Андрей Смирнов
Время чтения: ~5 мин.
Просмотров: 0

От чего зависит яркость свечения светодиода и как ее регулировать

Принцип действия широтно-импульсных модуляторов

Поскольку широтно-импульсные модуляторы сегодня применяются для регулирования светодиодных лент чаще всего, рассмотрим их принцип действия более подробно.

Широтно-импульсный модулятор

Принцип их действия заключается в изменении продолжительности рабочей доли периода для прямоугольно импульсного тока, а также длительности его подачи на изделие. Эти параметры определяются относительно нулевого уровня. Подразумевается доля периода, когда наблюдается максимальное напряжение. Этот параметр называется широтой. Его изменения происходят в диапазоне от 0 до 100%, вызывая характерные изменения в значении имеющегося напряжения источника света.

Обратите внимание! В данной ситуации выходной ток сохраняет свою стабильность, причем на самом оптимальном уровне. При этом спектральный состав светового потока не подлежит изменениям, а рассеиваемая мощность будет удерживаться в области номинальных значений.Стоит отметить, что потери самого диммера в ходе работы в импульсном режиме остаются минимальными

Также необходимо знать, что такие регуляторы наилучшим образом подходят для подключения компьютерного и цифрового способа управления уровнем освещенности.К недостаткам подобных моделей можно отнести повышенное мерцание. Оно характерно для дешевых устройств. Такое явление может возникать даже при незначительных уровнях яркости и оно вредно для глаз. Длительное наблюдение за таким световым эффектом способно привести к разным негативным последствиям:

При этом спектральный состав светового потока не подлежит изменениям, а рассеиваемая мощность будет удерживаться в области номинальных значений.Стоит отметить, что потери самого диммера в ходе работы в импульсном режиме остаются минимальными. Также необходимо знать, что такие регуляторы наилучшим образом подходят для подключения компьютерного и цифрового способа управления уровнем освещенности.К недостаткам подобных моделей можно отнести повышенное мерцание. Оно характерно для дешевых устройств. Такое явление может возникать даже при незначительных уровнях яркости и оно вредно для глаз. Длительное наблюдение за таким световым эффектом способно привести к разным негативным последствиям:

  • появлению неприятных зрительных ощущений;
  • развитию головных болей;
  • повышению усталости;
  • падению внимания и остроты зрения.

Чтобы избежать столь негативного воздействия на свой организм, необходимо отдавать предпочтение более качественным и дорогим моделям.

Как работает светодиод

Светодиод является двухпроводным полупроводниковым источником света. Это p-n переходной диод, который излучает свет при активации. Когда к выводам приложено подходящее напряжение, электроны могут рекомбинировать с электронными отверстиями внутри устройства, выделяя энергию в виде фотонов. Этот эффект называется электролюминесценцией, а цвет света (соответствующий энергии фотона) определяется энергетической шириной запрещенной зоны полупроводника.

Материал, используемый в светодиодах, в основном алюминий-галлий-арсенид (AlGaAs). В своем первоначальном состоянии атомы этого материала прочно связаны. Без свободных электронов проводимость электричества здесь становится невозможной.

При добавлении примеси, которая известна как легирование, вводятся дополнительные атомы, что эффективно нарушает баланс материала.

Эти примеси в виде дополнительных атомов способны либо обеспечивать свободные электроны (N-тип) в системе, либо высасывать некоторые из уже существующих электронов из атомов (P-тип), создавая «дыры» на атомных орбитах. В обоих случаях материал становится более проводящим. Таким образом, под воздействием электрического тока в материале N-типа электроны могут перемещаться от анода (положительный) к катоду (отрицательный) и наоборот в материале P-типа. Из-за свойства полупроводника ток никогда не будет идти в противоположных направлениях в соответствующих случаях.

Интенсивность света, излучаемого светодиодом, будет зависеть от уровня энергии испускаемых фотонов, который, в свою очередь, будет зависеть от энергии, выделяемой электронами, прыгающими между атомными орбитами из полупроводникового материала.

В светодиодах вышеуказанные явления хорошо используются. В ответ на P-тип легирования электроны в светодиодах движутся, падая с верхних орбиталей на нижние, высвобождая энергию в виде фотонов, то есть света. Чем дальше эти орбитали отстоят друг от друга, тем больше интенсивность излучаемого света.

Различные длины волн, вовлеченные в процесс, определяют различные цвета, производимые светодиодами. Следовательно, свет, излучаемый устройством, зависит от типа используемого полупроводникового материала. Инфракрасный свет создается с использованием арсенида галлия (GaAs) в качестве полупроводника. Красный или желтый свет получают с использованием галлия-арсенида-фосфора (GaAsP) в качестве полупроводника. Красный или зеленый свет получается при использовании галлия-фосфора (GaP) в качестве полупроводника.

Способы регулирования яркости

Диммер для светодиодных лент

Одной из главных причин, почему сегодня светодиодная лента стала столь популярной, является то, что к ней можно легко своими руками присоединить специальное устройство — диммер. Оно позволяет менять интенсивность освещения в комнате.

При наличии такого элемента в схеме лента будет называться «диммируемая».Обратите внимание! Использовать такой диммер, подходящий для светодиодных лент, можно только там. Он не подходит для взаимодействия с обычными энергосберегающими лампочками

Иначе вы рискуете вывести из строя всю систему.Для светодиодных лент существуют два основных типа диммеров:

пассивные. В их роли выступают переменные резисторы (потенциометры и реостаты). Это простейший способ регулировки, но для него характерна потеря мощности, что негативным образом сказывается на её энергоэффективности (она понижается);

Обратите внимание! Здесь, из-за высокой нелинейности ВАХ светодиода, возникает ситуация, которая была описана выше (идут большие энергопотери). Ее не удается нивелировать даже при применении потенциометров с логарифмической характеристикой для изменения сопротивления

активные регулирующие диммерные схемы, основанные на полупроводниковых приборах.

Последний тип диммеров в свою очередь подразделяется на две подгруппы:

Аналоговый диммер

аналоговые. Они дают возможность поддерживать выходной ток на стабильном уровне и в требуемом диапазоне при малом падении напряжения. В результате идет небольшая потеря мощностей на светодиодной ленте;

Обратите внимание! К недостаткам таких изделий следит отнести тот факт, что при изменении параметра рабочего тока, текущего через светодиод в диапазоне 20~100 mA часто наблюдается изменение рассеиваемой мощности. Это, в свою очередь, приводит к изменению температуры прибора

А вот при сильном нагреве светодиода происходят существенные изменения его технических характеристик.

импульсные. Являются более современными моделями, лишенными многих недостатков аналоговых диммеров. Наиболее часто сегодня для регулирования уровня свечения светодиодных лент используют широтно импульсные модуляторы (ШИМ). Для светодиодной продукции это самые эффективные диммеры.

Как видим, для светодиодной ленты оптимальным выбором для регулирования яркости станет импульсный диммер. Он, при правильном подключении, позволит вам эффективно и удобно управлять уровнем светового потока, испускаемого светодиодами.

Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Максим Иванов
Наш эксперт
Написано статей
129
Ссылка на основную публикацию
Похожие публикации