Новости

Aug 11, 2023

Управляйте своим светодиодом

В предыдущей статье я обсуждал светодиоды в целом и их свойства. В этом

В предыдущей статье я обсуждал светодиоды в целом и их свойства. В этой статье я хочу привести несколько примеров управления светодиодами и сравнить несколько наиболее часто используемых методов. Не существует универсального решения, подходящего всем, но я постараюсь максимально обобщить. Идея состоит в том, чтобы иметь возможность эффективно контролировать яркость светодиодов и при этом продлевать их срок службы. Эффективный драйвер может иметь решающее значение, если вы планируете использовать его в долгосрочной перспективе. Давайте посмотрим на проблему, а затем обсудим пути решения.

Большинству новичков будет интересно заставить светодиод светиться, не взорвав его. Чуть дальше все сводится к регулированию яркости, а затем к смешиванию цветов для получения любого оттенка из палитры цветов. В любом случае важно иметь четкое представление о конечном применении. Такое освещение, как освещение на рабочем столе, редко требует управления освещением в романтическом настроении. Напротив, для освещения дискотеки потребуются светодиоды разного цвета с переменной интенсивностью.

Так как же воспринимается яркость? Если рассуждать логически, то при наличии двух светодиодных ламп по 100 люмен каждая яркость должна быть в два раза выше. На самом деле человеческие глаза логарифмически чувствительны к изменению интенсивности, а это означает, что удвоение интенсивности будет восприниматься как небольшое изменение.

Восприятие интенсивности света подчиняется Степенному закону Стивенса с показателем степени, который зависит от размера вашего поля зрения, занимаемого светом. Для пятна с углом 5 градусов показатель степени составляет около 0,33, а для точечного источника — около 0,5. Это означает, что для пятна под углом 5 градусов источник должен увеличиться в 8 раз, чтобы казаться вдвое ярче, а точечный источник должен увеличиться в 4 раза, чтобы казаться вдвое ярче.

Давайте начнем с простого SMD-светодиода мощностью 1 Вт, подобного тому, который можно приобрести у Adafruit. Он рассчитан на 90 люмен и поставляется с алюминиевой печатной платой в качестве радиатора. Вот краткий обзор некоторых параметров светодиода.

В техническом описании содержится довольно важная информация, начиная с прямого тока (постоянного) и пикового прямого тока. Значения составляют 350 мА и 500 мА соответственно и не должны превышаться.

Используются еще две важные части информации, которые представлены в виде графиков. Первый — это график прямого тока и напряжения, который показывает, что напряжения около 1,8 В достаточно для прямого смещения светодиода. После этого ток омически возрастает и при напряжении около 3 В, как сообщается, он потребляет около 200 мА. Вторая кривая представляет собой относительную зависимость LI от прямого тока, которая показывает, что ток контролирует количество светового потока (прямая линия, доходящая до отметки «4»).

Учитывая, что светодиод подчиняется закону Ома, ток должен быть прямо пропорционален напряжению, и, следовательно, мы можем изменять напряжение для управления яркостью. Что ж, есть только один небольшой недостаток: кривая прямого тока настолько крутая, что небольшое увеличение напряжения приведет к большему изменению тока. Яркость будет другой, если вы подключите батарейку типа «таблетка», а не две щелочные батарейки. Оба имеют разность потенциалов 3 В, но величина тока, подаваемого каждым из них, различна и, следовательно, разная яркость. Вместо того, чтобы контролировать напряжение, лучше напрямую контролировать ток, проходящий через светодиод.

Проще всего добавить потенциометр последовательно со светодиодом. Простой! По сути, когда вы меняете сопротивление, срабатывает закон Ома и вуаля! Переменное сопротивление равно переменному току и переменной яркости.

Вот моделирование светодиода с переменным резистором сопротивлением от 100 Ом до 1 кОм. Единственная проблема заключается в том, что если сопротивление светодиода изменится или напряжение будет колебаться, результат может быть разрушительным. По сути, это управление с разомкнутым контуром, и от схемы к пользователю нет никакой обратной связи, кроме изменения яркости.

Конечно, существует также проблема эффективности, поскольку потенциометр также будет рассеивать мощность.