназначены для реализации функции подстройки времени полного включения и выключения нагрузки.

Рассмотренные схемы плавного розжига и затухания отлично подойдут для реализации дизайнерской подсветки в автомобиле (багажник, двери, область ног передних пассажиров).

Еще одна популярная схема

Вторая самая популярная схема плавного включения и выключения светодиодов очень похожа на две рассмотренные, но сильно отличаются по принципу работы. Управление включением происходит по минусу.

Широкое применение схемы нашли в тех местах, где одна часть контактов замыкается по минусу, а другая по плюсу.

Отличия схемы от рассмотренных ранее. Главное отличие – это другой транзистор. Полевик обязательно нужно заменить на p – канальный (маркировка указана на схеме ниже). Нужно «перевернуть» конденсатор, теперь плюс кондера пойдет на исток транзистора. Не забывайте, доработанный вариант имеет питание с обратной полярностью.

Видео

Для углубленного понимания всего происходящего в рассмотренных вариантах предлагаем посмотреть интересное видео, автор которого, при помощи программы проектировки электронных схем, постепенно показывает принцип работы плавного включения и выключения светодиода на разных вариантах. Внимательно посмотрев видео, Вы поймете почему обязательно нужно использовать транзистор.

Вывод

Рассмотренные решения являются самыми популярными и востребованными. В сети интернет, на формуах ведутся большие дискуссии по поводу простоты и малой функциональности данных схем, однако практика показала, что в быту их функционала хватает сполна. Большой плюс рассмотренных решений включения и выключения светодиодов – это простота изготовления и низкая себестоимость. Для разработки готового решения уйдет не более 3-7 часов.

Регулятор яркости светодиодной подсветки приборов авто.
Схема плавного розжига светодиодов.

Многие автолюбители переделывают подсветку приборной панели своего авто с обычных ламп накаливания на светодиоды, и зачастую, особенно при использовании супер-ярких, приборка сияет как новогодняя елка и режет по глазам ярким свечением, что требует применения дополнительного устройства, с помощью которого можно регулировать уровень яркости, как говорится, на свой вкус. Вообще существуют два метода регулировки, это аналоговое регулирование, которая заключается в изменении уровня постоянного тока светодиода, и ШИМ регулирование, то есть периодическое включение и выключение тока через светодиод на регулируемые промежутки времени. При ШИМ-регулировке частота импульсов должна быть не ниже 200 Гц, иначе на глаз будет заметно мерцание светодиодов. Ниже приведена принципиальная схема простейшего блока, реализованного на микросхеме-таймере NE555, отечественным аналогом которой является КР1006ВИ1, эта микросхема и формирует широтно-импульсные сигналы управления.

Уровень яркости подсветки регулируется переменным резистором номиналом 50 кОм, то есть этим резистором изменяется скважность импульсов управления. В качестве регулирующего элемента применен N-канальный полевой транзистор IRFZ44N, который можно заменить, например, на IRF640 или подобный.

Делать перечень примененных элементов наверно нет смысла, их в схеме не так уж и много, поэтому перейдем к рассмотрению печатной платы.

Печатная плата разработана в программе Sprint Layout, вид платы данного формата выглядит следующим образом:

Фото-вид платы ШИМ-регулятора LAY6 формата:

У многих возникает желание добавить к схеме регулятора эффект плавного розжига, и в этом нам поможет широко распространенная в интернете простенькая схемка:

На печатной плате мы разместили обе вышеприведенных схемы, и схему регулятора, и схему плавного розжига. LAY6 формат платы выглядит так:

Фото-вид LAY6 формата:

Фольгированный текстолит для платы односторонний, размер 24 х 74 мм.

Для установления желаемого времени розжига и затухания поиграйте номиналами резисторов, обозначенных на печатной плате звездочками, так же это время зависит от номинала электролитической емкости в схеме розжига, расположенной над выходным гнездом LED (С увеличением номинала конденсатора увеличится время).

Обращаем ваше внимание, что в схеме плавного розжига применен P-канальный MOSFET. Ниже показана цоколевка транзисторов:

В дополнение к статье приводим еще один пример схемы с регулятором яркости и плавным розжигом светодиодов приборной панели авто:

Размер архива с материалами статьи – 0,4 Mb.

Помимо чисто декоративной функции, например, подсветки автосалона, применение плавного включения, или розжига, имеет основательное практическое значение для светодиодов – существенное продление срока службы. Поэтому рассмотрим, как сделать своими руками устройство для решения такой задачи, стоит ли вообще самостоятельно его мастерить или лучше купить готовое, что для этого потребуется, а также какие варианты схем при этом доступны для любительского изготовления.

Первейший вопрос, возникающий при необходимости включения в схему модуля плавного розжига светодиодов, это сделать ли его самостоятельно или купить. Естественно, легче приобрести готовый блок с заданными параметрами. Однако у такого способа решения задачи есть один серьезный минус – цена. При изготовлении своими руками себестоимость такого приспособления снизится в несколько раз. Кроме того, процесс сборки не займет много времени. К тому же, существуют проверенные варианты устройства – остается лишь обзавестись нужными компонентами и оборудованием и правильно, в соответствии с инструкцией их соединить.

Обратите внимание! Лэд-освещение находит широкое применение в автомобилях. Например, это могут быть дневные ходовые огни и внутренняя подсветка. Включение блока плавного розжига для светодиодных ламп позволяет в первом случае существенно продлить срок эксплуатации оптики, а во втором – предотвратить ослепление водителя и пассажиров резким включением лампочки в салоне, что делает подсветительную систему более визуально комфортной.

Что нужно

Чтобы грамотно собрать модуль плавного розжига для светодиодов, потребуется набор следующих инструментов и материалов:

1. Паяльная станция и комплект расходников (припой, флюс и проч.).
2. Фрагмент текстолитового листа для создания платы.
3. Корпус для размещения компонентов.
4. Необходимые полупроводниковые элементы – транзисторы, резисторы, конденсаторы, диоды, лед-кристаллы.

Однако прежде чем приступить к самостоятельному изготовлению блока плавного пуска/затухания для светодиодов, необходимо ознакомиться с принципом его работы.

На изображении представлена схема простейшей модели устройства:

В ней три рабочих элемента:

1. Резистор (R).
2. Конденсаторный модуль (C).
3. Светодиод (HL).

Резисторно-конденсаторная цепь, основанная на принципе RC-задержки, по сути и управляет параметрами розжига. Так, чем больше значение сопротивления и емкости, тем дольше период или более плавно происходит включение лед-элемента, и наоборот.

Рекомендация! В настоящий момент времени разработано огромное количество схем блоков плавного розжига для светодиодов на 12В. Все они различаются по характерному набору плюсов, минусов, уровню сложности и качеству. Самостоятельно изготавливать устройства с пространными платами на дорогостоящих компонентах нет резона. Проще всего сделать модуль на одном транзисторе с малой обвязкой, достаточный для замедленного включения и выключения лед-лампочки.

Схемы плавного включения и выключения светодиодов

Существует два популярных и доступных для самостоятельного изготовления варианта схем плавного розжига для светодиодов:

1. Простейшая.
2. С функцией установки периода пуска.

Читайте также Динамическая подсветка монитора: характеристика, схема, настройка

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

Простая схема плавного включения выключения светодиодов

Только на первый взгляд схема плавного розжига, представленная ниже, может показаться упрощенной. В действительности она весьма надежна, недорога и отличается множеством преимуществ.

В ее основе лежат следующие комплектующие:

1. IRF540 – транзистор полевого типа (VT1).
2. Емкостный конденсатор на 220 мФ, номиналом на 16 вольт (C1).
3. Цепочка резисторов на 12, 22 и 40 килоОм (R1, R2, R3).
4. Led-кристалл.

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

1. При запитывании цепи через блок R2 начинает течь ток.
2. Благодаря этому элемент C1 постепенно заряжается (повышается номинал емкости), что в свою очередь способствует медленному открыванию модуля VT.
3. Увеличивающийся потенциал на выводе 1 (затворе полевика) провоцирует похождение тока через R1, что способствует постепенному открыванию вывода 2 (стока VT).
4. Как результат, ток переходит на исток полевого блока и на нагрузку и обеспечивает плавный розжиг светодиода.

Процесс угасания лед-элемента идет по обратному принципу – после снятия питания (размыкания «управляющего плюса»). При этом конденсаторный модуль, постепенно разряжаясь, передает потенциал емкости на блоки R1 и R2. Скорость процесса регламентируется номиналом элемента R3.

Основным элементом в системе плавного розжига для светодиодов является транзистор MOSFET IRF540 полевого n-канального типа (как вариант можно использовать российскую модель КП540).

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

1. Сила тока стока – в пределах 23А.
2. Значение полярности – n.
3. Номинал напряжения сток-исток – 100В.

Важно! Ввиду того, что быстрота розжига и затухания светодиода полностью зависит от величины сопротивления R3, можно подобрать необходимое его значение для задания определенного времени плавного пуска и выключения лед-лампочки. При этом правило выбора простое – чем выше сопротивление, тем дольше зажигание, и наоборот.

Доработанный вариант с возможностью настройки времени

Нередко возникает необходимость изменения периода плавного розжига светодиодов. Рассмотренная выше схема не дает такой возможности. Поэтому в нее нужно внедрить еще два полупроводниковых компонента – R4 и R5. С их помощью можно задавать параметры сопротивления и тем самым контролировать скорость зажигания диодов.

Недавно решил собрать схему, которая позволила бы мне любую светодиодную ленту (будь то в автомобиле или дома) плавно разжигать. Изобретать велосипед я не стал, и решил немного по Google ить. При поиске почти на каждом сайте находил схемы, где светодиодная нагрузка сильно ограничивается возможностями схемы.

Мне же хотелось, чтобы схема всего лишь плавно поднимала напряжение на выходе, чтобы диоды плавно разгорались и схема было обязательно пассивной (не требовала дополнительного питания и в режиме ожидания не потребляла бы ток) и обязательно была бы защищена стабилизатором напряжения для увеличения срока жизни моей подсветки.

А так как плат пока я травить не научился, то решил что сначала нужно освоить самые простые схемы и при монтаже использовать готовые монтажные платы, которые как и остальные компоненты схемы, можно приобрести в любом магазине радиодеталей.

Для того что собрать схему плавного розжига светодиодов со стабилизацией мне нужно было приобрести следующие компоненты:

Вообще, готовая монтажная плат достаточно удобная альтернатива так называемому методу “ЛУТ” где с помощью программы Sprint-Layout, принтера и того же текстолита можно собрать почти любую схему. Так вот, новичкам следует всё таки сначала освоить более простой вариант, который значительно проще и что самое главное “прощает ошибки” и так же не требует наличия паяльной станции.

Немного упростив исходную схему решил её перерисовать:

Знаю что на схемах транзистор и стабилизатор обозначается не так, но мне так проще, а вам будет нагляднее. А если же вы, как и я, успели позаботиться о стабилизации, то вам нужна ещё более простая схема:

Тоже самое, только без использования стабилизатора КРЕН8Б.

• R3 - 10К Ом
• R2 - 51К Ом
• R1 - от 50К до 100К Ом (сопротивлением этого резистора можно управлять скоростью розжига светодиодов).
• С1 - от 200 до 400мк Ф (можно и выбрать другие ёмкости, но превышать 1000мк Ф не стоит).

На тот момент мне нужны были две платы плавного розжига:
- для уже сделанной подсветки ног.
- для плавного розжига приборной панели.

Так как о стабилизации светодиодов подсвечивающих мои ноги я уже давно позаботился, то в схеме розжига КРЕНка уже была не нужна.

Схема плавного розжига без стабилизатора.

Для такой схемы я использовал всего 1.5 кв см монтажной платы, которая стоит всего 60 рублей.

Схема плавного розжига со стабилизатором напряжения.

Размеры 25 х 10 мм.

Достоинствами данной схемы является то, что подключаемая нагрузка зависит только от возможностей блока питания (аккумулятора авто), и от полевого транзистора IRF9540N, который очень надежен (дает возможность подключить через себя 140Вт нагрузки при токе до 23А (информация из интернета). Схема сможет выдержит 10 метров светодиодной ленты, но тогда транзистор придется охлаждать, благо в таком исполнении можно закрепить на полевик радиатор (что конечно приведёт к увеличению площади схемы).

При первом тестировании схемы было снято коротенькое видео:

Изначально R1 стоял номиналом 60К Ом и мне не понравилось то что розжиг до полной яркости занимал около 5-6 секунд, в последствии к R1 был допаян ещё один резистор на 60К Ом и время розжига уменьшилось до 3 секунд, что для подсветки ног было самое то.

А так как схему розжига для подсветки ног необходимо было подключать в разрыв основной схемы питания, то не долго думая как же её заизолировать, просто запихнул её в кусок велосипедной камеры.

Подключив схему плавного розжига снял ещё одно видео:

На этом всё, благодарю всех тех кто всё таки смог дочитать сей пост до конца. Конечно же для кого то это будет жёстким баяном, но надеюсь найдутся товарищи которым будет интересно.