Плавный розжиг и затухание светодиодов, схема. Простейшая схема плавного розжига и затухания светодиодов Плавное затухание светодиодов

Есть случаи, когда необходимо обеспечить плавное включение светодиодов, применяемых для освещения или подсветки, а в некоторых случаях и выключение. Плавный розжиг может потребоваться по разным причинам.

Во-первых, при мгновенном включении свет сильно «бьет по глазам» и заставляет нас жмуриться и прищуриваться, выжидая, пока глаза привыкнут к новому уровню яркости. Этот эффект связан с инерционностью процесса аккомодации глаза и конечно имеет место не только при включении светодиодов, но и любых других источников света.

Просто в случае со светодиодами он усугубляется тем, что излучающая поверхность очень мала. Если говорить научным языком – источник света имеет очень большую габаритную яркость.

Во-вторых, могут преследоваться чисто эстетические цели: согласитесь плавно загорающийся или гаснущий свет – это красиво. Схема питания светодиодов должна быть усовершенствована должным образом. Рассмотрим два различных способа плавного включения и выключения светодиодов.

Задержка RC-цепью

Первое что должно прийти в голову человеку, знакомому с электротехникой – введение задержки с помощью включения в схему питания светодиодов RC-цепочки: резистора и конденсатора. Схема приведена на рис.1. При подаче напряжения на вход – напряжение на конденсаторе, по мере его заряда, будет нарастать за время приблизительно равное 5τ, где τ=RC – постоянная времени. То есть, говоря простым языком, время включения света будет определяться произведением емкости конденсатора и сопротивления резистора. Соответственно, чем больше емкость и сопротивление, тем дольше будет происходить розжиг светодиодов. При отключении питания конденсатор будет разряжаться на светодиоды. Время, в течение которого будет происходить плавное затухание, также будет определяться τ, но в этом случае вместо R в произведение войдет динамическое сопротивление светодиодов. К примеру, конденсатор на 2200 мкФ и резистор на 1 кОм теоретически «растянут» время включения на 2,2 секунды. Естественно на практике это значение будет отличаться от расчетного как за счет разброса параметров (у электролитических конденсаторов допуски на номинал обычно очень большие) RC-цепи, так и за счет параметров самих светодиодов. Не нужно забывать, что p-n-переход начнет открываться и излучать свет при определенном пороговом значении. Представленная простейшая схема хорошо позволяет понять принцип действия этого метода, но для практической реализации она мало пригодна. Для получения рабочего решения усовершенствуем ее введением нескольких дополнительных элементов (рис.2).
Работает схема следующим образом: при включении питания конденсатор С1 заряжается через резистор R2, транзистор VT1, по мере изменения напряжения на затворе, уменьшает сопротивление своего канала, тем самым увеличивая ток через светодиод. Выключение питания приведет к разряду конденсатора через светодиоды и резистор R1.

Включим «мозги»…

Если схема должна обеспечить большую гибкость и функциональность, например, не меняя «железо» мы хотим получить несколько режимов работы и задавать время розжига и затухания более точно, то самое время включить в схему микроконтроллер и интегральный драйвер LED с входом управления. Микроконтроллер способен с высокой точностью отсчитывать необходимые интервалы времени и выдавать команды на управляющий вход драйвера в виде ШИМ. Переключение режимов работы можно предусмотреть заранее и вывести для этого соответствующую кнопку. Необходимо только сформулировать – что мы хотим получить и написать соответствующую программу. В качестве примера можно привести драйвер мощных светодиодов LDD-H, который выпускается с номинальными значениями токов от 300 до 1000 мА и имеет вход ШИМ. Схема включения конкретных драйверов обычно приводится в тех. описании производителя (data sheet). В отличие от предыдущего способа, время на включение и выключение не будет зависеть от разброса параметров элементов схемы, температуры окружающей среды или падения напряжения на светодиодах. Но за точность нужно будет заплатить – это решение дороже.

В некоторых случаях от LED ламп или индикаторов требуется плавное включение и выключение. Естественно светодиод при обычной подаче питания включается мгновенно (в отличии от ламп накаливания), что требует применения в данном случае небольшой схемы управления. Она не сложная и в простейшем варианте представляет собой всего десяток радиодеталей, во главе с парочкой транзисторов.

Сборник принципиальных схем

Вначале идут общеизвестные схемы из Интернета, а далее несколько собранных лично и прекрасно работающих. Первая схема простейшая - при подаче питания диод постепенно увеличивает яркость (открывается транзистор по мере заряда конденсатора):

Делал вот такую схему плавного включения и выключения светодиодов, резистором R7 подбирается нужный ток через диод. А если вместо кнопки подключить вот этот прерыватель, то схемка сама будет разжигаться и затухать, только резистором R3 нужно установить нужный интервал времени.

Вот ещё две схемы плавного розжига и затухания, которые также лично паял:

Все эти конструкции относятся не к сетевым (от 220 В), а обычным низковольтным светодиодным индикаторам. Промышленные LED лампы с их неизвестными драйверами, чаще всего в разных плавных контроллерах работают непредсказуемо (или мигают, или включаются всё-таки резко). Так что управлять нужно не драйверами, а непосредственно светодиодами. Схемы предоставил senya70.

Плавное включение светодиода с помощью ШИМ (PWM) на Arduino рассмотрим на этой странице. Рассмотрим, как подключить светодиод, разберем что такое ШИМ (Широтно-Импульсная Модуляция). Также мы подробно рассмотрим цикл for в языке программирования C++, который служит для повторения операторов, заключенных в конструкцию (операторы, находящиеся внутри фигурных скобок в скетче).

Плавное включение светодиода на Ардуино

Чтобы вспомнить, что такое Ардуино , используем простой скетч плавного включения светодиода. Для этого можно использовать цикл for. Заголовок данной конструкции состоит из трех частей: for (initialization; condition; increment) — initialization выполняется один раз, далее проверяется условие condition , если условие верно, то выполняется приращение increment и цикл повторяется пока верно условие (condition).

В приведенном примере мы будем плавно изменять яркость светодиода с помощью ШИМ, светодиод будет плавно разгораться, а затем плавно гаснуть. Данный пример можно использовать для декоративной подсветки в комнате на светодиодах или ночного светильника с управлением от пульта дистанционного управления. Подключите светодиод к аналоговому порту Pin6 и загрузите следующий скетч.

Управление светодиодом с помощью ШИМ Ардуино

Для занятия нам понадобятся следующие детали:

• плата Arduino Uno / Arduino Nano / Arduino Mega;
• макетная плата;
• 1 светодиод и 1 резистор 220 Ом;
• провода «папа-папа» и «папа-мама».

Схема. Плавное мигание светодиодом на Ардуино

Скетч плавного включения светодиода от Ардуино

#define LED_PIN 6 // задаем имя для Pin6 void setup () { pinMode (LED_PIN, OUTPUT ); // инициализируем Pin6 как выход } void loop () { // плавное включение светодиода // начальное значение на Pin6 i=0, если i<=255, то прибавляем к i единицу for (int i=0;i<=255;i++) { analogWrite (LED_PIN, i); delay (5); } //плавное затухание светодиода // начальное значение на Pin6 i=255, если i>=255, то вычитаем от i единицу for (int i=255;i>=0;i--) { analogWrite (LED_PIN, i); delay (5); // ставим задержку для эффекта } }

Пояснения к коду:

1. цикл for повторяется до тех пор, пока верно условие i<=255 или i>=0 ;
2. для цикла for следует обязательно прописывать в круглых скобках следующие значения — (инициализация; условие; приращение) ;
3. конструкция цикла for должна располагаться между фигурными скобками { } .

Наверное многим хотелось добавить в свое авто что-то новое, сегодня я расскажу как сделать это без особых затрат и технических изменений в конструкции автомобиля.
Устройство которое я сегодня хочу вам представить это не большая схема регулировки запуска и выключения нагрузки, в нашем случае осветительных приборов, освещения салона, подсветки приборной панели и т.д. Наше устройство позволит плавно включать и выключать любую из перечисленных нагрузок. Согласитесь куда приятнее когда при включении зажигания мы видим не резкое включение подсветки приборной панели, а плавный розжиг. То же можно сказать и о освещении салона и осветительных приборах.
От слов перейдем к делу и перед тем как начать сборку предлагаю ознакомиться со схемой:

Для начала расскажу о том как она подключается. К VCC+ нам необходимо подвести постоянные 12 В от аккумулятора которые и будут питать нашу нагрузку. К REM мы подключаем те 12 В которые появляются после включения зажигания, именно они и будут инициировать розжиг и по их исчезновению схема будет гасить освещение. Соответственно к контактам LED+ LED- мы подключаем нашу нагрузку (в моем случае светодиоды)
В качестве транзистора Т1 я использовал BC817 (аналог КТ503В) в качестве Т2 я взял IRF9540S. Если вы захотите увеличить время розжига вам необходимо увеличить номинал R2, для уменьшения соответственно понизить. Для управления временем гашения аналогичную операцию необходимо проделать с резистором R3.
Теперь можно переходить к сборке. Для уменьшения размеров устройства я использовал поверхностный монтаж.
Вот весь набор элементов, которые мне понадобились:

Платы были изготовлены по «ЛУТ» технологии из одностороннего текстолита.

Вот такое компактное устройство способное добавить эстетичности нашему автомобилю мы получили в итоге.

Расходы:
1. Резисторы 0,25 руб\шт. х4 = 1 Руб
2. BC817 = 3 руб.
3. IRF9540S = 35 руб
4. Конденсатор 8 руб
5. Клеммы 21,5

Итог: Всего за 70 руб. мы получаем довольно интересное устройство.
P. S. Видео с работой устройства:

Принцип работы схемы:

Управляющий «плюс» поступает через диод 1N4148 и резистор 4,7 кОм на базу транзистора КТ503. При этом транзистор открывается, и через него и резистор 68 кОм начинает заряжаться конденсатор. Напряжение на конденсаторе плавно растет, и далее через резистор 10 кОм поступает на вход полевого транзистора IRF9540. Транзистор постепенно открывается, плавно увеличивая напряжение на выходе схемы. При снятии управляющего напряжения транзистор КТ503 закрывается. Конденсатор разряжается на вход полевого транзистора IRF9540 через резистор 51 кОм. После окончания процесса разряда конденсатора схема перестает потреблять ток и переходит в режим ожидания. Потребляемый ток в этом режиме незначителен.

Схема с управляющим минусом:

Отмечена распиновка IRF9540N

Схема с управляющим плюсом:

Отмечена распиновка IRF9540N и KT503

В этот раз изготавливать схему решил методом ЛУТ (лазерно-утюжная технология). Делал я это первый раз в жизни, сразу скажу, что ничего сложного нет. Для работы нам понадобится: лазерный принтер, глянцевая фотобумага (или страница глянцевого журнала) и утюг.

К О М П О Н Е Н Т Ы:

Транзистор IRF9540N
Транзистор KT503
Выпрямительный диод 1N4148
Конденсатор 25V100µF
Резисторы:
- R1: 4.7 кОм 0.25 Вт
- R2: 68 кОм 0.25 Вт
- R3: 51 кОм 0.25 Вт
- R4: 10 кОм 0.25 Вт
Односторонний стеклотекстолит и хлорное железо
Клеммники винтовые, 2-х и 3-х контактные, 5 мм

При необходимости, изменить время розжига и затухания светодиодов можно подбором номинала сопротивления R2, а также подбором ёмкости конденсатора.

Р А Б О Т А:
?????????????????????????????????????????
?1? В этой записи подробно покажу, как изготавливать плату с управляющим плюсом. Плата с управляющим минусом делается аналогично, даже чуть проще из-за меньшего количества элементов. Отмечаем на текстолите границы будущей платы. Края делаем чуть больше, чем рисунок дорожек, а затем вырезаем. Существует много способов резки текстолита: ножовкой по металлу, ножницами по металлу, с помощью гравера и так далее.

Я с помощью канцелярского ножа сделал бороздки по намеченным линиям, далее выпилил ножовкой и обточил края напильником. Также пробовал использовать ножницы по металлу – оказалось гораздо проще, удобнее и без пыли.

Далее прошкуриваем заготовку под водой наждачной бумагой с зернистостью P800-1000. Затем сушим и обезжириваем поверхность платы 646 растворителем с помощью безворсовой салфетки. После этого нельзя руками прикасаться к поверхности платы.

2? Далее с помощью программы SprintLayot открываем и печатаем на лазерном принтере схему. Печатать необходимо только слой с дорожками без обозначений. Для этого в программе при печати слева вверху в разделе “слои” снимаем ненужные галочки. Также при печати в настройках принтера выставляем высокую четкость и максимальное качество изображения. Программу и чуть доработанные мной схемы залил для Вас на Яндекс.Диск.

С помощью малярного скотча приклеиваем на обычный лист А4 страницу глянцевого журнала/глянцевую фотобумагу (если их размеры меньше А4) и печатаем на ней нашу схему.

Я пробовал использовать кальку, страницы глянцевого журнала и фотобумагу. Удобнее всего, конечно, работать с фотобумагой, но в отсутствии последней и страницы журнала вполне сгодятся. Калькой же пользоваться не советую – рисунок на плате очень плохо пропечатался и получится нечётким.

3? Теперь прогреваем текстолит и прикладываем нашу распечатку. Затем утюгом с хорошим прижимом проутюживаем плату в течение нескольких минут.

Теперь даем плате полностью остыть, после чего опускаем в ёмкость с холодной водой на несколько минут и аккуратно избавляемся от бумаги на плате. Если целиком не отдирается, то скатываем потихоньку пальцами.

Затем проверяем качество пропечатанных дорожек, и плохие места подкрашиваем тонким перманентным маркером.

4? С помощью двустороннего скотча приклеиваем плату на кусочек пенопласта и помещаем в раствор хлорного железа на несколько минут. Время вытравливания зависит от многих параметров, поэтому периодически достаем и проверяем нашу плату. Хлорное железо используем безводное, разводим в теплой воде согласно пропорциям, указанным на упаковке. Чтобы ускорить процесс травления можно периодически покачивать ёмкость с раствором.

После того, как ненужная медь стравилась – отмываем плату в воде. Затем с помощью растворителя или наждачки счищаем тонер с дорожек.

5? Затем необходимо просверлить дырочки для монтажа элементов платы. Для этого я использовал бормашинку (гравер) и сверла диаметром 0.6 мм и 0.8 мм (из-за разной толщины ножек элементов).

6? Далее нужно облудить плату. Есть множество различных способов, я решил воспользоваться одним из самых простых и доступных. С помощью кисточки смазываем плату флюсом (например ЛТИ-120) и паяльником лудим дорожки. Главное не держать жало паяльника на одном месте, иначе возможен отрыв дорожек при перегреве. Берем на жало больше припоя и ведем им вдоль дорожки.

7? Теперь напаиваем необходимые элементы согласно схеме. Для удобства в SprintLayot распечатал на простой бумаге схему с обозначениями и при пайке сверял правильность расположения элементов.

8? После пайки очень важно полностью смыть флюс, в противном случае могут быть коротыши между проводниками (зависит от применяемого флюса). Сначала рекомендую тщательно протереть плату 646 растворителем, а потом хорошо промыть щеткой с мылом и высушить.

После сушки подключаем «постоянный плюс» и «минус» платы к питанию («управляющий плюс» не трогаем), затем вместо светодиодной ленты подсоединяем мультиметр и проверяем, нет ли напряжения. Если хоть какое-то напряжение все-таки присутствует, значит где-то коротит, возможно плохо смыли флюс.

Ф О Т О Г Р А Ф И И:

Убрал плату в термоусадку

В И Д Е О:

?????????????????????????????????????????
И Т О Г:
?????????????????????????????????????????
Проделанной работой я доволен, хоть и потратил достаточно много времени. Процесс изготовления плат методом ЛУТ показался мне интересным, и несложным. Но, не смотря на это, в процессе работы допустил, наверное, все ошибки, какие только возможно. Но на ошибках, как говориться, учатся.

Подобная плата плавного розжига светодиодов имеет достаточно широкое применение и может использоваться, как в автомобиле (плавный розжиг ангельских глазок, панели приборов, подсветки салона и т.п.), так и в любом другом месте, где есть светодиоды и питание от 12В. Например, в подсветке системного блока компьютера или декорировании подвесных потолков.