Завдяки своїй зручності і універсальності світлодіодні стрічки стали практично незамінними при облаштуванні різних систем освітлення. З них можна створювати складні конфігурації для оформлення інтер'єрів та екстер'єрів, фонового підсвічування вітрин, декоративних інсталяцій і дизайнерського оформлення стендів. При цьому спеціалізовані системи управління дозволяють регулювати яскравість освітлення і навіть створювати динамічні спецефекти.
Багатьом здається, що додаткове обладнання створює складності в монтажі і вимагає спеціальних знань. Дійсно, на відміну від світлодіодних ламп, тут доводиться самостійно підбирати і встановлювати блоки живлення, диммери і регулятори. Однак на практиці розібратися в пристрої харчування і управління для діодних стрічок досить просто.
Харчування світлодіодних стрічок і управління їх яскравістю Головна особливість світлодіода - нелінійна залежність струму, що протікає від прикладеної напруги. Робоча напруга типового білого світлодіода - 3 В, а струм - 20 мА, і навіть при незначному перевищенні цих параметрів, діод виходить з ладу, що робить його дуже вимогливим до якості джерела живлення, а також ускладнює управління його яскравістю. Щоб забезпечити стабільність характеристик, світлодіоди встановлюються групами (зазвичай по 3), а послідовно з ними підключається обмежувальний резистор.
Наприклад, для послідовної трійки світлодіодів на 3 В і 20 мА встановлюється резистор на 150 Ом (в 12-вольтової стрічці). Коли через ланцюг протікає струм 20 мА, падіння напруги на резисторі становить 3 В, але якщо струм зросте до 40 мА, на резисторі просяде вже 6 вольт. Це знижує ймовірність виходу світлодіодів з ладу і дозволяє розширити діапазон напруг живлення.
Щоб забезпечити світлодіодним стрічці стабільну напругу, застосовується блок живлення, розрахований на відповідну напругу (найчастіше 12 або 24 В). Не так важливо, як він виконаний конструктивно. Це може бути і сучасний імпульсний блок живлення, і трохи застарілий і більш громіздкий трансформаторний. Головне, щоб він забезпечував сталість напруги у всьому діапазоні необхідної потужності.
З регулюванням яскравості все трохи складніше. Тут недоречні лінійні тиристорні диммери, що застосовуються для управління звичайними лампами розжарювання. Робочий діапазон у світлодіодної стрічки досить вузький, а головне - відсутня лінійна залежність між напругою і яскравістю. В ідеалі слід регулювати напругу, а струм, що протікає через світлодіоди. Для цих цілей застосовуються спеціальні драйвери, диммери і контролери, які ми і розглянемо більш докладно.
Пристрої для управління яскравістю світлодіодним стрічки Як ми вже з'ясували, класичні реостати, потенціометри і широкодіапазонні диммери для світлодіодів не підходять. В ідеалі пристрій повинен гнучко управляти видається потужністю (або хоча б струмом), а не напругою. Але оскільки виробники заздалегідь не знають параметри нашої світлодіодним стрічки, то більшість наявних у продажу пристроїв розраховані на плавне регулювання напруги в межах 10-12 Вольт (для 12-вольтів стрічок).
Для управління яскравістю світлодіодних стрічок застосовуються: • лінійні регулятори і стабілізатори напруги; • драйвери - імпульсні джерела живлення з керованим виходом; • диммери - імпульсні перетворювачі з високим ККД; • RGB-регулятори - триканальні диммери для управління трибарвними світлодіодними стрічками; • RGB-підсилювачі - пристрої, керовані зовнішніми регуляторами, але видають значно більшу потужність по кожному каналу; • DMX-контролери - професійні пристрої для організації ефектних світлових шоу.
Зазначені в першому пункті лінійні регулятори є застарілими і використовуються все рідше. При тих же потужних показниках вони дуже громіздкі, відрізняються низьким ККД і сильно гріються. Решта перераховані пристрої використовують сучасніший принцип роботи. Вихідною напругою управляє ШІМ-контролер, що забезпечує їм дуже високий ККД (80-95%). Розглянемо їх принцип дії докладніше.
Диммери і драйвери Пояснити принцип дії імпульсних перетворювачів найпростіше на прикладі підсвічування. Це компактний пристрій діє за принципом імпульсного перетворювача. Енергія передається за допомогою високочастотних імпульсів, керованих ШІМ-контролером. При цьому всі беруть участь у передачі елементи працюють на 100% своєї потужності в кожному імпульсі, отже, їх ККД максимальний. Будь-яку вихідну характеристику (напруга, струм, потужність) можна динамічно регулювати, просто міняючи кількість імпульсів.
Чим вже діапазон перетворень, тим більш компактним, потужним і ефективним можна зробити пристрій. Диммери для управління яскравістю світлодіодних стрічок розраховані на вхідну напругу 12 В і вихідна - 10-12 В, завдяки чому відрізняються високим ККД і малими розмірами. При цьому видається ними потужність може регулюватися в межах від 0 до 100% від розрахункової. Драйвер є джерело живлення, в який вже вбудований регулятор вихідної напруги. При цьому не має значення, чи здійснюється управління безпосередньо вихідним напругою перетворювача напруги, або всередині корпусу вбудований окремий регулюючий елемент. Сьогодні поширені обидва типи схем, але для споживача різниця не принципова.
RGB-регулятори, підсилювачі і DMX-контролери Це більш складні пристрої, призначені для управління трьома і більше каналами. По суті, вони являють собою пристрої, зібрані на базі диммеров. При цьому RGB-регулятор дозволяє змінювати колір світіння триколірної світлодіодної стрічки в широких межах. Оскільки регулятори зазвичай розраховані на невелику потужність, то для заживлення довгих стрічок може знадобитися RGB-підсилювач. Це спеціальний пристрій, здатний видавати в десятки разів більшу потужність, але при цьому забезпечити відповідність вихідних напруг вхідним (керуючим).
DMX-контролери є професійні багатоканальні пульти, що дозволяють не тільки створювати комплексні інсталяції з регульованим освітленням, а й управляти складними світловими шоу. Існують моделі, схожі на музичні пульти з численними ручками і регуляторами. Є також USB-моделі, що представляють собою невеликі бокси, керовані з комп'ютера за допомогою спеціалізованого програмного забезпечення.
Управління диммерами, драйверами і регуляторами Зручність управління - важливий параметр механізмів, що регулюють яскравість світлодіодних стрічок. Сьогодні існує чотири основні варіанти: • Стаціонарне управління за допомогою потенціометра, розташованого безпосередньо на корпусі діммера або регулятора. Така конструкція не тільки проста і дешева, але і найбільш надійна, тому в освітленні різних складських, промислових та інших приміщень зазвичай застосовується саме цей варіант.
• Управління дистанційним пультом. Може застосовуватися інфрачервоний пульт, який потрібно направляти безпосередньо на приймач, або радіочастотний передавач, який може передавати сигнал навіть з іншого приміщення. • Управління по Ethernet, Wi-Fi або Bluetooth. Ці технології стають все популярнішими, оскільки дозволяють керувати освітленням з телефону або комп'ютера навіть віддалено. • Комбінована управління. Поширені диммери, мають настінне виконання з потенціометром і забезпечені при цьому додатково електронним управлінням за допомогою ПДУ або по Wi-Fi. Основним недоліком недорогих імпульсних регуляторів вважається мерехтіння. Саме з цієї причини все ще широко застосовуються лінійні схеми управління, що відрізняються великими габаритами і низькою ефективністю.
Але вдосконалення техніки призводить до того, що сучасні диммери завойовують ринок все більш упевнено. Їх керуюча мікросхема дуже точно враховує нелінійну ВАХ світлодіода, а висока частота роботи і хороші фільтри повністю виключають миготіння.
